分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，包括顯示與操控單元、工業(yè)以太網(wǎng)、分布式計(jì)算單元、設(shè)備網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，采用兩層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，由工業(yè)以太網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)組成，現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備通過設(shè)備網(wǎng)與分布式計(jì)算單元相連，顯示與操控單元通過以太網(wǎng)與分布式計(jì)算單元相連。本發(fā)明采用網(wǎng)絡(luò)雙冗余結(jié)構(gòu)，提高控制系統(tǒng)的可靠性。故障網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)重組，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度。無(wú)需計(jì)算機(jī)服務(wù)器，降低系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。分布式底層計(jì)算，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制，縮短系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間。
【專利說(shuō)明】分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，尤其涉及一種分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，屬于工業(yè)控制設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、船舶和海洋工程裝備、國(guó)防、航空、航天等領(lǐng)域的綜合自動(dòng)化水平不斷提高，計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)已全面取代了基于現(xiàn)場(chǎng)操控的本地控制系統(tǒng)。現(xiàn)有技術(shù)的集散控制系統(tǒng)，采用三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，即設(shè)備網(wǎng)、控制網(wǎng)和信息網(wǎng)。反映工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的信息和狀態(tài)由檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)并通過設(shè)備網(wǎng)送達(dá)底層控制器，多個(gè)底層控制器再將上述數(shù)據(jù)經(jīng)控制網(wǎng)送至服務(wù)器，由服務(wù)器集中處理并發(fā)布指令，掛靠在信息網(wǎng)上的操作站可對(duì)服務(wù)器的處理進(jìn)行人工干預(yù)和調(diào)整。這種三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層次分明，各部分分工明確，但也存在系統(tǒng)龐大，成本較高的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，旨在通過改變控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，減少設(shè)備的投入和維護(hù)，增加系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力，提高控制系統(tǒng)安全和可靠性。
[0004]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
一種分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，包括顯示與操控單元1、工業(yè)以太網(wǎng)2、分布式計(jì)算單元3、設(shè)備網(wǎng)4、現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備5、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)6，采用兩層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，由工業(yè)以太網(wǎng)2和設(shè)備網(wǎng)4組成，現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備5通過設(shè)備網(wǎng)4與分布式計(jì)算單元3相連，顯示與操控單元I通過以太網(wǎng)2與分布式計(jì)算單元3相連。
[0005]本發(fā)明的目的還可以通過以下技術(shù)措施來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn):
前述分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其中以工業(yè)以太網(wǎng)2采用雙回路冗余結(jié)構(gòu)。
[0006]前述分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其中分布式計(jì)算單元3為具有數(shù)據(jù)處理能力的可編程邏輯控制器PLC，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集、整理、計(jì)算，以及對(duì)外發(fā)布指令。
[0007]前述分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其中顯示與操控單元I為單臺(tái)計(jì)算機(jī)或觸摸屏，顯示與操控單元上安裝有組態(tài)軟件，根據(jù)控制對(duì)象顯示現(xiàn)場(chǎng)信息，以及執(zhí)行相關(guān)的指令操作。
[0008]前述分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其中分布式計(jì)算單元3設(shè)置有雙以太網(wǎng)通訊端口，以及程序傳送端口。
[0009]前述分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其中顯示與操控單元I設(shè)置有雙以太網(wǎng)通訊端口。
[0010]前述分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其中現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備5通過RS232、RS485、modbus協(xié)議、Profibus協(xié)議與分布式計(jì)算單元3通信。
[0011]前述分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，工業(yè)以太網(wǎng)2上設(shè)置歷史數(shù)據(jù)專用服務(wù)器。
[0012]前述分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，工業(yè)以太網(wǎng)2增設(shè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備擴(kuò)充顯示與操控單元I的數(shù)量。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:I)采用網(wǎng)絡(luò)雙冗余結(jié)構(gòu)，提高控制系統(tǒng)的可靠性。2)故障網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)重組，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度。3)無(wú)需計(jì)算機(jī)服務(wù)器，降低系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。4)分布式底層計(jì)算，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制，縮短系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是采用本發(fā)明的一種典型的分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)連接圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖1所示，本發(fā)明提供了一種分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)包括分布式計(jì)算單元3、顯示與操控單元1、現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備5、工業(yè)以太網(wǎng)2、設(shè)備網(wǎng)4、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)6以及打印機(jī)7。所發(fā)明的控制系統(tǒng)采用兩層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括工業(yè)以太網(wǎng)2和設(shè)備網(wǎng)4，現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備5通過設(shè)備網(wǎng)4與分布式計(jì)算單元3相連，顯示與操控單元3通過以太網(wǎng)2與分布式計(jì)算單元3相連，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通過兩層網(wǎng)絡(luò)在系統(tǒng)間進(jìn)行傳遞與交換。
[0016]所述實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備5可以包括閥門、泵、傳感器等執(zhí)行及檢測(cè)裝置，根據(jù)需要及實(shí)際情況選擇現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的傳遞形式，包括導(dǎo)線連接和數(shù)據(jù)通訊兩種類型。通訊協(xié)議可以是RS232, RS485, modbus協(xié)議以及Profibus協(xié)議等。
[0017]所述實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的分布式計(jì)算單元3可以選擇PLC或其它處理單元，其主要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集、整理和計(jì)算，以及對(duì)外發(fā)布指令等功能，分布式計(jì)算單元3應(yīng)具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)計(jì)算能力，且不同的分布式計(jì)算單元間可以通過工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)不同計(jì)算單元間的數(shù)據(jù)傳遞，調(diào)用以及交換的等操作。分布式計(jì)算單元應(yīng)具有2個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)通訊接口，不同分布式計(jì)算單元間通過IP地址進(jìn)行相互訪問。
[0018]所述實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的顯示與操控單元I可以是商用計(jì)算機(jī)、工控機(jī)以及觸摸屏等人機(jī)交換式設(shè)備，上述設(shè)備應(yīng)具有2個(gè)以太網(wǎng)通訊接口。
[0019]所述實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的顯示與操控單元I上安裝有通用組態(tài)軟件，如Wincc、組態(tài)王、世紀(jì)星等，或根據(jù)使用者的需要安裝自行開發(fā)的軟件。利用所安裝的軟件，在顯示與操控單元上再現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)和控制流程，執(zhí)行相關(guān)的設(shè)定與操作，顯示相關(guān)報(bào)警信息等。
[0020]所述實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的以太網(wǎng)采用冗余結(jié)構(gòu)，包括LanI和Lan2兩套網(wǎng)絡(luò)，兩者間互為備用，當(dāng)一套網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，網(wǎng)上設(shè)備可以自動(dòng)通過另一套進(jìn)行互訪。
[0021]所述實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的以太網(wǎng)中繼器選用商用以太網(wǎng)交換機(jī)，以擴(kuò)充可帶終端設(shè)備的數(shù)量。
[0022]所述實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)可以根據(jù)需要選配其它設(shè)備，如打印機(jī)、記錄儀等，這些設(shè)備連接到以太網(wǎng)上，可以選擇冗余或非冗余結(jié)構(gòu)。
[0023]下面結(jié)合附圖2，針對(duì)一船舶控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0024]系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用冗余結(jié)構(gòu),networkl和networks互為備用，根據(jù)需要利用網(wǎng)關(guān)對(duì)其中的networkl進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展，得到了 netWOrk3。顯示與操控單元由商用計(jì)算機(jī)和觸摸屏共同組成，商用計(jì)算機(jī)作為本地工作站，觸摸屏連接在擴(kuò)展出的以太網(wǎng)network3上。每臺(tái)計(jì)算機(jī)和觸摸屏上采集不同的底層數(shù)據(jù)，因而他們的組態(tài)界面也有區(qū)別。計(jì)算機(jī)放置在主控制室，觸摸屏放置在不同的操作現(xiàn)場(chǎng)。
[0025]由商用PLC構(gòu)成分布式計(jì)算單元，其中主控單元放置在主控制室，就地控制單元放置在操作現(xiàn)場(chǎng)，主控單元和就地控制單元間通過以太網(wǎng)按照TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊，就地控制單元主要接受來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的報(bào)警信息，主控單元主要接受現(xiàn)場(chǎng)控制指令。
[0026]除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括顯示與操控單元(I)、工業(yè)以太網(wǎng)(2)、分布式計(jì)算單元(3)、設(shè)備網(wǎng)(4)、現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備(5)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)(6)，采用兩層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，由工業(yè)以太網(wǎng)(2)和設(shè)備網(wǎng)(4)組成，所述現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備(5)通過設(shè)備網(wǎng)(4)與分布式計(jì)算單元(3 )相連，所述顯示與操控單元(I)通過工業(yè)以太網(wǎng)(2 )與分布式計(jì)算單元(3)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述工業(yè)以太網(wǎng)(2)采用雙回路冗余結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述分布式計(jì)算單元(3)為具有數(shù)據(jù)處理能力的可編程邏輯控制器PLC，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集、整理、計(jì)算，以及對(duì)外發(fā)布指令。
4.如權(quán)利要求1所述的分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示與操控單元(I)為單臺(tái)計(jì)算機(jī)或觸摸屏，安裝有組態(tài)軟件，根據(jù)控制對(duì)象顯示現(xiàn)場(chǎng)信息，以及執(zhí)行相關(guān)的指令操作。
5.如權(quán)利要求1所述的分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備(5)通過RS232、RS485、modbus協(xié)議、Profibus協(xié)議與分布式計(jì)算單元(3)通信。
6.如權(quán)利要求1所述的分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述工業(yè)以太網(wǎng)(2)上設(shè)置歷史數(shù)據(jù)專用服務(wù)器。
7.如權(quán)利要求1所述的分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述工業(yè)以太網(wǎng)(2 )設(shè)置網(wǎng)關(guān)設(shè)備擴(kuò)充顯示與操控單元(I)的數(shù)量。
8.如權(quán)利要求1所述的分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述分布式計(jì)算單元(3)設(shè)置有雙以太網(wǎng)通訊端口，以及程序傳送端口。
9.如權(quán)利要求1所述的分布式計(jì)算快速響應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示與操控單元(I)設(shè)置有雙以太網(wǎng)通訊端口。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK103558825SQ201310545270
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】陳松濤, 姚更生, 王建華, 付興賀, 葛久龍, 劉安, 高萍 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江賽爾尼柯自動(dòng)化有限公司