CN103853140A - 一种过程控制站内io模件地址重叠识别系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种过程控制站内IO模件地址重叠识别系统及方法，系统包括多个IO模件和过程控制器，多个IO模件分别通过IO通信网络、IO模件地址重叠识别电路与过程控制器相连接。识别方法包括以下步骤：（1）对每个IO模件设置不一样的地址及类型；（2）在所述过程控制器上配置每个IO模件的地址及类型；（3）在过程控制器访问任意一个IO模件时，被访问到的IO模件将IOn_ACK信号设置为高电平，开关电路闭合，IO模件电阻接入电路；当过程控制器监测到MACK信号为高时，则可确认当前过程控制站内有地址重叠的IO模件。本发明可快速的判断IO模件地址是否发生重叠，可有效的防范异常情况对现场设备造成的损害。
Description
技术领域
本发明涉及一种地址重叠识别系统及方法，具体涉及一种过程控制站内IO模件地址重叠识别系统及方法。
背景技术
分散控制系统（distribute control system,DCS）是一种集控制技术、计算机技术、通信技术、网络技术于一体的新型控制系统。分散控制和集中管理，将复杂的工业过程的控制任务分散到若干个过程控制站上完成，并通过SCADA和各个过程控制站之间的通信实现对整个生产过程的集中监视、操作和管理。
过程控制站是分散控制系统（简称DCS）的中央处理单元，是DCS的核心部件。分散控制系统包括过程控制器（简称DPU）和站内的各种IO模件，过程控制器负责控制逻辑的运算并通过和站内的IO模件的通信从而实现对现场设备的信号采集和控制，一般来说每个IO模件在此过程控制站内都分配有一个独一无二的地址，过程控制器一般都通过这些地址来实现和站内IO模件的数据交换。
这样过程控制器就需要处理如下几种情况：
（1）站内IO模件地址设置不正确，不在过程控制器配置列表中，则此IO模件不响应过程控制器的通信，过程控制器将不能和此IO模件进行正常的数据交换。
（2）站内IO模件地址设置正确但是类型设置不正确，过程控制器可以根据通信报文中的类型与过程控制器内对应地址配置的类型是否匹配来识别。
（3）站内IO模件地址设置重叠但是地址重叠的模件类型不相同，此时，地址配置正确的IO模件数据读写正常，地址配置错误的IO模件不能正常读写数据，但是两种模件之间的数据互不影响。
（4）站内IO模件地址设置重叠而且地址设置重叠的模件类型相同，此时，地址配置错误的IO模件数据将会影响到地址配置正确的IO模件数据，这样会给现场设备带来很大的危险。
在实际现场调试过程中，即使发生上述异常情况时也能够及时发现，而且调试过程中设备也未全部运行，故带来的危险较小；但是在系统商业运行过程中，发生IO模件损坏而更换新的IO模件时，如果维护人员粗心将新的IO模件地址设置错误，造成上述第四种异常情况出现，轻者将引起系统停运，重者将损坏现场设备，给用户带来巨大的损失。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种可以识别重叠地址的过程控制站内IO模件地址重叠识别系统及方法，避免了因为过程控制站内IO模件地址重叠而对设备造成的损害。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本发明的过程控制站内IO模件地址重叠识别系统，包括多个IO模件和过程控制器，多个IO模件分别通过IO通信网络、IO模件地址重叠识别电路与过程控制器相连接；IO模件地址重叠识别电路包括设置在过程控制器内的过程控制器内电路和多个IO模件电路；IO模件电路包括与对应的IO模件相连接的IO模件电阻和与IO模件电阻另一端相连接的开关电路；过程控制器内电路包括正端输入电压为固定值、负端输入电压根据过程控制站内IO模件地址是否重叠而变化的比较电路，比较电路的负端与多个开关电路的公共端相连接。
本发明的过程控制站内IO模件地址重叠识别系统的识别方法，具体包括以下几个步骤：
（1）对每个IO模件设置不一样的地址及类型；
（2）在过程控制器上配置每个IO模件的地址及类型；
（3）当IO通信网络上没有IO模件响应通信时，此时没有任何开关电路闭合，比较电路负端电压V->比较电路正端电压V+，比较电路的输出MACK信号为低电平；
在过程控制器访问任意一个IO模件时，被访问到的IO模件将自己的IOn_ACK信号设置为高电平，开关电路闭合，IO模件电阻接入电路，此时，比较电路负端电压V-将降低，但是还是保持比较电路负端电压V->比较电路正端电压V+，比较电路的输出MACK信号依然为低电平；
当IO通信网络上所有的IO模件地址没有重叠时，即过程控制器只能和一个IO模件进行正常的数据交换，此时，只有唯一的一个开关电路闭合，比较电路的输出MACK信号将为低电平；
当IO通信网络上有两个或两个以上的IO模件地址重叠时，此时过程控制器将和所有相同地址的IO模件进行数据交换，此时，将有两个或两个以上开关电路闭合，比较电路负端电压V-将继续降低，使得比较电路负端电压V-<比较电路正端电压V+，比较电路的输出MACK信号将变为高电平；
当过程控制器监测到MACK信号为高电平时，则可确认当前过程控制站内有地址重叠的IO模件。
本发明可以快速的判断过程控制站内IO模件地址发生重叠的异常状况，并有效的防范这种异常情况对现场设备造成的损害；硬件实现判断过程控制站内IO模件地址重叠的处理方法简化了过程控制器和IO模件之间的通信协议，保证了过程控制站和IO模件之间的通信实时性，同时提高了整个过程控制站的控制效果；实现电路简单可行且成本较低。
附图说明
图1为本发明的过程控制站的整体配置架构图（其中，实线表示IO通信网络，虚线表示IO模件地址重叠识别电路连线）；
图2为本发明的IO模件地址重叠识别电路原理图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1，过程控制器和IO模件之间通过IO通信网络连接；过程控制器和各个IO模件之间通过IO模件地址重叠识别电路（参见图2，标注为“DPU内电路”在DPU内实现；标注为“IO模件n电路”在各个IO模件内实现，每个IO模件内的电路一样）连接。
连接在此IO通信网络上的IO模件地址需要设置成不一样。
连接在此IO通信网络上的IO模件都需要在过程控制站进行配置，配置信息包括IO模件地址和类型。
过程控制器按照配置好的IO模件信息来访问这些IO模件，访问数据中需要包含IO模件的地址信息；
过程控制器访问任意一个IO模件时，被访问到的IO模件（根据访问数据中的地址是否和自身匹配来确定是否访问到自己）将通过通信报文回传自己的数据和类型。
本发明设计了一套独特的电路用来监测IO网络上有没有发生IO模件地址重叠；在过程控制器内设计了一个比较电路，比较电路的正端输入电压为固定值；负端输入电压根据站内IO模件地址是否发生重叠而变化。
比较电路的负端与多个开关电路的公共端之间还连接有R1、R2和R3；比较电路的正端连接有R4、R5和R6。
本发明的识别方法，具体包括以下几个步骤：
（1）对每个IO模件设置不一样的地址及类型，具体通过在IO模件上的硬件电路设置或者软件设置均可。
（2）在过程控制器上配置每个IO模件的地址及类型。
参见图2，比较电路正端电压为一固定值V+；此电压值根据电阻R1、R2和R3的电阻值不同而变化。比较电路负端电压为V-，此电压值将根据电阻R4、R5和R6的电阻值不同以及IO模件内开关电路是否闭合而改变。
（3）当IO通信网络上没有IO模件响应通信时，此时没有任何开关电路闭合，V->V+，比较电路的输出MACK信号为低电平。
在过程控制器访问任意一个IO模件时，被访问到的IO模件（根据访问数据中的地址是否和自身匹配来确定是否访问到自己）将自己的IOn_ACK信号设置为高电平，开关电路闭合，IO模件电阻接入电路；此时比较电路负端电压V-将降低，但是还是保持V->V+，比较电路的输出MACK信号依然为低电平；
当IO通信网络上所有的IO模件地址没有重叠时，也就是过程控制器只能和一个IO模件进行正常的数据交换，即在同一时刻，只有唯一的一个开关电路闭合，此时，比较电路的输出MACK信号将为低电平；
当IO通信网络上有两个或两个以上的IO模件地址重叠时，此时过程控制器将和所有相同地址的IO模件进行数据交换，这种情况下，在同一时刻，将有两个或两个以上开关电路闭合，此时，比较电路负端电压V-将继续降低，使得V-<V+，比较电路的输出MACK信号将变为高电平；
当过程控制器监测到MACK信号为高时，则可确认当前过程控制站内有地址重叠的IO模件。
本发明利用简单的比较电路就可以保证准确的识别过程控制站内IO模件地址重叠的异常状况，同时保证了整个过程控制站的控制效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种过程控制站内IO模件地址重叠识别系统，包括多个IO模件和过程控制器，其特征在于，
所述多个IO模件分别通过IO通信网络、IO模件地址重叠识别电路与过程控制器相连接；
所述IO模件地址重叠识别电路包括设置在过程控制器内的过程控制器内电路和多个IO模件电路；
所述IO模件电路包括与对应的IO模件相连接的IO模件电阻和与IO模件电阻另一端相连接的开关电路；
所述过程控制器内电路包括正端输入电压为固定值、负端输入电压根据过程控制站内IO模件地址是否重叠而变化的比较电路，所述比较电路的负端与多个开关电路的公共端相连接。
2.根据权利要求1所述过程控制站内IO模件地址重叠识别系统的识别方法，其特征在于，具体包括以下几个步骤：
（1）对每个IO模件设置不一样的地址及类型；
（2）在所述过程控制器上配置每个IO模件的地址及类型；
（3）当IO通信网络上没有IO模件响应通信时，此时没有任何开关电路闭合，比较电路负端电压V->比较电路正端电压V+，所述比较电路的输出MACK信号为低电平；
在过程控制器访问任意一个IO模件时，被访问到的IO模件将自己的IOn_ACK信号设置为高电平，开关电路闭合，IO模件电阻接入电路，此时，比较电路负端电压V-将降低，但是还是保持比较电路负端电压V->比较电路正端电压V+，比较电路的输出MACK信号依然为低电平；
当IO通信网络上所有的IO模件地址没有重叠时，即过程控制器只能和一个IO模件进行正常的数据交换，此时，只有唯一的一个开关电路闭合，比较电路的输出MACK信号将为低电平；
当IO通信网络上有两个或两个以上的IO模件地址重叠时，此时过程控制器将和所有相同地址的IO模件进行数据交换，此时，将有两个或两个以上开关电路闭合，比较电路负端电压V-将继续降低，使得比较电路负端电压V-<比较电路正端电压V+，比较电路的输出MACK信号将变为高电平；
当所述过程控制器监测到MACK信号为高电平时，则可确认当前过程控制站内有地址重叠的IO模件。
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