CN102880569B - 多智能单元控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多智能单元互锁控制系统，含有交互单元A（1）和控制单元B（2），其特征在于：其还包括；具有端口的用于数据存储的共享存储区模块（3）和用于信号电平驱动及电平滤波的第一、第二信号缓冲器CB（4，5）；所述交互单元A（1）与第一信号缓冲器CB（4），以及所述控制单元B（2）与第二信号缓冲器CB（5）分别通过数据总路线、地址总路线及用于确定数据信号、地址信号是否有效的选片线相串联再连接到共享存储区模块（3）的端口。本发明实现了实时流码互锁控制，保证了大量、复杂数据的交互传递、控制的实时性、可靠性和安全性。

Description

多智能单元控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及智能控制系统，具体涉及具有交互单元A和与该交互单元A相互之间通过并行数据总路线等直接连接相的控制单元B多智能单元控制系统及其控制方法。

背景技术

智能控制系统是汽车、船舶等运载器中用于控制各种数据信息的重要系统。现有的一种智能控制系统，包括交互单元A和与该交互单元A相互之间通过并行数据总路线等直接连接相的控制单元B；所述交互单元A从外部设备获取初步数据并提供给控制单元B，所述控制单元B对初步数据进行运算处理并根据运算结果执行相应的控制如运载器的位置姿态调整等。由于组成这种智能控制系统的交互单元A与控制单元B相互之间通过并行数据总路线等直接连接相，当交互单元A与控制单元B数量不多，例如，交互单元A与控制单元B各只有一个，且获取、处理的数据不够多、不够复杂时，系统能够满足安全性、可靠性的要求。然而，当交互单元A与控制单元B数量较多，例如，交互单元A与控制单元B各有两个及以上，且获取、处理的数据较多、较复杂时，系统就存在不够安全性、可靠的缺陷了。针对这些缺陷，通常采用“握手”方式来解决。例如，交互单元A在向控制单元B提供数据之前，首先向其发送一帧“握手请求帧”数据，控制单元B收到这帧数据之后，查看自身的实际情况回送一帧“握手应答帧”数据，这样就完成一次“握手”动作。在采用“握手”方式的智能控制系统中，交互单元A向控制单元B提供数据是采用串行通信方式，存产生速度慢、实时性差、被动应答，各方无法及时掌握对方的工作状况，仍然存在数据交互的可靠性不高，系统的安全性得不到保障的问题。

上述现有智能控制系统对汽车、轮船、飞机、火箭、智能建筑、医疗设备、工业生产线、家用电器、机器人等控制对象的控制方法包括下列步骤（以由3个智能单元组成的控制系统为例）：

1、交互单元A根据实际需求，需要与第一和第二控制单元B、进行数据通信，通过自身串行通信接口按照约定的协议向第一和第二控制单元B发送“握手请求帧”数据；

2、第一和第二控制单元B收到该数据后，查询自身工作的实际情况；

3、第一和第二控制单元B根据实际情况来确定是否通过自身的串行通信接口按照约定的通信协议发送“握手应答帧”数据；

4、第一和第二控制单元B在收到“握手应答帧”数据后，与相应的交互单元进行数据信息交互。

由上述步骤可以看出，“握手”动作时采用串行通信方式（并行通信速度比串行通信快的多），在需要高速数据通信的复杂控制系统中，实时性难以满足。且每次都在收到数据通信请求时才进行被动应答，各方无法及时掌握对方的工作状况，因而信息交互的可靠性也不高，整机系统的安全性也无法得到充分的保障。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种实时性、可靠性、安全性高的多智能单元互锁控制系统及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明的多智能单元互锁控制系统，含有交互单元A和控制单元B，其特征在于：该多智能单元互锁控制系统还包括；

具有端口的共享存储区模块和第一信号缓冲器CB、第二信号缓冲器CB；

所述共享存储区模块用于数据存储；

所述第一信号缓冲器CB、第二信号缓冲器CB用于信号电平驱动及电平滤波；

所述交互单元A与第一信号缓冲器CB通过数据总路线、地址总路线及选片线串联联接到共享存储区模块的端口；

所述控制单元B通过数据总路线、地址总路线及选片线与第二信号缓冲器CB串联联接到共享存储区模块的端口；

所述选片线用于确定数据信号、地址信号是否有效；

该多智能单元互锁控制系统工作时，所述交互单元A从外部设备获取初步数据并通过片选线提供给与其相串联的第一信号缓冲器CB；该信号缓冲器CB对交互单元A所提供的初步数据进行选择处理，再通过片选线存入共享存储区模块；

所述第二信号缓冲器CB通过片选线从共享存储区模块C选择采集处理后的数据提供给控制单元B；所述控制单元B对第二信号缓冲器CB提供的数据处理后通过片选线返回第二信号缓冲器CB，第二信号缓冲器CB再选择处理后通过片选线返回共享存储区模块；

如此重复循环，完成互锁控制过程：

所述共享存储区模块为具有多个端口的RAM芯片，该RAM芯片由状态信息存储区域和相应的状态令旗区域、数据信息存储区域和相应的数据令旗区域组成：

所述状态信息存储区域用于存储交互单元A和控制单元B的工作状态信息；

所述状态令牌区域用于确定由交互单元A或控制单元B中的哪个来操作状态信息区域；

所述数据信息存储区域用于存储交互单元A和控制单元B的数据交换；

所述数据令牌区域用于确定由交互单元A或控制单元B中的哪个来操作数据信息区域；

所述状态信息存储区域包括若干用于实现信息的冗余传送有子存储区域；

所述数据信息存储区域包括若干用于实现信息的冗余传送的子存储区域。

与现有技术相比，本发明的多智能单元控制系统具有下列优点：

交互单元A和控制单元B通过信号缓冲器通过片选线与共享存储区模块C相连接，能够实现实时流码互锁控制，各个单元之间协同工作，从而保证了大量、复杂信息、数据交互传递、控制的实时性、可靠性和安全性。

本发明利用上述多智能单元互锁控制系统的控制方法，包括下列步骤：

（1）系统开机时，程序启动开始；

（2）检查自身工作状态；

（3）确定自身工作是否状态正常，是否正常均向RAM芯片的状态信息存储区域（31）传递是否正常信息，并在正常情况下向多端口RAM的状态信息区域中上传自身的工作状态；

（4）判断是否需要数据通信，是，则进入下一步，否则进行数据采集处理、对象控制等其他工作；

（5）从多端口RAM的状态信息存储区域中读取其他智能单元的状态信息，并进入下一步；

（6）判断对方工作是否正常；是则进行下一步的数据交换，否则直接结束；

（7）数据交换；

（8）结束过程。

与现有技术的控制方法相比，本发明的多智能单元互锁控制系统的控制方法具有如下优点：

1.各智能单元通信之前已经实时掌握了对方的工作状态，无需在需要数据通信的时候先进行一次“握手”，大大提高了各方之间的通信速度，故而系统的实时性高；

2.各智能单元之间的工作状态都相互了如指掌，就不会发生在对方某种功能发生故障之时，向对方发送指令造成误操作，造成不可预知的结果，故而系统的安全性高。

3.各智能单元之间数据通信采用冗余通信传送方式，各智能单元都有两个或以上的共享数据存储区域，故而系统内部数据通信的可靠性高，且不需要等待对方是否在与其他智能单元进行通信，间接提高了系统的实时性。

附图说明

图1为本发明多智能单元互锁控制系统的结构示意图

图2为本发明中多端口RAM内存区域划分示意图

图3为本发明利用多智能单元互锁控制系统的控制方法的流程示意图

图中，交互单元A1、控制单元B2，共享存储区模块3、状态信息存储区域31、状态令旗区域311、数据信息存储区域32、数据令旗区域321、第一信号缓冲器CB4、第二信号缓冲器CB5。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细说明；

参见图1所示，本发明的多智能单元互锁控制系统，含有交互单元A1和控制单元B2，其特征在于：该多智能单元互锁控制系统还包括；具有端口的共享存储区模块3和第一信号缓冲器CB4、第二信号缓冲器CB5；所述共享存储区模块3用于数据存储，所述各信号缓冲器用于信号电平驱动及电平滤波；所述交互单元A1与第一信号缓冲器CB4通过数据总路线（该数据总路线用于数据的输入，下同）、地址总路线（该地址总路线用于确定输入数据的存储地址，下同）及选片线（该选片线用于确定数据信号、地址信号是否有效，下同）串联联接到共享存储区模块C3的端口；所述控制单元B2通过数据总路线、地址总路线及选片线与第二信号缓冲器CB5串联联接到共享存储区模块3的端口；即交互单元A1与第一信号缓冲器CB4通过数据总路线、地址总路线及选片线串联然后与同样通过数据总路线、地址总路线及选片线相互串联的控制单元B2与第二信号缓冲器CB5再同时一起并联连接到共享存储区模块3的端口，可以根据需要进行若干上述方式的并联联接，以保证复杂、繁多数据的安全、可靠的采集、提供与处理。

本发明多智能单元互锁控制系统工作时，交互单元A1从外部设备获取初步数据并通过片选线提供给与其相串联的第一信号缓冲器CB4；该信号缓冲器CB4对交互单元A1所提供的初步数据进行选择处理，再通过片选线存入共享存储区模块3；所述第二信号缓冲器CB5通过片选线从共享存储区模块3选择采集处理后的数据提供给控制单元B2；所述控制单元B2对第二信号缓冲器CB5提供的数据处理后通过片选线返回第二信号缓冲器CB5，第二信号缓冲器CB5再选择处理后通过片选线返回共享存储区模块3，按照上述步骤重复循环，即完成互锁控制过程。

参见图1和图2所示，所述共享存储区模块3为具有多个端口的RAM芯片，RAM芯片具有多个端口的目的是适应连接若干交互单元A1和控制单元B2的需要，图1中，RAM芯片的端口为四个；如图2所示，所述RAM芯片内部根据存储的内容不同划分为用于存储交互单元A和控制单元B的工作状态信息的状态信息存储区域31及相应的状态令旗区域311和用于存储交互单元A和控制单元B的数据交换的数据信息存储区域32及相应的数据令旗区域321；数据令牌区域用于确定由交互单元A1或控制单元B2中的哪个来操作数据信息区域；所述状态信息存储区域31包括若干子存储区域，用于实现信息的冗余传送；所述数据信息存储区域32包括若干子存储区域，也是用于实现信息的冗余传送。

参见图3所示，本发明的多智能单元互锁控制系统的控制方法，以只有一个交互单元A1和控制单元B2之间相互交换数据的情况为例，包括下列步骤：

（1）系统开机时，程序启动开始；

（2）检查自身工作状态；

（3）确定自身工作是否状态正常，是否正常均向RAM芯片的状态信息存储区域31传递是否正常信息，并在正常情况下向多端口RAM的状态信息区域中上传自身的工作状态；

（4）判断是否需要数据通信，是，则进入下一步，否则进行数据采集处理、对象控制等其他工作；

（5）从多端口RAM的状态信息存储区域中读取其他智能单元的状态信息，并进入下一步；

（6）判断对方工作是否正常；是则进行下一步的数据交换，否则直接结束；

（7）数据交换；

（8）结束过程。

Claims (3)

1.一种多智能单元互锁控制系统，含有交互单元A（1）和控制单元B（2），其特征在于：该多智能单元互锁控制系统还包括；

具有端口的共享存储区模块（3）和第一信号缓冲器CB（4）、第二信号缓冲器CB（5）；

所述共享存储区模块（3）用于数据存储；

所述第一信号缓冲器CB（4）、第二信号缓冲器CB（5）用于信号电平驱动及电平滤波；

所述交互单元A（1）与第一信号缓冲器CB（4）通过数据总路线、地址总路线及选片线串联联接到共享存储区模块（3）的端口；

所述控制单元B（2）通过数据总路线、地址总路线及选片线与第二信号缓冲器CB（5）串联联接到共享存储区模块（3）的端口；

所述选片线用于确定数据信号和地址信号是否有效；

该多智能单元互锁控制系统工作时，所述交互单元A（1）从外部设备获取初步数据并通过片选线提供给与其相串联的第一信号缓冲器CB（4）；该信号缓冲器CB（4）对交互单元A（1）所提供的初步数据进行选择处理，再通过片选线存入共享存储区模块C（3）；

所述第二信号缓冲器CB（5）通过片选线从共享存储区模块（3）选择采集处理后的数据提供给控制单元B（2）；所述控制单元B（2）对第二信号缓冲器CB（5）提供的数据处理后通过片选线返回第二信号缓冲器CB（5），第二信号缓冲器CB（5）在选择处理后通过片选线返回共享存储区模块（3）；所述共享存储区模块（3）为具有多个端口的RAM芯片，该RAM芯片内部根据存储的内容不同划分为状态信息存储区域（31）及相应的状态令旗区域（311）和数据信息存储区域（32）及相应的数据令旗区域（321）；

所述状态信息存储区域（31）用于存储交互单元A和控制单元B的工作状态信息；所述状态信息存储区域（31）包括若干用于实现信息的冗余传送的子存储区域

所述状态令牌区域（311）用于确定由交互单元A（1）或控制单元B（2）中的哪个来操作状态信息区域；

所述数据信息存储区域（32）用于存储交互单元A和控制单元B的数据交换；

所述数据令牌区域（311）用于确定由交互单元A（1）或控制单元B（2）中的哪个来操作数据信息区域

如此重复循环，完成互锁控制过程。

2.根据权利要求1所述的多智能单元互锁控制系统，其特征在于：所述数据信息存储区域（32）包括用于实现信息的冗余传送的子存储区域。

3.根据权利要求1所述的多智能单元互锁控制系统的控制方法，包括下列步骤：

（1）系统开机时，程序启动开始；

（2）检查自身工作状态；

（3）确定自身工作是否状态正常，是否正常均向RAM芯片的状态信息存储区域（31）传递是否正常信息，并在正常情况下向多端口RAM的状态信息区域（31）中上传自身的工作状态；

（4）判断是否需要数据通信，是则进入下一步，否则进行数据采集处理、对象控制的其他工作；

（5）从多端口RAM的状态信息存储区域（31）中读取其他智能单元的状态信息，并进入下一步；

（6）判断对方工作是否正常；是则进行下一步的数据交换，否则直接结束；

（7）数据交换；

（8）结束过程。