[發明專利]一種工業控制網絡單向FPGA采集故障檢修分析系統

在審

• 申請號: 202010750972.8
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN111930099A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 劉智勇;陳良漢;陳敏超
• 申請（專利權）人: 珠海市鴻瑞信息技術股份有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 北京華際知識產權代理有限公司 11676
• 代理人: 鄧大文

1.一種工業控制網絡單向FPGA采集故障檢修分析系統，其特征在于，包括FPGA邏輯設計模塊、數據采集模塊、數據處理模塊和數據分析模塊；

所述FPGA邏輯設計模塊用于對FPGA進行最小系統設計，實現FPGA的簡單工作，并通過配置對應的芯片，進行FPGA工作模式選擇，選擇與系統最為匹配的工作模式；

所述數據采集模塊用于通過工業控制網絡中的不同網絡線路，結合FPGA邏輯設計模塊進行系統數據采集，獲取系統所需數據，包括：系統內包含的所有設備和每臺設備的運行狀態，所述運行狀態包括設備通信時間、設備通信信號、設備連接狀態和設備歷史通信記錄；

所述數據處理模塊用于對所述數據采集模塊采集到的數據信息進行分類存儲，并根據數據的不同分類將數據發送至數據分析模塊；

所述數據分析模塊用于對所述數據處理模塊發送的數據進行測試和計算，根據測試和計算結果，對系統進行優化，將系統最優化。

2.根據權利要求1所述的一種工業控制網絡單向FPGA采集故障檢修分析系統，其特征在于，所述FPGA邏輯設計模塊包括FPGA工作設計單元和芯片配置單元；

所述FPGA工作設計單元用于進行最小系統設計，利用最小系統設計實現系統數據采集控制管理、數據處理管理和數據分析管理，并在所述數據采集模塊、數據處理模塊和數據分析模塊之間實現物理連接；

所述芯片配置單元用于根據FPGA的不同功能進行功能細化，并選擇與其他模塊之間的連接方式，通過不斷進行芯片的選擇和切換持續為系統提供穩定電壓和不間斷的電流。

3.根據權利要求1所述的一種工業控制網絡單向FPGA采集故障檢修分析系統，其特征在于，所述數據采集模塊包括系統周期劃分單元和周期采集單元；

所述系統周期劃分單元根據系統配置具體電力網絡，對網絡中的通信數據或通信信號進行周期性劃分，根據周期將工業控制網絡進行分類；

所述周期采集單元對不同分類中的網絡進行同周期采集，并將采集到的信息發送至數據處理模塊進行數據處理。

4.根據權利要求3所述的一種工業控制網絡單向FPGA采集故障檢修分析系統，其特征在于，所述周期采集單元通過所述系統周期劃分單元的控制網絡分類進行數據的周期性采集，確定數據周期根據公式：

其中，T為用于進行分類的系統數據周期，sinx為系統數據通信總周期函數，其中ω為周期系數，t為系統進行數據采集所用總時間，n為系統中同種類型的信道數量，b為完成一次數據采集所占時間比。

5.根據權利要求1所述的一種工業控制網絡單向FPGA采集故障檢修分析系統，其特征在于，所述數據處理模塊與FPGA邏輯設計模塊連接，二者之前存在系統信息共享，所述數據處理模塊包括數據緩存單元、數據分類單元、數據轉換單元和數據存儲單元；

所述數據緩存單元接收所述數據采集單元發送的信息數據，對信息數據進行暫時存儲；

所述數據分類單元對所述數據緩存單元中的信息數據按其代表含義或作用進行分類，并對每一個信息數據進行分類標記；

所述數據轉換單元用于將所述數據緩存單元中的數據進行格式轉換，轉換為符合所述數據存儲單元的格式；

所述數據存儲單元用于對網絡中采集到的所有數據信息進行存儲。

6.根據權利要求1所述的一種工業控制網絡單向FPGA采集故障檢修分析系統，其特征在于，所述數據分析模塊包括數據測試單元、數據計算單元和系統優化單元；

所述數據測試單元用于對所述數據處理單元中的數據按照分類標準進行逐個的數據測試；

首先調用所述數據緩存單元中的數據，通過數據存儲單元進行數據測試，發送指令至數據采集模塊繼續采集數據，其中所述數據測試包括傳輸信號測試、傳輸效率測試和傳輸波形測試；

所述數據計算單元用于對工業控制網絡中的各個連接設備依次進行運行過程中的測試和故障計算；

所述系統優化單元根據系統故障對系統進行聚類優化或算法優化，得到最優系統。