專(zhuān)利名稱(chēng)：現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)化系統(tǒng)，具體地說(shuō)是一種用于過(guò)程自動(dòng)化或制造自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互連通信網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制器。
在現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)為基地式氣動(dòng)儀表控制系統(tǒng)、電動(dòng)單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)，其中主要是集散控制系統(tǒng)(DCS)，DCS是采用一個(gè)或多個(gè)“控制單元”對(duì)多回路進(jìn)行控制，其控制部分分散到一些控制板上，每個(gè)控制板上有多個(gè)回路。在DCS系統(tǒng)形成的過(guò)程中，由于受計(jì)算機(jī)系統(tǒng)早期存在的系統(tǒng)封閉這一缺陷的影響，各廠家的產(chǎn)品自成體系，不同廠家的設(shè)備不能互連在一起，這種基于封閉、專(zhuān)用的解決方案難以實(shí)現(xiàn)互換與互操作，組成更大范圍信息共享的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)存在很多困難。
為了克服通信由專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)的封閉系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)所造成的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于公開(kāi)化、標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，即可以把來(lái)自不同廠商而遵守同一協(xié)議規(guī)范的自動(dòng)化設(shè)備，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)連接成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化的各種功能的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制器，它把DCS集中與分散相結(jié)合的集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，變成了新型全分布式結(jié)構(gòu)，把控制功能徹底分散到現(xiàn)場(chǎng)，依靠現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備本身便可實(shí)現(xiàn)基本控制功能。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是硬件結(jié)構(gòu)包括一中央處理器(CPU)；一雙口存儲(chǔ)器(DPRAM)，完成所述中央處理器(CPU)和所述連接的計(jì)算機(jī)中央處理器之間訪問(wèn)；
一隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)，作為所述中央處理器(CPU)與現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行通訊的內(nèi)存；一可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)，存放控制程序；一標(biāo)準(zhǔn)ISA接口電路，與標(biāo)準(zhǔn)PC或工業(yè)PC機(jī)插接，連接計(jì)算機(jī)；一符合現(xiàn)場(chǎng)總線H1標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線接口，提供標(biāo)準(zhǔn)的31.25K的現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)連接；其中所述控制程序由現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)、現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊(FAS)、系統(tǒng)管理模塊(SM)、網(wǎng)絡(luò)管理模塊(NM)、數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)和鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)組成，現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)經(jīng)主機(jī)卡訪問(wèn)模塊中的雙口存儲(chǔ)器(DPRAM)、通過(guò)主機(jī)驅(qū)動(dòng)程序與上位機(jī)連接，又分別與系統(tǒng)管理模塊(SM)和現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊(FAS)通訊；數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)及鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)與系統(tǒng)管理模塊(SM)和現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊(FAS)通訊，又經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線驅(qū)動(dòng)模塊(ICDriver)輸出至現(xiàn)場(chǎng)總線接口；網(wǎng)絡(luò)管理模塊(NMA)與現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)、現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊(FAS)、數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)及鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)均有通訊連接關(guān)系；所述現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)規(guī)定了消息發(fā)送的格式及協(xié)議的行為，提供上下文管理、對(duì)象字典服務(wù)、變量訪問(wèn)、事件服務(wù)、上載/下載服務(wù)、程序調(diào)用六種服務(wù)，具體流程為處理經(jīng)主機(jī)卡訪問(wèn)模塊下傳數(shù)據(jù)時(shí)，取雙口存儲(chǔ)器(DPRAM)中的用戶(hù)數(shù)據(jù)，對(duì)用戶(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)定，如果數(shù)據(jù)正確，進(jìn)行編碼，發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)協(xié)議數(shù)據(jù)單元，否則給出出錯(cuò)報(bào)告；處理現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)協(xié)議數(shù)據(jù)單元傳上來(lái)的數(shù)據(jù)時(shí)，先解碼，判斷是否發(fā)給用戶(hù)，如判斷結(jié)果為發(fā)給用戶(hù)，則執(zhí)行操作；若判斷結(jié)果為不發(fā)給用戶(hù)則實(shí)現(xiàn)服務(wù)，應(yīng)經(jīng)確認(rèn)的則發(fā)確認(rèn)命令，未經(jīng)確認(rèn)的則結(jié)束程序；
所述現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊(FAS)負(fù)責(zé)為上層現(xiàn)場(chǎng)報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)提供信息傳遞通路，包括三種應(yīng)用協(xié)議機(jī)對(duì)應(yīng)三種不同的虛擬通信關(guān)系，即客戶(hù)/服務(wù)器方式、發(fā)布者/訂閱者方式、報(bào)告分發(fā)方式，其中報(bào)告分發(fā)方式的通訊應(yīng)用隊(duì)列的、用戶(hù)觸發(fā)的單向方式(QUU)應(yīng)用協(xié)議機(jī)；客戶(hù)/服務(wù)器方式方式應(yīng)用隊(duì)列的、用戶(hù)觸發(fā)的雙向方式(QUB)應(yīng)用協(xié)議機(jī)；發(fā)布者/訂閱者方式應(yīng)用緩沖區(qū)的、網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)的單向方式應(yīng)用協(xié)議機(jī)(NBU)；其流程為來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)的信息，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊(FAS)服務(wù)協(xié)議機(jī)提供對(duì)不同通訊方式的選擇，然后用數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)映射協(xié)議機(jī)提供與數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)的通訊；所述系統(tǒng)管理模塊(SM)完成地址分配、標(biāo)志定位及應(yīng)用時(shí)鐘同步功能，具體流程為首先從系統(tǒng)管理管道中取數(shù)據(jù)，然后判斷取數(shù)狀態(tài)成功與否，如果沒(méi)成功回到系統(tǒng)管理管道，如果成功則判斷何種原語(yǔ)，若有請(qǐng)求原語(yǔ)，則判斷服務(wù)請(qǐng)求種類(lèi)，其中判斷式為系統(tǒng)管理設(shè)置物理設(shè)備標(biāo)記，系統(tǒng)管理設(shè)定地址，系統(tǒng)管理地址清除，系統(tǒng)管理請(qǐng)求標(biāo)識(shí)，系統(tǒng)管理標(biāo)記查詢(xún)，系統(tǒng)管理標(biāo)記應(yīng)答，系統(tǒng)管理配置參數(shù)的設(shè)置；如果不是請(qǐng)求原語(yǔ)，判斷有無(wú)指示原語(yǔ)，無(wú)指示原語(yǔ)則回到系統(tǒng)管理中取數(shù)據(jù)，有指示原語(yǔ)，對(duì)數(shù)據(jù)鏈路層送來(lái)的協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)解碼，分列情況進(jìn)行響應(yīng)，具體為判斷式為系統(tǒng)管理時(shí)間修訂，系統(tǒng)管理查詢(xún)標(biāo)記指示，系統(tǒng)管理應(yīng)答標(biāo)記指示，系統(tǒng)管理標(biāo)記查詢(xún)指示，系統(tǒng)管理設(shè)置物理設(shè)備標(biāo)記應(yīng)答，系統(tǒng)管理誰(shuí)有物理設(shè)備標(biāo)記應(yīng)答，系統(tǒng)管理設(shè)定地址應(yīng)答，系統(tǒng)管理使能應(yīng)答，系統(tǒng)管理清除地址應(yīng)答；所述網(wǎng)絡(luò)管理模塊(NM)負(fù)責(zé)管理現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)參數(shù)，通過(guò)為組態(tài)參數(shù)賦值，實(shí)現(xiàn)不同的網(wǎng)絡(luò)功能；所述網(wǎng)絡(luò)管理模塊(NM)，具體流程為從網(wǎng)絡(luò)配置取數(shù)據(jù)至網(wǎng)絡(luò)管理代理，由網(wǎng)絡(luò)管理代理分別通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)層管理實(shí)體、現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊(FAS)層管理實(shí)體、現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)層管理實(shí)體、現(xiàn)場(chǎng)總線物理層(PHY)即現(xiàn)場(chǎng)總線接口電路的層管理實(shí)體進(jìn)行通訊來(lái)管理被管對(duì)象，另外還通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)的請(qǐng)求或響應(yīng)與網(wǎng)絡(luò)管理員聯(lián)系；所述數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)控制消息在現(xiàn)場(chǎng)總線上的傳輸，它保障各種消息及時(shí)、準(zhǔn)確地送到目的地，這種傳輸分為兩種，即調(diào)度的傳輸和非調(diào)度的傳輸，調(diào)度的傳輸按預(yù)先設(shè)定的時(shí)間表，讓現(xiàn)場(chǎng)儀表周期性地傳遞測(cè)量及控制信息；非調(diào)度的傳輸用于在調(diào)度時(shí)間以外傳遞操作員控制控制信息、報(bào)警信息、應(yīng)答信息；其中包括現(xiàn)場(chǎng)總線鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)總線各設(shè)備的調(diào)度、協(xié)調(diào)，保證各設(shè)備在無(wú)沖突破性的條件下運(yùn)行，同時(shí)保證各設(shè)備有相同的時(shí)間基準(zhǔn)，進(jìn)而能實(shí)時(shí)運(yùn)行；數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)具體流程為在發(fā)送方，應(yīng)用層進(jìn)程向下的數(shù)據(jù)流為請(qǐng)求或響應(yīng)，經(jīng)過(guò)A發(fā)送過(guò)程的處理，形成數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DLPDU)放入非調(diào)度請(qǐng)求隊(duì)列(Q(US))，在收到授權(quán)令牌(PT)后，發(fā)出最早放入隊(duì)列且優(yōu)先級(jí)最高的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DLPDU)，每個(gè)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DLPDU)都有一個(gè)在時(shí)間集中的定時(shí)器與之對(duì)應(yīng)，若在收到授權(quán)令牌(PT)前該定時(shí)器超時(shí)，則進(jìn)行一系列操作，如斷開(kāi)連接，該數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DLPDU)發(fā)出后，若需要確認(rèn)，則為之啟動(dòng)一定時(shí)器來(lái)進(jìn)行差錯(cuò)控制，如果數(shù)據(jù)鏈路層收到強(qiáng)制發(fā)送令牌(CD)，則從發(fā)送緩沖區(qū)中取出用戶(hù)數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DT DLPDU)后直接發(fā)往物理層，而不發(fā)往非調(diào)度請(qǐng)求隊(duì)列(Q(US))，在接收方，收到的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DLPDU)經(jīng)過(guò)B接收過(guò)程的處理后，生成指示或確認(rèn)發(fā)送給應(yīng)用層進(jìn)程；所述現(xiàn)場(chǎng)總線鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)的流程為判斷下次發(fā)強(qiáng)制發(fā)送令牌(CD)的時(shí)間是否夠，如果夠則發(fā)送授權(quán)令牌(PT)，否則等待發(fā)送強(qiáng)制令牌(CD)，時(shí)間到發(fā)送，無(wú)論是發(fā)送那種令牌，發(fā)完后都返回到下一次判斷，以此循環(huán)；其中發(fā)送強(qiáng)制令牌(CD)的次序按照鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)中的調(diào)度表發(fā)送，發(fā)送授權(quán)令牌(PT)的次序按照鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)中的設(shè)備列表發(fā)送；在所述A處理過(guò)程中，經(jīng)過(guò)請(qǐng)求或響應(yīng)判斷后，根據(jù)不同的情況進(jìn)行處理。具體地說(shuō)，若收到的是建立連接(EC)請(qǐng)求，則形成建立連接類(lèi)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(EC DLPDU)發(fā)往非調(diào)度請(qǐng)求隊(duì)列(Q(US))；若收到的是強(qiáng)制服務(wù)請(qǐng)求，則形成強(qiáng)制發(fā)送類(lèi)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(CD DLPDU)發(fā)往非調(diào)度請(qǐng)求隊(duì)列(Q(US))；若收到的是連接的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，則形成數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DT DLPDU)控制禎，當(dāng)該請(qǐng)求發(fā)往數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)(DLSAP)或與隊(duì)列相關(guān)的數(shù)據(jù)鏈路連接端點(diǎn)(DLCEP)時(shí)，從發(fā)送隊(duì)列中取出用戶(hù)數(shù)據(jù)，與已生成的數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DTDLPDU)控制禎合在一起形成數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DTDLPDU)，發(fā)往非調(diào)度請(qǐng)求隊(duì)列(Q(US))，當(dāng)該請(qǐng)求發(fā)往與緩沖區(qū)相關(guān)的數(shù)據(jù)鏈路連接端點(diǎn)(DLCEP)時(shí)，從發(fā)送緩沖區(qū)中取出用戶(hù)數(shù)據(jù)，與已生成的數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DT DLPDU)控制禎合在一起形成數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DT DLPDU)，發(fā)往非調(diào)度請(qǐng)求隊(duì)列(Q(US))；若收到的是無(wú)連接的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，則從發(fā)送隊(duì)列中取出用戶(hù)數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DT DLPDU)控制禎，發(fā)往非調(diào)度請(qǐng)求隊(duì)列(Q(US))；若收到的是建立連接響應(yīng)，則形成建立連接類(lèi)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(EC DLPDU)，發(fā)往非調(diào)度請(qǐng)求隊(duì)列(Q(US))；在所述B處理過(guò)程中，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DLPDU)判斷后，根據(jù)不同的情況進(jìn)行處理，具體地說(shuō)，若收到的是建立連接類(lèi)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(EC DLPDU)，則當(dāng)連接已建立時(shí)，向應(yīng)用層發(fā)送建立連接確認(rèn)，并形成不帶用戶(hù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DT DLPDU)，發(fā)往輸出數(shù)據(jù)流；當(dāng)連接未建立時(shí)，向應(yīng)用層發(fā)送建立連接指示；若收到的是刪除類(lèi)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DC DLPDU)，則向應(yīng)用層發(fā)斷開(kāi)連接指示；若收到的是數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DT DLPDU)，則向應(yīng)用層發(fā)數(shù)據(jù)指示，且根據(jù)相關(guān)聯(lián)的是接收隊(duì)列或接收緩沖區(qū)，分別將數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DT DLPDU)中帶的用戶(hù)數(shù)據(jù)送入接收隊(duì)列或接收緩沖區(qū)；若收到的是強(qiáng)制發(fā)送類(lèi)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(CD DLPDU)，則從發(fā)送緩沖區(qū)取數(shù)據(jù)重發(fā)發(fā)送緩沖區(qū)內(nèi)容，形成帶用戶(hù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DT DLPDU)，發(fā)往非調(diào)度請(qǐng)求隊(duì)列(Q(US))；所述現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)經(jīng)主機(jī)卡訪問(wèn)模塊中的雙口存儲(chǔ)器(DPRAM)、主機(jī)驅(qū)動(dòng)程序，且通過(guò)控制過(guò)程中的對(duì)象連接與過(guò)程的嵌入(OPC)驅(qū)動(dòng)程序與上位機(jī)連接。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.應(yīng)用范圍廣。本發(fā)明主要應(yīng)用在工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化和工業(yè)制造自動(dòng)化領(lǐng)域，它的應(yīng)用行業(yè)相當(dāng)廣泛，包括冶金、化工、電力、制藥、造紙等相關(guān)行業(yè)，其突出的優(yōu)勢(shì)在自動(dòng)化過(guò)程控制領(lǐng)域。
2.具有分散控制特點(diǎn)。本發(fā)明廢棄了DCS的輸入/輸出單元和控制站，把DCS控制站的控制功能和DCS的輸入/輸出功能分散到網(wǎng)絡(luò)上的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，從而構(gòu)成虛擬控制站，控制回路由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)徹底的分散控制，體現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性。
3.具有自動(dòng)化綜合能力。本發(fā)明突破了DCS系統(tǒng)中通信由專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)的封閉系統(tǒng)采用一對(duì)一的設(shè)備連線，按控制回路分別進(jìn)行連接來(lái)實(shí)現(xiàn)所造成的弊端，把基于封閉、專(zhuān)用的解決方案變成了基于公開(kāi)化、標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，由于采用了智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，能夠把原先DCS系統(tǒng)中處于控制室的控制模塊、各輸入輸出模塊置入現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，便于將規(guī)范的自動(dòng)化設(shè)備通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)連成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化的各種功能。
4.具有系統(tǒng)的開(kāi)放性。開(kāi)放是指對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的一致性、公開(kāi)性，強(qiáng)調(diào)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的共識(shí)與遵從。一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，是指它可以與世界上任何地方遵守相同標(biāo)準(zhǔn)的其它設(shè)備或系統(tǒng)連接。通信協(xié)議一致公開(kāi)，各個(gè)不同廠家的設(shè)備之間可實(shí)現(xiàn)信息交換。本發(fā)明致力于建立統(tǒng)一的工廠底層網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放系統(tǒng)，用戶(hù)可按自己的需要和考慮，把來(lái)自不同供應(yīng)商的產(chǎn)品組成大小隨意的系統(tǒng)，通過(guò)本發(fā)明構(gòu)筑自動(dòng)化領(lǐng)域的開(kāi)放互連系統(tǒng)。
5.具有互操作性與互用性。本發(fā)明的互操作性，是指實(shí)現(xiàn)互連設(shè)備間、系統(tǒng)間的信息傳送與溝通；而互用則意味著不同生產(chǎn)廠家的性能類(lèi)似的設(shè)備可實(shí)現(xiàn)相互替換。
6.具有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治性。本發(fā)明將傳感測(cè)量、補(bǔ)償計(jì)算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中完成，僅靠現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備即可完成自動(dòng)控制的基本功能，并可隨時(shí)診斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。
7.具有對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性。本發(fā)明工作在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)前端，作為工廠網(wǎng)絡(luò)底層的現(xiàn)場(chǎng)總線，是專(zhuān)為現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境而設(shè)計(jì)的，可支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線等，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，能采用兩線制實(shí)現(xiàn)供電與通信，并可滿(mǎn)足本質(zhì)安全防爆要求等。
另外，由于本發(fā)明以上特點(diǎn)，特別是現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，使控制系統(tǒng)從設(shè)計(jì)、安裝到正常運(yùn)行及其檢修維護(hù)，都體現(xiàn)出優(yōu)越性。如8.節(jié)省硬件數(shù)量與投資。由于本發(fā)明分散在現(xiàn)場(chǎng)的智能設(shè)備能直接執(zhí)行多種傳感控制報(bào)警和計(jì)算功能，因而可減少變送器的數(shù)量，不再需要單獨(dú)的調(diào)節(jié)器、計(jì)算單元等，也不再需要DCS系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理、轉(zhuǎn)換、隔離等功能單元及其復(fù)雜連接，還可以用工控PC機(jī)作為操作站，從而節(jié)省了一大筆硬件投資，并可減少控制室的占地面積。
9.節(jié)省安裝費(fèi)用。本發(fā)明的接線十分簡(jiǎn)單，一對(duì)雙絞線或一條電纜上通?？蓲旖佣鄠€(gè)設(shè)備，因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少，連線設(shè)計(jì)與接頭校對(duì)的工作量也大大減少。當(dāng)需要增加現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備時(shí)，無(wú)需增設(shè)新的電纜，可就近連接在原有的電纜上，既節(jié)省了投資，也減少了設(shè)計(jì)、安裝的工作量。
10.節(jié)省維護(hù)開(kāi)銷(xiāo)。由于本發(fā)明具有自診斷與簡(jiǎn)單故障處理的能力，并通過(guò)數(shù)字通訊將相關(guān)的診斷維護(hù)信息送往控制室，用戶(hù)可以查詢(xún)所有設(shè)備的運(yùn)行，診斷維護(hù)信息，以便早期分析故障原因并快速排除，縮短了維護(hù)停工時(shí)間，同時(shí)由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，連線簡(jiǎn)單而減少了維護(hù)工作量。
11.用戶(hù)具有高度的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán)。采用本發(fā)明用戶(hù)可以自由選擇不同廠商所提供的設(shè)備來(lái)集成系統(tǒng)。避免因選擇了某一品牌的產(chǎn)品而被“框死”了使用設(shè)備的選擇范圍，不會(huì)為系統(tǒng)集成中不兼容的協(xié)議、接口而一籌莫展，使系統(tǒng)集成權(quán)牢牢掌握在用戶(hù)手中。
12.提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性。由于本發(fā)明的智能化、數(shù)字化，與模擬信號(hào)相比，它從根本上提高了測(cè)量與控制的精確度，減少了傳送誤差；同時(shí)，由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，設(shè)備與連線減少，現(xiàn)場(chǎng)儀表內(nèi)部功能加強(qiáng)，減少了信號(hào)的往返傳輸，提高了系統(tǒng)的工作可靠性。


圖1為本發(fā)明硬件結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本發(fā)明程序框圖。
圖3為本發(fā)明上微機(jī)接口結(jié)構(gòu)框圖。
圖4為本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)程序流程圖。
圖5為本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊(FAS)程序流程圖。
圖6為本發(fā)明系統(tǒng)管理模塊(SM)程序流程圖。
圖7為本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)管理模塊(NM)程序流程圖。
圖8為本發(fā)明數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)程序流程圖。
圖9為圖8中A過(guò)程處理程序流程圖。
圖10為圖8中B過(guò)程處理程序流程圖。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1所示，本發(fā)明硬件特征包括一中央處理器(CPU)，本實(shí)施例采用i80386EX中央處理器；一雙口存儲(chǔ)器(DPRAM)，完成所述中央處理器(CPU)和所述連接的計(jì)算機(jī)中央處理器之間訪問(wèn)；一隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)，作為所述中央處理器(CPU)與現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行通訊的內(nèi)存；一可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)，存放控制程序；一標(biāo)準(zhǔn)ISA接口電路，與標(biāo)準(zhǔn)PC或工業(yè)PC機(jī)插接，連接計(jì)算機(jī)；一符合現(xiàn)場(chǎng)總線H1標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線接口，提供標(biāo)準(zhǔn)的31.25K的現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)連接；其中如圖2所示，所述控制程序由現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)、現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊(FAS)、系統(tǒng)管理模塊(SM)、網(wǎng)絡(luò)管理模塊(NM)、數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)和鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)組成，現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)經(jīng)主機(jī)卡訪問(wèn)模塊中的雙口存儲(chǔ)器(DPRAM)、通過(guò)主機(jī)驅(qū)動(dòng)程序與上位機(jī)應(yīng)用程序連接，又分別與系統(tǒng)管理模塊(SM)和現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊(FAS)通訊；數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)及鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)與系統(tǒng)管理模塊(SM)和現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊(FAS)通訊，又經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線驅(qū)動(dòng)模塊(ICDriver)輸出至現(xiàn)場(chǎng)總線接口；網(wǎng)絡(luò)管理模塊(NMA)與現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)、現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊(FAS)、數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)及鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)均有通訊連接關(guān)系；如圖3、4所示，所述現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)，規(guī)定了消息發(fā)送的格式及協(xié)議的行為，提供上下文管理、對(duì)象字典服務(wù)、變量訪問(wèn)、事件服務(wù)、上載/下載服務(wù)、程序調(diào)用六種服務(wù)，具體流程為處理經(jīng)主機(jī)卡訪問(wèn)模塊下傳數(shù)據(jù)時(shí)，取雙口存儲(chǔ)器(DPRAM)中的用戶(hù)數(shù)據(jù)，對(duì)用戶(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)定，如果數(shù)據(jù)正確，進(jìn)行編碼，發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊(FAS)，否則給出出錯(cuò)報(bào)告；處理現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)協(xié)議數(shù)據(jù)單元傳上來(lái)的數(shù)據(jù)時(shí)，先解碼，判斷是否發(fā)給用戶(hù)，如判斷結(jié)果為發(fā)給用戶(hù)，則執(zhí)行操作；若判斷結(jié)果為不發(fā)給用戶(hù)則實(shí)現(xiàn)服務(wù)，應(yīng)經(jīng)確認(rèn)的則發(fā)確認(rèn)命令，未經(jīng)確認(rèn)的則結(jié)束程序；如圖5所示，所述現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊(FAS)負(fù)責(zé)向上層現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)提供信息傳遞通路(VCR)，包括三種應(yīng)用協(xié)議機(jī)對(duì)應(yīng)三種不同的虛擬通信關(guān)系，即客戶(hù)/服務(wù)器方式(CLIENT/SERVER)、發(fā)布者/訂閱者方式(PUBLISHER/SUBSCRIBER)、報(bào)告分發(fā)方式(SOURCE/SINK)，其中報(bào)告分發(fā)方式(SOURCE/SINK)的通訊應(yīng)用隊(duì)列的、用戶(hù)觸發(fā)的單向方1式(QUU)應(yīng)用協(xié)議機(jī)；CLIENT/SERVER方式應(yīng)用隊(duì)列的、用戶(hù)觸發(fā)的雙向方式(QUB)應(yīng)用協(xié)議機(jī)；發(fā)布者/訂閱者方式應(yīng)用緩沖區(qū)的、網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)的單向方式(BNU)應(yīng)用協(xié)議機(jī)；其流程為來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)的信息，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層(FAS)服務(wù)協(xié)議機(jī)提供對(duì)不同通訊方式的選擇，然后用數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)映射協(xié)議機(jī)提供與數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)的通訊。
如圖6所示，所述系統(tǒng)管理模塊(SM)完成地址分配、標(biāo)志定位及應(yīng)用時(shí)鐘同步等功能，具體流程為首先從系統(tǒng)管理管道(pipe-SM)中取數(shù)據(jù)，然后判斷取數(shù)狀態(tài)成功與否，如果沒(méi)成功回到系統(tǒng)管理管道(pipe-SM)，如果成功則判斷何種原語(yǔ)，若是請(qǐng)求原語(yǔ)，則判斷服務(wù)請(qǐng)求種類(lèi)，其中判斷式為系統(tǒng)管理設(shè)置物理設(shè)備標(biāo)記，系統(tǒng)管理設(shè)定地址，系統(tǒng)管理地址清除，系統(tǒng)管理請(qǐng)求標(biāo)識(shí)，系統(tǒng)管理標(biāo)記查詢(xún)，系統(tǒng)管理標(biāo)記應(yīng)答，系統(tǒng)管理配置參數(shù)的設(shè)置；如果不是請(qǐng)求原語(yǔ)，判斷有無(wú)指示原語(yǔ)，無(wú)指示原語(yǔ)則回到系統(tǒng)管理(pipe-SM)中取數(shù)據(jù)，有指示原語(yǔ)，對(duì)數(shù)據(jù)鏈路層送來(lái)的協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)解碼，分列情況進(jìn)行響應(yīng)，具體為判斷式為系統(tǒng)管理時(shí)間修訂，系統(tǒng)管理查詢(xún)標(biāo)記指示，系統(tǒng)管理應(yīng)答標(biāo)記指示，系統(tǒng)管理標(biāo)記查詢(xún)指示，系統(tǒng)管理設(shè)置物理設(shè)備標(biāo)記應(yīng)答，系統(tǒng)管理誰(shuí)有物理設(shè)備標(biāo)記應(yīng)答，系統(tǒng)管理設(shè)定地址應(yīng)答，系統(tǒng)管理使能應(yīng)答，系統(tǒng)管理清除地址應(yīng)答；如圖7所示，所述網(wǎng)絡(luò)管理模塊(NM)負(fù)責(zé)管理現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)參數(shù)，通過(guò)為組態(tài)參數(shù)賦值，實(shí)現(xiàn)不同的網(wǎng)絡(luò)功能；具體流程為從網(wǎng)絡(luò)配置取數(shù)據(jù)至網(wǎng)絡(luò)管理代理，由網(wǎng)絡(luò)管理代理分別通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)層管理實(shí)體、現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊(FAS)層管理實(shí)體、現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)層管理實(shí)體、現(xiàn)場(chǎng)總線物理層(PHY)即現(xiàn)場(chǎng)總線接口電路的層管理實(shí)體進(jìn)行通訊來(lái)管理被管對(duì)象，另外還通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)的請(qǐng)求或響應(yīng)與網(wǎng)絡(luò)管理員聯(lián)系；如圖8所示，所述數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)控制消息在現(xiàn)場(chǎng)總線上的傳輸，它保障各種消息及時(shí)、準(zhǔn)確地送到目的地，這種傳輸分為兩種，即調(diào)度的傳輸和非調(diào)度的傳輸，調(diào)度的傳輸按預(yù)先設(shè)定的時(shí)間表，讓現(xiàn)場(chǎng)儀表周期性地傳遞測(cè)量及控制信息；非調(diào)度的傳輸用于在調(diào)度時(shí)間以外傳遞操作員控制控制信息、報(bào)警信息、應(yīng)答信息等；其中包括現(xiàn)場(chǎng)總線鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)總線各設(shè)備的調(diào)度、協(xié)調(diào)，保證各設(shè)備在無(wú)沖突破性的條件下運(yùn)行，同時(shí)保證各設(shè)備有相同的時(shí)間基準(zhǔn)，進(jìn)而能實(shí)時(shí)運(yùn)行；數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)具體流程為在發(fā)送方，應(yīng)用層進(jìn)程向下的數(shù)據(jù)流為請(qǐng)求或響應(yīng)，經(jīng)過(guò)A發(fā)送過(guò)程的處理，形成數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DLPDU)放入非調(diào)度請(qǐng)求隊(duì)列(Q(US))，在收到授權(quán)令牌(PT)令牌后，發(fā)出最早放入隊(duì)列且優(yōu)先級(jí)最高的DLPDU，每個(gè)DLPDU都有一個(gè)在時(shí)間集中的定時(shí)器與之對(duì)應(yīng)，若在收到授權(quán)令牌(PT)前該定時(shí)器超時(shí)，則進(jìn)行一系列操作，如斷開(kāi)連接，該DLPDU發(fā)出后，若需要確認(rèn)，則為之啟動(dòng)一定時(shí)器來(lái)進(jìn)行差錯(cuò)控制，如果數(shù)據(jù)鏈路層受到強(qiáng)制發(fā)送令牌(CD)，則從發(fā)送緩沖區(qū)中取出用戶(hù)數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DT DLPDU)后直接發(fā)往物理層，而不發(fā)往Q(US)，在接收方，收到的DLPDU經(jīng)過(guò)B接收過(guò)程的處理后，生成指示或確認(rèn)發(fā)送給應(yīng)用層進(jìn)程；如圖11、圖12、圖13所示，所述現(xiàn)場(chǎng)總線鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)的流程為判斷下次發(fā)強(qiáng)制發(fā)送令牌(CD)的時(shí)間是否夠，如果夠則發(fā)送授權(quán)令牌(PT)，否則等待發(fā)送強(qiáng)制令牌(CD)，時(shí)間到發(fā)送，無(wú)論是發(fā)送那種令牌，發(fā)完后都返回到下一次判斷，以此循環(huán)；其中發(fā)送強(qiáng)制令牌(CD)的次序按照鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)中的調(diào)度表發(fā)送，發(fā)送授權(quán)令牌(PT)的次序按照鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)中的設(shè)備列表發(fā)送；如圖9所示，在所述A處理過(guò)程中，經(jīng)過(guò)請(qǐng)求或響應(yīng)判斷后，根據(jù)不同的情況進(jìn)行處理，具體地說(shuō)，若收到的是建立連接(EC)請(qǐng)求，則形成建立連接類(lèi)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(EC DLPDU)發(fā)往Q(US)；若收到的是強(qiáng)制服務(wù)請(qǐng)求，則形成強(qiáng)制發(fā)送類(lèi)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(CD DLPDU)發(fā)往Q(US)；若收到的是連接的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，則形成DT DLPDU控制禎，當(dāng)該請(qǐng)求發(fā)往數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)訪間點(diǎn)(DLSAP)或與隊(duì)列相關(guān)的數(shù)據(jù)鏈路連接端點(diǎn)(DLCEP)時(shí)，從發(fā)送隊(duì)列中取出用戶(hù)數(shù)據(jù)，與已生成的DT DLPDU控制禎合在一起形成數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DT DLPDU)，發(fā)往非調(diào)度請(qǐng)求隊(duì)列(Q(US))，當(dāng)該請(qǐng)求發(fā)往與緩沖區(qū)相關(guān)的數(shù)據(jù)鏈路連接端點(diǎn)(DLCEP)時(shí)，從發(fā)送緩沖區(qū)中取出用戶(hù)數(shù)據(jù)，與已生成的數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DT DLPDU)控制禎合在一起形成DT DLPDU，發(fā)往Q(US)；若收到的是無(wú)連接的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，則從發(fā)送隊(duì)列中取出用戶(hù)數(shù)據(jù)，形成DT DLPDU控制禎，發(fā)往Q(US)；若收到的是響應(yīng)(注只可能是建立連接響應(yīng))，則形成ECDLPDU，發(fā)往Q(US)；如圖10所示，在所述B處理過(guò)程中，經(jīng)過(guò)DLPDU判斷后，根據(jù)不同的情況進(jìn)行處理，具體地說(shuō)，若收到的是建立連接類(lèi)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(EC DLPDU)，則當(dāng)連接已建立時(shí)，向應(yīng)用層發(fā)送建立連接確認(rèn)，并形成不帶用戶(hù)數(shù)據(jù)的DT DLPDU，發(fā)往輸出數(shù)據(jù)流；當(dāng)連接未建立時(shí)，向應(yīng)用層發(fā)送建立連接指示；若收到的是刪除類(lèi)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DC DLPDU)，則向應(yīng)用層發(fā)斷開(kāi)連接指示；若收到的是DT DLPDU，則向應(yīng)用層發(fā)數(shù)據(jù)到達(dá)指示(Data Indication)，且根據(jù)相關(guān)聯(lián)的是接收隊(duì)列或接收緩沖區(qū)，分別將DTDLPDU中帶的用戶(hù)數(shù)據(jù)送入接收隊(duì)列或接收緩沖區(qū)；若收到的是CD DLPDU，則從發(fā)送緩沖區(qū)取數(shù)據(jù)重發(fā)發(fā)送緩沖區(qū)內(nèi)容，形成帶用戶(hù)數(shù)據(jù)的DT DLPDU，發(fā)往Q(US)。
本發(fā)明所述主機(jī)驅(qū)動(dòng)程序也可通過(guò)過(guò)程控制中的對(duì)象連接與嵌入(OPC)驅(qū)動(dòng)程序與上位機(jī)應(yīng)用程序連接。
權(quán)利要求
1.一種現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制器，其特征在于硬件結(jié)構(gòu)包括一中央處理器(CPU)；一雙口存儲(chǔ)器(DPRAM)，完成所述中央處理器(CPU)和所述連接的計(jì)算機(jī)中央處理器之間訪問(wèn)；一隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)，作為所述中央處理器(CPU)與現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行通訊的內(nèi)存；一可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)，存放控制程序；一標(biāo)準(zhǔn)ISA接口電路，與標(biāo)準(zhǔn)PC或工業(yè)PC機(jī)插接，連接計(jì)算機(jī)；一符合現(xiàn)場(chǎng)總線H1標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線接口，提供標(biāo)準(zhǔn)的31.25K的現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)連接；其中所述控制程序由現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)、現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊(FAS)、系統(tǒng)管理模塊(SM)、網(wǎng)絡(luò)管理模塊(NM)、數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)和鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)組成，現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)經(jīng)主機(jī)卡訪問(wèn)模塊中的雙口存儲(chǔ)器(DPRAM)、通過(guò)主機(jī)驅(qū)動(dòng)程序與上位機(jī)連接，又分別與系統(tǒng)管理模塊(SM)和現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊(FAS)通訊；數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)及鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)與系統(tǒng)管理模塊(SM)和現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊(FAS)通訊，又經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線驅(qū)動(dòng)模塊(ICDriver)輸出至現(xiàn)場(chǎng)總線接口；網(wǎng)絡(luò)管理模塊(NMA)與現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)、現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊(FAS)、數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)及鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)均有通訊連接關(guān)系。
2.按照權(quán)利要求1所述現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制器，其特征在于所述現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)規(guī)定了消息發(fā)送的格式及協(xié)議的行為，提供上下文管理、對(duì)象字典服務(wù)、變量訪問(wèn)、事件服務(wù)、上載/下載服務(wù)、程序調(diào)用六種服務(wù)，具體流程為處理經(jīng)主機(jī)卡訪問(wèn)模塊下傳數(shù)據(jù)時(shí)，取雙口存儲(chǔ)器(DPRAM)中的用戶(hù)數(shù)據(jù)，對(duì)用戶(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)定，如果數(shù)據(jù)正確，進(jìn)行編碼，發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)協(xié)議數(shù)據(jù)單元，否則給出出錯(cuò)報(bào)告；處理現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)協(xié)議數(shù)據(jù)單元傳上來(lái)的數(shù)據(jù)時(shí)，先解碼，判斷是否發(fā)給用戶(hù)，如判斷結(jié)果為發(fā)給用戶(hù)，則執(zhí)行操作；若判斷結(jié)果為不發(fā)給用戶(hù)則實(shí)現(xiàn)服務(wù)，應(yīng)經(jīng)確認(rèn)的則發(fā)確認(rèn)命令，未經(jīng)確認(rèn)的則結(jié)束程序。
3.按照權(quán)利要求1所述現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制器，其特征在于所述現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊(FAS)負(fù)責(zé)為上層現(xiàn)場(chǎng)報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)提供信息傳遞通路，包括三種應(yīng)用協(xié)議機(jī)對(duì)應(yīng)三種不同的虛擬通信關(guān)系，即客戶(hù)/服務(wù)器方式、發(fā)布者/訂閱者方式、報(bào)告分發(fā)方式，其中報(bào)告分發(fā)方式的通訊應(yīng)用隊(duì)列的、用戶(hù)觸發(fā)的單向方式(QUU)應(yīng)用協(xié)議機(jī)；客戶(hù)/服務(wù)器方式方式應(yīng)用隊(duì)列的、用戶(hù)觸發(fā)的雙向方式(QUB)應(yīng)用協(xié)議機(jī)；發(fā)布者/訂閱者方式應(yīng)用緩沖區(qū)的、網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)的單向方式應(yīng)用協(xié)議機(jī)(NBU)；其流程為來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)的信息，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊(FAS)服務(wù)協(xié)議機(jī)提供對(duì)不同通訊方式的選擇，然后用數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)映射協(xié)議機(jī)提供與數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)的通訊。
4.按照權(quán)利要求1所述現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制器，其特征在于所述系統(tǒng)管理模塊(SM)完成地址分配、標(biāo)志定位及應(yīng)用時(shí)鐘同步功能，具體流程為首先從系統(tǒng)管理管道中取數(shù)據(jù)，然后判斷取數(shù)狀態(tài)成功與否，如果沒(méi)成功回到系統(tǒng)管理管道，如果成功則判斷何種原語(yǔ)，若有請(qǐng)求原語(yǔ)，則判斷服務(wù)請(qǐng)求種類(lèi)，其中判斷式為系統(tǒng)管理設(shè)置物理設(shè)備標(biāo)記，系統(tǒng)管理設(shè)定地址，系統(tǒng)管理地址清除，系統(tǒng)管理請(qǐng)求標(biāo)識(shí)，系統(tǒng)管理標(biāo)記查詢(xún)，系統(tǒng)管理標(biāo)記應(yīng)答，系統(tǒng)管理配置參數(shù)的設(shè)置；如果不是請(qǐng)求原語(yǔ)，判斷有無(wú)指示原語(yǔ)，無(wú)指示原語(yǔ)則回到系統(tǒng)管理中取數(shù)據(jù)，有指示原語(yǔ)，對(duì)數(shù)據(jù)鏈路層送來(lái)的協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)解碼，分列情況進(jìn)行響應(yīng)，具體為判斷式為系統(tǒng)管理時(shí)間修訂，系統(tǒng)管理查詢(xún)標(biāo)記指示，系統(tǒng)管理應(yīng)答標(biāo)記指示，系統(tǒng)管理標(biāo)記查詢(xún)指示，系統(tǒng)管理設(shè)置物理設(shè)備標(biāo)記應(yīng)答，系統(tǒng)管理誰(shuí)有物理設(shè)備標(biāo)記應(yīng)答，系統(tǒng)管理設(shè)定地址應(yīng)答，系統(tǒng)管理使能應(yīng)答，系統(tǒng)管理清除地址應(yīng)答。
5.按照權(quán)利要求1所述現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制器，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)管理模塊(NM)負(fù)責(zé)管理現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)參數(shù)，通過(guò)為組態(tài)參數(shù)賦值，實(shí)現(xiàn)不同的網(wǎng)絡(luò)功能；所述網(wǎng)絡(luò)管理模塊(NM)，具體流程為從網(wǎng)絡(luò)配置取數(shù)據(jù)至網(wǎng)絡(luò)管理代理，由網(wǎng)絡(luò)管理代理分別通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)層管理實(shí)體、現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊(FAS)層管理實(shí)體、現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)層管理實(shí)體、現(xiàn)場(chǎng)總線物理層(PHY)即現(xiàn)場(chǎng)總線接口電路的層管理實(shí)體進(jìn)行通訊來(lái)管理被管對(duì)象，另外還通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)的請(qǐng)求或響應(yīng)與網(wǎng)絡(luò)管理員聯(lián)系。
6.按照權(quán)利要求1所述現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制器，其特征在于所述數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)控制消息在現(xiàn)場(chǎng)總線上的傳輸，它保障各種消息及時(shí)、準(zhǔn)確地送到目的地，這種傳輸分為兩種，即調(diào)度的傳輸和非調(diào)度的傳輸，調(diào)度的傳輸按預(yù)先設(shè)定的時(shí)間表，讓現(xiàn)場(chǎng)儀表周期性地傳遞測(cè)量及控制信息；非調(diào)度的傳輸用于在調(diào)度時(shí)間以外傳遞操作員控制控制信息、報(bào)警信息、應(yīng)答信息；其中包括現(xiàn)場(chǎng)總線鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)總線各設(shè)備的調(diào)度、協(xié)調(diào)，保證各設(shè)備在無(wú)沖突破性的條件下運(yùn)行，同時(shí)保證各設(shè)備有相同的時(shí)間基準(zhǔn)，進(jìn)而能實(shí)時(shí)運(yùn)行；數(shù)據(jù)鏈路層模塊(DLL)具體流程為在發(fā)送方，應(yīng)用層進(jìn)程向下的數(shù)據(jù)流為請(qǐng)求或響應(yīng)，經(jīng)過(guò)A發(fā)送過(guò)程的處理，形成數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DLPDU)放入非調(diào)度請(qǐng)求隊(duì)列(Q(US))，在收到授權(quán)令牌(PT)后，發(fā)出最早放入隊(duì)列且優(yōu)先級(jí)最高的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DLPDU)，每個(gè)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DLPDU)都有一個(gè)在時(shí)間集中的定時(shí)器與之對(duì)應(yīng)，若在收到授權(quán)令牌(PT)前該定時(shí)器超時(shí)，則進(jìn)行一系列操作，如斷開(kāi)連接，該數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DLPDU)發(fā)出后，若需要確認(rèn)，則為之啟動(dòng)一定時(shí)器來(lái)進(jìn)行差錯(cuò)控制，如果數(shù)據(jù)鏈路層收到強(qiáng)制發(fā)送令牌(CD)，則從發(fā)送緩沖區(qū)中取出用戶(hù)數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DTDLPDU)后直接發(fā)往物理層，而不發(fā)往非調(diào)度請(qǐng)求隊(duì)列(Q(US))，在接收方，收到的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DLPDU)經(jīng)過(guò)B接收過(guò)程的處理后，生成指示或確認(rèn)發(fā)送給應(yīng)用層進(jìn)程；所述現(xiàn)場(chǎng)總線鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)的流程為判斷下次發(fā)強(qiáng)制發(fā)送令牌(CD)的時(shí)間是否夠，如果夠則發(fā)送授權(quán)令牌(PT)，否則等待發(fā)送強(qiáng)制令牌(CD)，時(shí)間到發(fā)送，無(wú)論是發(fā)送那種令牌，發(fā)完后都返回到下一次判斷，以此循環(huán)；其中發(fā)送強(qiáng)制令牌(CD)的次序按照鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)中的調(diào)度表發(fā)送，發(fā)送授權(quán)令牌(PT)的次序按照鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)中的設(shè)備列表發(fā)送。
7.按照權(quán)利要求6所述現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制器，其特征在于在所述A處理過(guò)程中，經(jīng)過(guò)請(qǐng)求或響應(yīng)判斷后，根據(jù)不同的情況進(jìn)行處理。具體地說(shuō)，若收到的是建立連接(EC)請(qǐng)求，則形成建立連接類(lèi)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(EC DLPDU)發(fā)往非調(diào)度請(qǐng)求隊(duì)列(Q(US))；若收到的是強(qiáng)制服務(wù)請(qǐng)求，則形成強(qiáng)制發(fā)送類(lèi)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(CD DLPDU)發(fā)往非調(diào)度請(qǐng)求隊(duì)列(Q(US))；若收到的是連接的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，則形成數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DT DLPDU)控制禎，當(dāng)該請(qǐng)求發(fā)往數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)(DLSAP)或與隊(duì)列相關(guān)的數(shù)據(jù)鏈路連接端點(diǎn)(DLCEP)時(shí)，從發(fā)送隊(duì)列中取出用戶(hù)數(shù)據(jù)，與已生成的數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DT DLPDU)控制禎合在一起形成數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DT DLPDU)，發(fā)往非調(diào)度請(qǐng)求隊(duì)列(Q(US))，當(dāng)該請(qǐng)求發(fā)往與緩沖區(qū)相關(guān)的數(shù)據(jù)鏈路連接端點(diǎn)(DLCEP)時(shí)，從發(fā)送緩沖區(qū)中取出用戶(hù)數(shù)據(jù)，與已生成的數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DT DLPDU)控制禎合在一起形成數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DTDLPDU)，發(fā)往非調(diào)度請(qǐng)求隊(duì)列(Q(US))；若收到的是無(wú)連接的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，則從發(fā)送隊(duì)列中取出用戶(hù)數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DTDLPDU)控制禎，發(fā)往非調(diào)度請(qǐng)求隊(duì)列(Q(US))；若收到的是建立連接響應(yīng)，則形成建立連接類(lèi)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(EC DLPDU)，發(fā)往非調(diào)度請(qǐng)求隊(duì)列(Q(US))。
8.按照權(quán)利要求6所述現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制器，其特征在于在所述B處理過(guò)程中，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DLPDU)判斷后，根據(jù)不同的情況進(jìn)行處理，具體地說(shuō)，若收到的是建立連接類(lèi)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(ECDLPDU)，則當(dāng)連接已建立時(shí)，向應(yīng)用層發(fā)送建立連接確認(rèn)，并形成不帶用戶(hù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DT DLPDU)，發(fā)往輸出數(shù)據(jù)流；當(dāng)連接未建立時(shí)，向應(yīng)用層發(fā)送建立連接指示；若收到的是刪除類(lèi)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DC DLPDU)，則向應(yīng)用層發(fā)斷開(kāi)連接指示；若收到的是數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DT DLPDU)，則向應(yīng)用層發(fā)數(shù)據(jù)指示，且根據(jù)相關(guān)聯(lián)的是接收隊(duì)列或接收緩沖區(qū)，分別將數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DT DLPDU)中帶的用戶(hù)數(shù)據(jù)送入接收隊(duì)列或接收緩沖區(qū)；若收到的是強(qiáng)制發(fā)送類(lèi)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(CD DLPDU)，則從發(fā)送緩沖區(qū)取數(shù)據(jù)重發(fā)發(fā)送緩沖區(qū)內(nèi)容，形成帶用戶(hù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DT DLPDU)，發(fā)往非調(diào)度請(qǐng)求隊(duì)列(Q(US))。
9.按照權(quán)利要求6所述現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制器，其特征在于所述現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊(FMS)經(jīng)主機(jī)卡訪問(wèn)模塊中的雙口存儲(chǔ)器(DPRAM)、主機(jī)驅(qū)動(dòng)程序，且通過(guò)控制過(guò)程中的對(duì)象連接與過(guò)程的嵌入(OPC)驅(qū)動(dòng)程序與上位機(jī)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及自動(dòng)化系統(tǒng),具體地說(shuō)是一種現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制器。包括中央處理器、雙口存儲(chǔ)器、隨機(jī)存儲(chǔ)器、可編程只讀存儲(chǔ)器,存放控制程序;標(biāo)準(zhǔn)ISA接口電路、現(xiàn)場(chǎng)總線接口;其中:控制程序由現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范模塊、現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層模塊、系統(tǒng)管理模塊、網(wǎng)絡(luò)管理模塊、數(shù)據(jù)鏈路層模塊和鏈路活動(dòng)調(diào)度器組成。它把控制功能徹底分散到現(xiàn)場(chǎng),依靠現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備本身實(shí)現(xiàn)基本控制功能,用于過(guò)程自動(dòng)化或制造自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互連通信網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號(hào)G06F13/00GK1376985SQ01106350
公開(kāi)日2002年10月30日 申請(qǐng)日期2001年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月23日
發(fā)明者王宏, 于海濱, 楊志家, 魏劍巍, 周侗, 趙海燕 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所