本發(fā)明涉及分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)，具體為一種串行通訊的分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)。

背景技術：

1、在工業(yè)自動化領域，對現(xiàn)場的儀表、傳感器、控制器等設備進行信號采集、監(jiān)測和控制是至關重要的環(huán)節(jié)。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大和技術的不斷進步，傳統(tǒng)的集中式控制系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足復雜工業(yè)現(xiàn)場的需求。

2、串行通訊的分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)應運而生，它能夠?qū)⒎植荚诓煌恢玫脑O備連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳輸和控制。這種系統(tǒng)具有靈活性高、可擴展性強、成本低等優(yōu)點，適用于各種工業(yè)現(xiàn)場。

3、然而，在實際應用中，串行通訊的分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)也面臨著一些挑戰(zhàn)。例如，由于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境復雜，存在著各種干擾源，可能會影響數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量；不同設備之間的通訊協(xié)議可能不同，需要進行協(xié)議轉(zhuǎn)換；系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性也需要得到保證，以確保工業(yè)生產(chǎn)的安全和高效進行，為此我們提出一種串行通訊的分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種串行通訊的分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)，以解決上述背景技術中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種串行通訊的分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)，包括由上位機模塊、網(wǎng)絡主機模塊和下位機模塊構(gòu)建的分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)；

3、下位機模塊包括工業(yè)現(xiàn)場的儀表、傳感器以及控制器設備；

4、網(wǎng)絡主機模塊作為核心部分，具有多個rs485接口和一個rs232接口，負責與下位機和上位機進行通訊，并對數(shù)據(jù)進行存儲，網(wǎng)絡主機模塊的rs485和rs232接口處安裝光電耦合器，輸入信號先經(jīng)過光電耦合器進行隔離，然后再進入網(wǎng)絡主機模塊進行處理，輸出信號也經(jīng)過光電耦合器進行隔離后再發(fā)送出去，實現(xiàn)信號隔離，可以有效地防止外部干擾信號通過通信線路進入網(wǎng)絡主機模塊，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，所述網(wǎng)絡主機模塊的rs485和rs232接口處安裝運算放大器，輸入信號先經(jīng)過運算放大器進行放大，然后再進入網(wǎng)絡主機模塊進行處理，輸出信號也可以經(jīng)過運算放大器進行放大后再發(fā)送出去，可以有效地提高信號的強度和抗干擾能力，保證網(wǎng)絡的穩(wěn)定可靠；

5、上位機模塊用于數(shù)據(jù)處理、監(jiān)控和控制命令下發(fā)；

6、所述下位機模塊需先進行分區(qū)操作，在每個區(qū)域內(nèi)設定地址碼，可以便于網(wǎng)絡主機能夠準確識別和區(qū)分不同的下位機，所述下位機模塊分區(qū)后，每個區(qū)域內(nèi)的下位機通過設定的地址碼進行組網(wǎng)，并連接到網(wǎng)絡主機的一個rs485接口上，所述網(wǎng)絡主機通過rs232接口與上位機模塊進行點對點通訊。

7、優(yōu)選的，所述下位機模塊基于地理位置進行分區(qū)，對工業(yè)現(xiàn)場進行實地勘察，了解各個下位機設備的分布情況，確定廠房的不同區(qū)域、生產(chǎn)線的不同工段進行劃分，根據(jù)勘察結(jié)果，將位于同一地理區(qū)域的下位機設備歸為一個分區(qū)，并對其進行編號，實現(xiàn)分區(qū)操作，可以方便后續(xù)管理和識別。

8、優(yōu)選的，所述傳感器負責采集工業(yè)現(xiàn)場的各種物理量，其中傳感器將采集到的物理信號轉(zhuǎn)換為電信號，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理提供原始數(shù)據(jù)來源。

9、優(yōu)選的，所述控制器設備具有輸入輸出接口，用于接收來自傳感器的信號和向執(zhí)行器發(fā)送控制指令，控制器設備根據(jù)預設的控制算法對輸入信號進行處理，其中包括進行邏輯判斷、pid控制，以實現(xiàn)對工業(yè)過程的精確控制，控制器設備具備通信功能，且控制器設備與網(wǎng)絡主機模塊進行連接，便于與網(wǎng)絡主機模塊進行數(shù)據(jù)交換，接收來自上位機模塊的控制指令并反饋自身的狀態(tài)信息。

10、優(yōu)選的，所述工業(yè)現(xiàn)場的儀表用于顯示和記錄各種物理量的數(shù)值，方便操作人員進行監(jiān)測和判斷，并可將測量數(shù)據(jù)通過控制器設備發(fā)送至網(wǎng)絡主機模塊，也可以通過控制器設備接收網(wǎng)絡主機模塊的配置信息和控制指令，實現(xiàn)遠程參數(shù)設置和控制，更加方便工作人員進行操作。

11、優(yōu)選的，所述網(wǎng)絡主機模塊的rs482接口部分根據(jù)組網(wǎng)后的距離以及下位機設備的數(shù)據(jù)，設定較低的通訊波特率，網(wǎng)絡主機模塊依次循環(huán)讀取本區(qū)域內(nèi)的每個下位機設備的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)儲存在ram中，合理安排讀取各個區(qū)域的順序和事件，確保數(shù)據(jù)的準確性和完整性，并接收來自上位機的控制指令和參數(shù)設置信息，轉(zhuǎn)發(fā)給相應的下位機設備。

12、優(yōu)選的，所述網(wǎng)絡主機模塊的rs232接口部分與上位機模塊進行點對點通訊，由于距離很短，采用較高的波特率，將粗存在ram中的所有數(shù)據(jù)高速傳送給上位機模塊，同時接收上位機模塊下發(fā)的數(shù)據(jù)，并先存儲到ram中，等待轉(zhuǎn)發(fā)給下位機模塊。

13、優(yōu)選的，所述上位機模塊在接收網(wǎng)絡主機模塊上傳的來自下位機模塊的數(shù)據(jù)后，對其進行處理、分析和顯示，實現(xiàn)對工業(yè)現(xiàn)場的監(jiān)測，根據(jù)需要向下發(fā)送的控制指令和參數(shù)設置信息，先將這些數(shù)據(jù)存儲到網(wǎng)絡主機模塊的ram中，再由網(wǎng)絡主機模塊轉(zhuǎn)發(fā)給下位機模塊，實現(xiàn)對工業(yè)現(xiàn)場設備的控制及參數(shù)設置。

14、優(yōu)選的，所述網(wǎng)絡主機模塊與上位機模塊、下位機模塊之間采用modbus通信協(xié)議，確保彼此之間通信的穩(wěn)定性和可靠性，所述網(wǎng)絡主機模塊采用重傳機制、錯誤碼反饋，對通信過程中的錯誤進行及時處理，進一步提高通信的可靠性，建立系統(tǒng)監(jiān)控機制，實時監(jiān)測網(wǎng)絡主機模塊的運行狀態(tài)，其中包括cpu使用率、內(nèi)存占用率、通信狀態(tài)，當出現(xiàn)異常情況時，及時發(fā)出警報，以便進行故障排除。

15、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供了一種串行通訊的分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)，具備以下有益效果：

16、1、該串行通訊的分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)，通過設置的光電耦合器、運算放大器，可以有效地防止外部干擾信號對網(wǎng)絡主機模塊和下位機設備的影響，減少因干擾導致的數(shù)據(jù)錯誤和系統(tǒng)故障，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性和穩(wěn)定性，并可以增強信號的強度，提高信號的抗干擾能力，在長距離通信或下位機數(shù)量較多的情況下，信號可能會衰減，導致通信質(zhì)量下降，通過使用運算放大器可以對信號進行放大，保證信號在傳輸過程中的強度，從而提高系統(tǒng)的可靠性。

17、2、該串行通訊的分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)，分布式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)可以根據(jù)實際需求進行靈活的擴展?？梢苑奖愕靥砑有碌南挛粰C設備，只需將其連接到網(wǎng)絡主機模塊的相應接口上，并進行地址碼設置和組網(wǎng)即可，這種靈活性使得系統(tǒng)能夠適應不同規(guī)模的工業(yè)現(xiàn)場和不斷變化的生產(chǎn)需求，多個rs485接口和一個rs232接口的設計，使得網(wǎng)絡主機模塊可以與不同類型的下位機和上位機進行通信，無論是傳統(tǒng)的儀表、傳感器，還是新型的控制器設備，都可以通過適當?shù)慕涌谶B接到系統(tǒng)中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和控制，這種兼容性增強了系統(tǒng)的可擴展性，方便用戶根據(jù)實際情況選擇合適的設備。

18、3、該串行通訊的分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)，區(qū)域與區(qū)域之間的數(shù)據(jù)讀取是同步并發(fā)的，這意味著網(wǎng)絡主機模塊可以同時對多個區(qū)域的下位機進行數(shù)據(jù)讀取，大大提高了數(shù)據(jù)采集的效率，相比傳統(tǒng)的順序讀取方式，同步并發(fā)讀取可以減少數(shù)據(jù)采集的時間，提高系統(tǒng)的響應速度，網(wǎng)絡主機模塊與上位機之間采用較高的波特率進行通信，可以實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。這使得上位機能夠及時獲取來自下位機的實時數(shù)據(jù)，進行快速的分析和處理，從而提高了系統(tǒng)的實時性。

19、4、該串行通訊的分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)，分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)采用串行通訊方式，相比并行通訊方式，所需的電纜數(shù)量和成本更低，同時，由于下位機設備可以分布在不同的位置，減少了布線的復雜性和成本，系統(tǒng)的模塊化設計使得維護更加方便，如果某個下位機設備出現(xiàn)故障，可以單獨進行維修或更換，而不會影響整個系統(tǒng)的運行，此外，網(wǎng)絡主機模塊的穩(wěn)定性和可靠性提高，也減少了系統(tǒng)的維護工作量和成本。