一種網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)控制單元ncu的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制領(lǐng)域，具體涉及一種網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)設(shè)備，存在很多現(xiàn)場設(shè)備無法與網(wǎng)絡(luò)連接，因?yàn)樗麄冊O(shè)計(jì)之初就沒有網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制的要求。但是，隨著工業(yè)系統(tǒng)的快速發(fā)展，需要區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)場控制設(shè)備參與到網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制中來才能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而對(duì)現(xiàn)場中無網(wǎng)絡(luò)接口的工業(yè)設(shè)備也提出了與系統(tǒng)同步時(shí)鐘同步，并參與網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制的要求。
[0003]此類現(xiàn)場設(shè)備一般無法增加網(wǎng)絡(luò)通道，但是一般都有冗余的模擬量通道和開關(guān)量通道。相比增加網(wǎng)絡(luò)通道，增加模擬量通道和開光量通道要更加簡易，成本費(fèi)用更低。另外，此類現(xiàn)場設(shè)備還無法接收系統(tǒng)同步時(shí)鐘，不能參與網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制。
[0004]現(xiàn)在市場上出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU，均是針對(duì)某一具體產(chǎn)品內(nèi)部部件而設(shè)計(jì)，如汽車領(lǐng)域中的網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU，功能復(fù)雜，造價(jià)居高，不具通用性。目前為止，還沒有通用型的具有網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是要提供一種網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU，以解決現(xiàn)場控制設(shè)備無法參與到網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制系統(tǒng)的技術(shù)問題。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案是:
一種網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU，包括CPU，以太網(wǎng)接口模塊和模擬量接口模塊，所述以太網(wǎng)接口模塊和模擬量接口模塊均與所述CHJ連接；
所述CPU通過以太網(wǎng)接口模塊與外界網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)連接，所述CPU通過模擬量接口模塊與所述網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU所控制的現(xiàn)場控制設(shè)備連接，形成網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0007]其中，還包括開光量接口模塊，所述開光量接口模塊與所述CPU連接，所述CPU通過所述開光量接口模塊與現(xiàn)場控制設(shè)備連接。
[0008]其中，所述網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程控制服務(wù)器、遠(yuǎn)程交換機(jī)、同步時(shí)鐘服務(wù)器、以太網(wǎng)以及現(xiàn)場交換機(jī)，所述遠(yuǎn)程控制服務(wù)器和同步時(shí)鐘服務(wù)器通過遠(yuǎn)程交換機(jī)連接到以太網(wǎng)，所述網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU通過現(xiàn)場交換機(jī)與以太網(wǎng)連接。
[0009]其中，所述CPU通過以太網(wǎng)接口模塊連接到以太網(wǎng)，通過所述以太網(wǎng)連接到遠(yuǎn)程控制服務(wù)器，實(shí)時(shí)接收網(wǎng)絡(luò)控制命令，轉(zhuǎn)換為模擬量遠(yuǎn)程控制指令和開關(guān)邏輯遠(yuǎn)程控制指令，然后通過模擬量接口模塊和開光量接口模塊發(fā)送給現(xiàn)場控制設(shè)備，其中，所述網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是按照TCP/IP或UDP協(xié)議實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制服務(wù)器和現(xiàn)場控制設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)通信；
所述CPU通過以太網(wǎng)接口模塊連接到以太網(wǎng)，通過以太網(wǎng)連接到同步時(shí)鐘服務(wù)器，按照NTP/SNTP協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)，自動(dòng)校準(zhǔn)本地時(shí)間。
[0010]其中，所述CPU實(shí)時(shí)接收網(wǎng)絡(luò)控制命令，自動(dòng)計(jì)算從量測端到現(xiàn)場控制端的所有延時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制命令進(jìn)行實(shí)時(shí)延時(shí)補(bǔ)償； 所述CPU將實(shí)時(shí)延時(shí)補(bǔ)償后的網(wǎng)絡(luò)控制命令通過模擬量接口模塊和開光量接口模塊傳送給現(xiàn)場控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)特定的現(xiàn)場控制邏輯。
[0011]其中，所述以太網(wǎng)接口模塊，包括至少一個(gè)以太網(wǎng)接口。
[0012]其中，所述模擬量接口模塊，包括至少一個(gè)模擬量輸出通道。
[0013]其中，所述模擬量接口模塊，還包括模擬量輸入通道，所述模擬量輸入通道的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際情況配置。
[0014]其中，所述開關(guān)量接口模塊，包括開關(guān)量輸出通道，所述開關(guān)量輸出通道的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際情況配置。
[0015]其中，所述開關(guān)量接口模塊，還包括開關(guān)量輸入通道，所述開關(guān)量輸入通道的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際情況配置。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
1.本發(fā)明涉及的網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU簡單，易用，適用范圍廣；
2.讓原本不具備網(wǎng)絡(luò)功能的現(xiàn)場控制設(shè)備升級(jí)，且方式安全，成本低；
3.自動(dòng)補(bǔ)償從量測端到現(xiàn)場控制端的所有延時(shí)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)延時(shí)補(bǔ)償，能讓現(xiàn)場控制設(shè)備的同步網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制指令更精確；
4.通過軟件配置，實(shí)現(xiàn)模擬量輸入輸出接口，提高了模擬量輸入輸出的靈活性，降低了復(fù)雜性；
5.通過軟件配置，實(shí)現(xiàn)開關(guān)量輸入輸出接口，提高了開關(guān)量輸入輸出的靈活性，降低了復(fù)雜性；
6.結(jié)合以太網(wǎng)通信技術(shù)和軟件重配置技術(shù)，本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU，可以根據(jù)現(xiàn)場控制設(shè)備的現(xiàn)場配置修改控制邏輯，并具有遠(yuǎn)程配置和監(jiān)控的功能。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明提供的一種網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明提供的一種簡易邏輯的網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明提供的一種復(fù)雜邏輯的網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]其中:
I一遠(yuǎn)程控制服務(wù)器;2一遠(yuǎn)程交換機(jī);3一以太網(wǎng)；4一現(xiàn)場交換機(jī);5一網(wǎng)絡(luò)控制單兀NCU; 6—以太網(wǎng)接口模塊;7—CPU; 8—模擬量接口模塊;9 一開關(guān)量接口模塊;10—現(xiàn)場控制設(shè)備；11一模擬量輸入通道；12—模擬量輸出通道；13—開關(guān)量輸入通道；14一開關(guān)量輸出通道;15—同步時(shí)鐘服務(wù)器。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了能更好地理解本發(fā)明的上述技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述。
[0022]實(shí)施例一、簡易邏輯的網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制方案:
圖1是本發(fā)明提供的一種網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU5的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明所述的一種網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU5，包括CPU 7，以太網(wǎng)接口模塊6和模擬量接口模塊8，所述以太網(wǎng)接口模塊6和模擬量接口模塊8均與所述CPU7連接； 所述CPU7通過以太網(wǎng)接口模塊6與外界網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)連接，所述CPU 7通過模擬量接口模塊8與所述網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU5所控制的現(xiàn)場控制設(shè)備10連接，形成網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0023]可見，本發(fā)明能夠解決現(xiàn)場控制設(shè)備10無法參與到網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制系統(tǒng)的技術(shù)問題。本發(fā)明涉及的網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU5簡單，易用，適用范圍廣，讓原本不具備網(wǎng)絡(luò)功能的現(xiàn)場控制設(shè)備10升級(jí)，且方式安全，成本低。
[0024]圖2是本發(fā)明提供的一種簡易邏輯的網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示為由網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU5、現(xiàn)場控制設(shè)備10以及網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制系統(tǒng)。其中，所述網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程控制服務(wù)器1、遠(yuǎn)程交換機(jī)2、同步時(shí)鐘服務(wù)器15、以太網(wǎng)3以及現(xiàn)場交換機(jī)4，所述遠(yuǎn)程控制服務(wù)器I和同步時(shí)鐘服務(wù)器15通過遠(yuǎn)程交換機(jī)2連接到以太網(wǎng)3，所述網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU5通過現(xiàn)場交換機(jī)4與以太網(wǎng)3連接。其中，遠(yuǎn)程控制服務(wù)器I，遠(yuǎn)程交換機(jī)2，以太網(wǎng)3，現(xiàn)場交換機(jī)4，現(xiàn)場控制設(shè)備10和同步時(shí)鐘服務(wù)器15是網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制系統(tǒng)中原本存在的設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU5是增加的設(shè)備。
[0025]網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU5通過以太網(wǎng)口模塊6接入到現(xiàn)場交換機(jī)4，通過現(xiàn)場交換機(jī)4連接到網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制系統(tǒng)的以太網(wǎng)3，通過以太網(wǎng)3連接到遠(yuǎn)程控制服務(wù)器I和同步時(shí)鐘服務(wù)器15。
[0026]網(wǎng)絡(luò)控制單元N⑶5通過模擬量接口模塊8的模擬量輸出通道12和模擬量輸入通道11連接到現(xiàn)場控制設(shè)備10。
[0027]圖2是本發(fā)明提供的一種簡易邏輯的網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制服務(wù)器I通過TCP/IP或UDP協(xié)議發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)控制指令，途徑遠(yuǎn)程交換機(jī)2，以太網(wǎng)3和現(xiàn)場交換機(jī)4，到達(dá)網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU5 ；網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU5實(shí)時(shí)接收網(wǎng)絡(luò)控制指令，并解析出相應(yīng)的模擬量遠(yuǎn)程控制指令。
[0028]網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU5自動(dòng)與同步時(shí)鐘服務(wù)器15時(shí)鐘同步。
[0029]網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU5自動(dòng)計(jì)算從量測端到現(xiàn)場控制端的所有延時(shí)，將接收到的網(wǎng)絡(luò)控制命令進(jìn)行實(shí)時(shí)延時(shí)補(bǔ)償，所述CPU 7將實(shí)時(shí)延時(shí)補(bǔ)償后的網(wǎng)絡(luò)控制命令再通過模擬量輸出通道12輸送到現(xiàn)場設(shè)備10?，F(xiàn)場控制設(shè)備10將本地狀態(tài)通過模擬量輸入通道11饋送給網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU5;網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU5再將此現(xiàn)場控制狀態(tài)通過以太網(wǎng)3上傳給遠(yuǎn)程控制服務(wù)器I。
[0030]可見，所述CPU 7通過以太網(wǎng)接口模塊6連接到以太網(wǎng)3，通過所述以太網(wǎng)3連接到遠(yuǎn)程控制服務(wù)器I，實(shí)時(shí)接收網(wǎng)絡(luò)控制命令，轉(zhuǎn)換為模擬量遠(yuǎn)程控制指令，然后通過模擬量接口模塊8發(fā)送給現(xiàn)場控制設(shè)備10，其中，所述網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是按照TCP/IP或UDP協(xié)議實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制服務(wù)器I和現(xiàn)場控制設(shè)備10之間的網(wǎng)絡(luò)通信；
所述CPU 7通過以太網(wǎng)接口模塊6連接到以太網(wǎng)3，通過以太網(wǎng)3連接到同步時(shí)鐘服務(wù)器15-，按照NTP/SNTP協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)，自動(dòng)校準(zhǔn)本地時(shí)間。
[0031]需要說明的是，所述以太網(wǎng)接口模塊6，包括至少一個(gè)以太網(wǎng)接口。
[0032]所述模擬量接口模塊8，包括至少一個(gè)模擬量輸出通道12，還包括模擬量輸入通道11，所述模擬量輸入通道11的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際情況配置。
[0033]實(shí)施例二、復(fù)雜邏輯的網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制方案:
圖1是本發(fā)明提供的一種網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU5的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明所述的一種網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU5，包括CPU 7，以太網(wǎng)接口模塊6、模擬量接口模塊8以及開光量接口模塊9，所述以太網(wǎng)接口模塊6、模擬量接口模塊8以及開光量接口模塊9均與所述CPU7連接；
所述CPU7通過以太網(wǎng)接口模塊6與外界網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制系統(tǒng)連接，所述CPU 7通過模擬量接口模塊8與所述網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU5所控制的現(xiàn)場控制設(shè)備1連接，所述CPU7通過所述開光量接口模塊9與現(xiàn)場控制設(shè)備10連接，形成網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0034]可見，本發(fā)明能夠解決現(xiàn)場控制設(shè)備10無法參與到網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制系統(tǒng)的技術(shù)問題。本發(fā)明涉及的網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU5簡單，易用，適用范圍廣，讓原本不具備網(wǎng)絡(luò)功能的現(xiàn)場控制設(shè)備10升級(jí)，且方式安全，成本低。
[0035]圖3是本發(fā)明提供的一種復(fù)雜邏輯的網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。