Do點遠程同步映射系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動化數(shù)據(jù)采集控制領(lǐng)域，具體涉及一種可以任意擴展的DO遠程同步映射、擴展系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代工業(yè)自動化中，工業(yè)電氣設(shè)備存在大量的開關(guān)量輸出，尤其在集散數(shù)字采集系統(tǒng)，例如典型的DCS系統(tǒng)中，存在數(shù)以千計的開關(guān)量輸出。在設(shè)備側(cè)，這些輸出一般都是無源接點，通過電纜連接到采集系統(tǒng)。對采集系統(tǒng)來說，這些點是開關(guān)量輸入點(簡稱DI)。同樣，DCS系統(tǒng)也有大量的開關(guān)量輸出到設(shè)備端，讓設(shè)備執(zhí)行啟停、控制、狀態(tài)改變等操作。
[0003]工業(yè)電氣設(shè)備分別在工業(yè)現(xiàn)場的各個場所，與采集系統(tǒng)的距離一般在數(shù)十米至數(shù)百米。即使在一個只有數(shù)百點的小型采集系統(tǒng)中，采集這些開關(guān)量的狀態(tài)信息也需要數(shù)千米的多芯電纜。鋪設(shè)電纜的施工成本和電纜本身造價無疑是非常大的。
[0004]現(xiàn)狀是:傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場大量采用。系統(tǒng)的軟件及前端采集及輸出模塊早已定制化、規(guī)?；Ｈ魏涡录尤氲脑O(shè)備都不能改變原來系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型式。也就是說，工業(yè)設(shè)備的設(shè)備開關(guān)量輸出點(簡稱D0)只能以開關(guān)量的形式接入DCS的DI模塊，系統(tǒng)不接受其他形式(如通訊形式)的介入；同時，不同的DCS其通訊結(jié)構(gòu)完全不同，作為通用工業(yè)電氣設(shè)備的廠商也不可能專門為某廠商開發(fā)通訊接口。所以工業(yè)電氣設(shè)備的開關(guān)量輸出都是采用電纜與采集系統(tǒng)相連接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供了一種DO點遠程同步映射系統(tǒng)，其目的在于:僅使用少量通訊線就可以在對側(cè)同步再現(xiàn)多個DO點，可以實現(xiàn)多場所、多數(shù)量需求的同步擴展。
[0006]實現(xiàn)發(fā)明的技術(shù)方案是:DO點遠程同步映射擴展系統(tǒng)，包括以下部分:多點DO狀態(tài)集中處理模塊、通訊裝置、同步映射DO輸出模塊;其中，多點DO狀態(tài)集中處理模塊接收并處理DO狀態(tài)信息后將數(shù)據(jù)由通訊裝置發(fā)送至同步映射DO輸出模塊，同步映射DO輸出模塊將DO數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為DO信息后傳輸至對應(yīng)的DI端。
[0007]所述DO狀態(tài)集中處理模塊包括:DO量接入部分、鎖存器、微處理器MUl及數(shù)據(jù)發(fā)送部分;其中，DO量接入部分獲取DO信息后由鎖定器進行鎖定;MUl對鎖定數(shù)據(jù)進行快速讀取，并對比上次采集結(jié)果，如有DO信息發(fā)生變化則對D信息進行分割重組并加密儲存為DO數(shù)據(jù)后，通過數(shù)據(jù)發(fā)送部分將MUl進行分割重組加密的數(shù)據(jù)發(fā)送至通訊裝置;如DO信息未發(fā)生變化，則不發(fā)送信息。
[0008]優(yōu)選的，DO量接入部分可通過光耦合器進行光耦隔離后獲取干擾程度較低的DO信息。
[0009]優(yōu)選的，D0量接入點不超過100個無源接點。
[0010]優(yōu)選的，采用與微處理器相應(yīng)的鎖存器，如8位微處理器對應(yīng)8位鎖存器。[0011 ]進一步的，可以采用多個鎖存器輪流鎖存狀態(tài)信息。
[0012]所述通訊裝置可以是通訊電纜、通訊光纜或GPRS裝置。
[0013]所述同步映射DO輸出模塊包括:數(shù)據(jù)接收部分、微處理器MU2及映射同步輸出部分;其中，數(shù)據(jù)接收部分連接通訊裝置，接收多點DO狀態(tài)集中處理模塊發(fā)出的DO數(shù)據(jù);MU2對接收到的信息進行轉(zhuǎn)化和處理為DO信息后，由映射同步輸出部分輸出到本側(cè)系統(tǒng)/設(shè)備的DI端，如未接收到新的DO數(shù)據(jù)則維持向本側(cè)系統(tǒng)/設(shè)備的DI端發(fā)送原有DO狀態(tài)信息。
[0014]優(yōu)選的，所述DO點遠程同步映射擴展系統(tǒng)還包括可編程同步擴展模塊，所述可編程同步擴展模塊與同步映射DO輸出模塊同時但只接收被選定的DO點的DO數(shù)據(jù)。
[0015]進一步的，所述可編程同步擴展模塊包括:數(shù)據(jù)接收部分、微處理器MU3及選定同步輸出部分;其中，數(shù)據(jù)接收部分連接通訊裝置，從多點DO狀態(tài)集中處理模塊接收選定的DO數(shù)據(jù);MU3對接收到的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)化處理為DO信息后，對選定的DO點按照需要擴展的點數(shù)進行同步擴展DO信息，之后由選定同步輸出部分輸出到本側(cè)系統(tǒng)/設(shè)備的DI端，如未接收到新的DO數(shù)據(jù)則維持向本側(cè)系統(tǒng)/設(shè)備的DI端發(fā)送原有DO信息。
[0016]優(yōu)選的，所有DO點可具備通用的AC250V5A負載能力。
[0017]本發(fā)明還提供了一種DO點遠程同步映射方法，其目的在于:克服目前DCS系統(tǒng)和采集系統(tǒng)之間開關(guān)量的輸入輸出只能通過通訊線連接DO點和對應(yīng)DI點的問題。
[0018]實現(xiàn)發(fā)明的技術(shù)方案是:一種DO點遠程同步映射擴展方法，包括以下步驟:
[0019]S1.采集DO信息并與上次的采集結(jié)果比較;DO信息發(fā)生變化時對數(shù)據(jù)進行分割重組并加密，把變化后的數(shù)據(jù)傳輸出去;DO信息沒有變化時，按設(shè)定的通訊周期重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0020]S2.將接收到的經(jīng)過步驟SI處理加密的數(shù)據(jù)解碼還原為DO信息后輸出到本側(cè)的DI端，如未接收到新的DO信息則維持發(fā)送原有DO信息。
[0021]步驟SI所述加密方法為:對鎖存數(shù)據(jù)通過算法形成一組12位地址的查詢指針，在程序存儲區(qū)固化為特定的2k字節(jié)的圖碼表格，由12位指針找到連續(xù)2字節(jié)的發(fā)送密鑰；至此，一幀數(shù)據(jù)將由幀頭、重組數(shù)據(jù)和密鑰組成，共7字節(jié)組成。
[0022]優(yōu)選的，步驟S2還包括:接收選定的DO點數(shù)據(jù)，進行解碼還原后按所需的點數(shù)進行同步擴展，之后輸出到本側(cè)的DI端，如未接收到新的DO信息則維持發(fā)送原有DO信息。
[0023]進一步的，所述同步擴展方法為:對需要擴展的DO點進行DO信息復(fù)制擴展并綁定對應(yīng)DI點的地址信息。
[0024]步驟S2所述解碼方法為:接收到數(shù)據(jù)后，根據(jù)數(shù)據(jù)密鑰在本次同樣的2k圖碼表格中找到數(shù)據(jù)進行比較，合法后采信該數(shù)據(jù)。
[0025]本發(fā)明所述DO點遠程同步映射系統(tǒng)和方法的優(yōu)點在于:
[0026]1.不改變電氣設(shè)備和米集系統(tǒng)的開關(guān)量輸入、輸出型式，以同步映射的方式代替了大量一對一電纜連接;從電氣設(shè)備的角度看，可視為數(shù)據(jù)采集模塊的前移;從數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的角度看，可以視為電氣設(shè)備D O點的延伸；
[0027]2.采用了加密方式傳輸數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)通道(電纜、光纖、GRPS)發(fā)送故障，DO輸出模塊仍可保持故障前的狀態(tài)不變;優(yōu)于傳統(tǒng)電纜連接在發(fā)生線路故障時可能的誤傳信號。
[0028]3.任意一個DO點可以多地、多點同步映射和擴展。數(shù)據(jù)最大延遲小于1ms，完全滿足一般采集系統(tǒng)最大延時不大于250ms的要求。
[0029]4.同步映射輸出的DO點、同步擴展的DO點在物理上與電氣設(shè)備輸出的DO信息完全相同；同時保證電氣上完全隔離，避免了超長電纜連接可能引起的干擾。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明的方法流程示意圖。
具體實施例
[0032]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0033]發(fā)明人經(jīng)過研究，發(fā)明了一種使用較少通訊電纜、光纜的DO信息傳輸系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法將電氣設(shè)備的開關(guān)量輸出同步映射至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的DI模塊端;也可以把數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的大量DO輸出信息同步映射到電氣設(shè)備的DI端。這種同步映射沒有改變各接點的物理形式，但改變了傳輸介質(zhì)的形式，使之與傳統(tǒng)多芯電纜傳輸形式相比極大減少了電纜鋪設(shè)量，極具實用意義。
[0034]本發(fā)明可在不使用大量連接電纜的情況下實現(xiàn)設(shè)備開關(guān)量輸出的遠程同步再現(xiàn)；也可以對選定的DO進行多點同步擴展。
[0035]如圖1所示，本發(fā)明DO點遠程同步映射系統(tǒng)包括:
[0036]多點DO狀態(tài)集中處理模塊、通訊裝置、同步映射DO輸出模塊及可編程同步擴展模塊。其中:
[0037]所述DO狀態(tài)集中處理模塊包括:DO量接入部分，該部分主要通過光耦合器進行光耦隔離后對一組32個無源接點進行0.5mS為周期的快速采集，以獲取干擾程度較低的DO信息;4個8位三態(tài)鎖存器，該部分對采集獲取的DO信息進行輪流動態(tài)鎖定;8位微處理器MUl對鎖存器的鎖定數(shù)據(jù)進行快速讀取，完成一個讀取周期是0.5mS，同時對比分析本次獲取的數(shù)據(jù)與上次獲取的數(shù)據(jù)，如DO信息發(fā)生變化，則進行數(shù)據(jù)分割重組并加密存儲為DO數(shù)據(jù)，之后將DO數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)發(fā)送部分，如未發(fā)生變化則不發(fā)送數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)發(fā)送部分，該部分將DO數(shù)據(jù)由串口發(fā)送組件發(fā)送至通訊裝置。本發(fā)明采用的數(shù)據(jù)分割重組加密方法為:由鎖存數(shù)據(jù)通過算法形成一個12位地址的查詢指針，在程序存儲區(qū)固化一種特定2k字節(jié)的圖碼表格，由12位指針在圖碼表格中找到連續(xù)2字節(jié)的發(fā)送密鑰;至此，一幀數(shù)據(jù)由幀頭、重組數(shù)據(jù)、密鑰組成，共7字節(jié);上述采集、重組、加密過程所消耗的時間不大于lms。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，DO量接入部分可采集100個無源接點的DO信息。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，5個16位三態(tài)鎖存器DO信息進行輪流鎖存，同時采用16位微處理器讀取、處理、轉(zhuǎn)化鎖存信息。
[0040]所述通訊裝置為通訊電纜，其一端連接于DO狀態(tài)集中處理模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送部分，另一端連接于同步映射DO輸出模塊和可編程同步擴展模塊的數(shù)據(jù)接收部分。
[0041]所述同步映射DO輸出