CN105652749A - 多个受控部件的同步控制方法和同步控制系统 - Google Patents

多个受控部件的同步控制方法和同步控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种多个受控部件的同步控制方法和同步控制系统。所述同步控制方法包括：获取用于控制协同工作的多个受控部件的控制指令集合；分别获取多个受控部件执行其对应的控制指令的响应时长；根据多个受控部件执行其对应的控制指令的响应时长分别确定多个受控部件对应的指令执行延时时长，并根据该指令执行延时时长控制各受控部件执行其对应的控制指令，以使多个受控部件同步地完成其对应的操作。采用本发明实施例，可以避免受控部件发生机械或电气过载故障，降低受控部件的损坏率。

Description

多个受控部件的同步控制方法和同步控制系统
技术领域
本发明涉及控制技术，尤其涉及一种多个受控部件的同步控制方法和同步控制系统。
背景技术
基于分布式同步控制系统的明显优势，分布式同步控制系统的应用范围越来越广，并且对其性能和组成结构的研究与改进从未间断。
在分布式同步控制系统中，往往会遇到系统中的受控部件发生故障或系统需求，需要通过控制器来控制多个受控部件协同动作来完成一项保护控制或系统控制的功能的情况，例如，风力发电系统的变流器中通常包括多个控制器，这些控制器通常构成分布式同步控制系统，即变流器中包括一个主控制器和多个从控制器，以及多个受控部件，在执行某一控制功能(如变流器过载保护的控制功能等)时，主控制器生成控制指令发送给从控制器或受控部件，从控制器接收到主控制器发送的控制指令后将其转发给相应的受控部件。
然而，对于分布式同步控制系统，如果系统发生故障或系统需求，需要通过控制器来控制多个受控部件协同动作来完成一项保护控制或系统控制的功能，由于分布式控制器之间通信延时和受控器件的响应时长间彼此存在不同等问题，使得协同工作的各受控器件不能同步完成相应的操作，从而导致受控部件出现机械或电气过载问题，进而造成受控部件被损坏。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种对协同工作的多个受控部件进行同步控制的方法以及实现该方法的同步控制系统，以使得协同工作的多个受控部件可以同步完成相应的控制指令对应的操作，从而避免受控部件发生机械或电气过载故障，降低受控部件的损坏率。
根据本发明的一方面，提供一种多个受控部件的同步控制方法。所述同步控制方法包括：获取用于控制协同工作的多个受控部件的控制指令集合；分别获取所述多个受控部件执行其对应的控制指令的响应时长；根据所述多个受控部件执行其对应的控制指令的响应时长分别确定所述多个受控部件对应的指令执行延时时长，并根据所述指令执行延时时长控制各所述受控部件执行其对应的控制指令，以使所述多个受控部件同步地完成其对应的操作。
优选地，所述多个受控部件包括直接接收第一控制器发送的控制指令的第一受控部件和/或通过连接的第二控制器接收控制指令的第二受控部件。
优选地，所述根据所述多个受控部件执行其对应的控制指令的响应时长分别确定所述多个受控部件的对应的指令执行延时时长的处理包括：选取所述多个受控部件的响应时长当中的最大响应时长；如果所述最大响应时长对应的受控部件是第二受控部件，则将所述最大响应时长增加第一控制器与第二控制器之间的通信周期；将所述最大响应时长与所述第一受控部件的响应时长之间的差值作为所述第一受控部件的指令执行延时时长；和/或，将所述最大响应时长减去所述第二受控部件的响应时长与第一控制器与第二控制器之间的通信周期的和值的差值作为所述第二受控部件的指令执行延时时长。
优选地，所述根据所述指令执行延时时长控制各所述受控部件执行其对应的控制指令的处理包括：所述第一控制器在等待所述第二受控部件的指令执行延时时长或所述第二受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数后向所述第二控制器发送所述第二受控部件的控制指令，或者，将所述第二受控部件的控制指令以及所述指令执行延时时长发送给所述第二控制器，以使所述第二控制器在等待所述第二受控部件的指令执行延时时长或所述第二受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数后发送所述第二受控部件对应的控制指令；所述第二受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数为所述第二受控部件的指令执行延时时长与所述第二控制器的采样周期的比值；或者/并且，所述第一控制器在等待所述第一受控部件相应的指令执行延时时长或所述第一受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数后向所述第一受控部件发送对应的控制指令，所述第一受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数为所述第一受控部件的指令执行延时时长与所述第一控制器的采样周期的比值。
优选地，所述同步控制方法还包括：从所述多个受控部件的响应时长中获取最小响应时长；根据所述最小响应时长确定第一控制器与第二控制器之间的通信周期。
根据本发明的另一方面，提供一种多个受控部件的同步控制系统。所述同步控制系统包括：第一控制器和与所述第一控制器连接的多个受控部件，其中，所述第一控制器包括依次连接的：控制指令获取模块，用于获取用于控制协同工作的多个受控部件的控制指令集合；响应时长获取模块，用于分别获取所述多个受控部件执行其对应的控制指令的响应时长；控制模块，用于根据所述多个受控部件执行其对应的控制指令的响应时长分别确定所述多个受控部件对应的指令执行延时时长，并根据所述指令执行延时时长控制各所述受控部件执行其对应的控制指令，以使所述多个受控部件同步地完成其对应的操作。
优选地，所述同步控制系统还包括第二控制器，所述多个受控部件包括直接接收所述第一控制器发送的控制指令的第一受控部件和/或通过连接的所述第二控制器接收控制指令的第二受控部件，所述第一控制器与所述第二控制器信号连接。
优选地，所述控制模块包括：选取单元，用于选取所述多个受控部件的响应时长当中的最大响应时长；调整单元，用于如果所述最大响应时长对应的受控部件是第二受控部件，则将所述最大响应时长增加第一控制器与第二控制器之间的通信周期；指令执行延时时长确定单元，用于将所述最大响应时长与所述第一受控部件的响应时长之间的差值作为所述第一受控部件的指令执行延时时长；和/或，将所述最大响应时长减去所述第二受控部件的响应时长与第一控制器与第二控制器之间的通信周期的和值的差值作为所述第二受控部件的指令执行延时时长。
优选地，所述控制模块还包括：协同控制单元，用于在等待所述第二受控部件的指令执行延时时长或所述第二受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数后向所述第二控制器发送所述第二受控部件的控制指令，或者，将所述第二受控部件的控制指令以及所述指令执行延时时长发送给所述第二控制器，以使所述第二控制器在等待所述第二受控部件的指令执行延时时长或所述第二受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数后发送所述第二受控部件对应的控制指令；所述第二受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数为所述第二受控部件的指令执行延时时长与所述第二控制器的采样周期的比值；或者/并且，在等待所述第一受控部件相应的指令执行延时时长或所述第一受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数后向所述第一受控部件发送对应的控制指令，所述第一受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数为所述第一受控部件的指令执行延时时长与所述第一控制器的采样周期的比值。
优选地，所述第一控制器还包括：最小响应时长获取模块，用于从所述多个受控部件的响应时长中获取最小响应时长；通信周期确定模块，用于根据所述最小响应时长确定第一控制器与第二控制器之间的通信周期。
根据本发明实施例提供的多个受控部件的同步控制方法和同步控制系统，通过分别获取协同工作的多个受控部件执行其对应的控制指令的响应时长，并根据获取的响应时长分别确定上述多个受控部件的指令执行延时时长，然后，分别根据该指令执行延时时长控制上述多个受控部件执行其对应的控制指令，以使多个受控部件同步地完成其对应的操作，从而避免受控部件发生机械或电气过载故障，降低受控部件的损坏率。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例一的多个受控部件的同步控制方法的流程图；
图2是示出根据本发明实施例二的多个受控部件的同步控制方法的流程图；
图3是示出根据本发明实施例的一种分布式同步控制系统结构的示例性框图；
图4是示出根据本发明实施例三的多个受控部件的同步控制系统的一个逻辑框图；
图5是示出根据本发明实施例三的多个受控部件的同步控制系统的另一个逻辑框图；
图6是示出根据本发明实施例三的多个受控部件的同步控制系统中第一控制器的一个逻辑框图；
图7是示出根据本发明实施例三的多个受控部件的同步控制系统中第一控制器的又一个逻辑框图。
具体实施方式
本方案的发明构思是，通过控制受控部件的控制指令的发送时间来控制相应的受控部件完成该控制指令的时间，以使得协同工作的多个受控部件可以同步完成相应的控制指令对应的操作，从而避免受控部件发生机械或电气过载故障，降低受控部件的损坏率。
下面结合附图详细描述本发明的示例性实施例。
实施例一
图1是示出根据本发明实施例一的多个受控部件的同步控制方法的流程图。通过包括如图4所示的同步控制系统执行所述方法，其中，执行所述方法具体可以为该同步控制系统中的控制器等。
参照图1，在S110，获取用于控制协同工作的多个受控部件的控制指令集合。
其中，受控部件可以为能够接受控制器控制的任意电气部件、机械部件等，电气部件如空气开关、互感器、电流表和电压表等，机械部件如制动器、传动轴和联轴器等。控制指令可以是用于控制受控部件执行某项操作的指令，如用于控制断路器分闸的控制指令等。上述控制器如可编程逻辑控制器PLC等，控制器可以通过将要执行的控制功能生成控制指令，然后将其发送给受控部件，以控制受控部件执行相应的操作。
具体地，在同步控制系统中，通常包括控制器和受控部件，控制器可以通过向受控部件发送控制指令来控制受控部件执行相应的操作。在同步控制系统正常工作时，控制器通过对受控部件的工作状态的监控，来确定各受控部件是否正常工作。对于控制器执行的某控制功能，往往需要多个受控部件协同工作才能实现，因此，当执行该控制功能时，控制器可以分析该控制功能，并将其分解为用于控制协同工作的多个受控部件的控制指令，从而得到多个受控部件的控制指令的控制指令集合。
在S120，分别获取多个受控部件执行其对应的控制指令的响应时长。
其中，响应时长可以为从受控部件接收到控制指令开始到该受控部件完成该控制指令对应的操作时的时间长度，例如，受控部件为断路器，控制指令对应的操作为断路器分闸，如果该断路器接收到该控制指令的时间为10:05:30150，该断路器根据该控制指令将其开关状态由合闸调整为分闸，该断路器完成分闸的时间为10:05:30350，则该断路器执行分闸操作对应的控制指令的响应时长即为200毫秒。
具体地，可以从控制指令集合中提取一个控制指令，对该控制指令进行分析，确定其对应的受控部件，然后，可以获取该受控部件执行相应控制指令的响应时长。其中的具体获取方式可以包括多种，例如，可以通过计时器测量并记录(或标定)该受控部件执行相应控制指令的响应时长，或者，也可以预先通过计时器测量并记录同步控制系统中各个受控部件执行相应控制指令的响应时长，可以表格的形式存储已记录的响应时长，并可将该表格存储在控制器中，当从控制指令集合中提取一个控制指令后，可以从上述表格中查找到相应的受控部件执行该控制指令的响应时长。
在S130，根据多个受控部件执行其对应的控制指令的响应时长分别确定多个受控部件对应的指令执行延时时长，并根据指令执行延时时长控制各受控部件执行其对应的控制指令，以使多个受控部件同步地完成其对应的操作。
具体地，指令执行延时时长可以是为了使协同工作的多个受控部件同步完成其相应的控制指令而确定的控制指令，从其生成到发送给受控部件的时间长度，例如，协同工作的多个受控部件为断路器和IGBT，其中断路器的控制指令为用于控制断路器分闸的指令，IGBT的控制指令为用于控制其停止调制的指令，断路器执行与其相应的控制指令的响应时长为200毫秒，IGBT执行与其相应的控制指令的响应时长为0.4毫秒，如果控制器同时将相应的控制指令发送给断路器和IGBT，则IGBT会最先完成停止调制的控制指令，此时，断路器仍然处于合闸状态，这样会使得与断路器连接的部件(如直流支撑电容等)仍然处于工作状态，从而导致该部件损坏，为此，可以通过断路器和IGBT执行相应的控制指令的响应时长分别确定断路器和IGBT的指令执行延时时长，基于上述示例，为使断路器和IGBT同时完成相应的操作，断路器的指令执行延时时长可以为0(即200-200)，IGBT的指令执行延时时长可以为199.6(即200-0.4)毫秒。如果断路器由分布式同步控制系统中的主控制器直接控制，IGBT由主控制器通过从控制器间接控制，且主从控制器之间的通信周期为2毫秒，则断路器的指令执行延时时长可以为0(即200-200)，IGBT的指令执行延时时长可以为197.6(即200-0.4-2)毫秒。
基于上述S110～S130的相关内容可知，对于每一个受控部件，其对应的参数包括控制指令、响应时长和指令执行延时时长。
控制器通过上述处理得到受控部件的指令执行延时时长，然后，控制器可以控制相应的受控部件在与其相应的指令执行延时时长后执行相应的控制指令，例如，基于上述S130的示例，断路器的指令执行延时时长为0，IGBT的指令执行延时时长为199.6毫秒，因此，控制器生成控制指令后，可以先将断路器的控制指令发送给断路器即时执行，而对于IGBT，控制器可以在199.6毫秒后再发送给IGBT即时执行。
本发明实施例提供的多个受控部件的同步控制方法，通过分别获取协同工作的多个受控部件执行其对应的控制指令的响应时长，并根据获取的响应时长分别确定上述多个受控部件的指令执行延时时长，然后，分别根据该指令执行延时时长控制上述多个受控部件执行其对应的控制指令，以使多个受控部件同步地完成其对应的操作，从而避免受控部件发生机械或电气过载故障，降低受控部件的损坏率。
实施例二
图2是示出根据本发明实施例二的多个受控部件的同步控制方法的流程图，所述实施例可视为图1的又一种具体的实现方案。该多个受控部件的同步控制方法可以应用于集中式同步控制系统中，也可以应用于分布式同步控制系统中。本发明实施例以分布式同步控制系统为例对方案进行详细说明，其中，执行该同步控制方法的主体可以为主控制器或生成控制指令的控制器，而对于集中式同步控制系统可以与此类似。
分布式同步控制系统中可以包括主控制器和从控制器，主控制器可以与从控制器完全相同，此时，可以在多个控制器中选择一个控制器作为主控制器，其它控制器作为从控制器。此外，主控制器与从控制器也可以不同，例如主控制器可以是可编程逻辑控制器，从控制器可以是非可编程逻辑控制器。主控制器可以用于控制信号汇总、逻辑判断、控制指令分发、总线通信监控和受控部件监控等，从控制器可以用于接收主控制器发送的控制指令并执行、与主控制器通信、控制动作下发和受控部件监控等。
具体地，S210及S220与图1中S110及S120基本一致，S230-S290为S130的具体实施方式。其中，S290实现时有多种形式，如：
第一控制器在等待第二受控部件的指令执行延时时长或第二受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数后向第二控制器发送第二受控部件的控制指令，或者，将第二受控部件的控制指令以及指令执行延时时长发送给第二控制器，以使第二控制器在等待第二受控部件的指令执行延时时长或第二受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数后发送第二受控部件对应的控制指令；第二受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数为第二受控部件的指令执行延时时长与第二控制器的采样周期的比值。
此外，具体实现时，S260的替代方式可以为：第一控制器在等待第一受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数后向第一受控部件发送对应的控制指令，第一受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数为第一受控部件的指令执行延时时长与第一控制器的采样周期的比值。
图3为根据本发明实施例的一种分布式同步控制系统的结构示意图，如图3所示，该分布式同步控制系统中包括主控制器S和从控制器(即控制器2、控制器3……控制器p)，主控制器S和各个从控制器下各连接有多个受控部件，即部件S1、部件S2、部件21、部件22、部件31、部件32、部件p1和部件p2等，控制器与受控部件之间可通过信号线或通信线连接，主控制器与每个从控制器之间通过通信总线连接。可以通过测量部件(如计时器)测量上述分布式同步控制系统中每个受控部件执行相应控制指令的响应时长，可以将测得的响应时长、控制指令和受控部件的信息(如受控部件的部件编号等)以表格的形式对应存储在主控制器中，可如表1所示。
表1
受控部件 控制指令 响应时长
部件S1 指令1 100毫秒
部件S1 指令2 120毫秒
部件21 指令3 5毫秒
部件22 指令4 20毫秒
部件31 指令5 10毫秒
部件S2 指令6 200毫秒
需要说明的是，同一受控部件执行不同控制指令的响应时长可以不同，如断路器执行合闸操作对应的控制指令的响应时长可以为210毫秒，执行分闸操作对应的控制指令的响应时长可以为200毫秒。
参照图2，在S210，获取用于控制协同工作的多个受控部件的控制指令集合。
具体地，基于图3的分布式同步控制系统，如果某控制功能需要部件S1、部件S2、部件21、部件22和部件31协同完成，主控制器S对该控制功能进行分析后，可以得到受控部件(即部件S1、部件S2、部件21、部件22和部件31)需要执行的控制指令，例如，部件S1需要执行表1中的指令2，部件S2需要执行表1中的指令6，部件21需要执行表1中的指令3，部件22需要执行表1中的指令4，部件31需要执行表1中的指令5，从而得到多个控制指令组成的控制指令集合。
其中，控制功能可以是对受控部件的保护控制功能，具体地，主控制器S及各从控制器分别对其控制的受控部件进行监控，当发现某个或多个受控部件工作异常时，需要通过相关的保护控制功能控制相应的受控部件执行对应的操作。控制功能也可以是同步控制系统正常工作过程中需要执行的一系列操作所达到的系统功能。基于上述相关内容可知，保护控制功能可以是在某几个受控部件异常或它们的检测参数异常，需要发起控制的控制器经过逻辑处理形成相应受控部件的组合控制动作，这样，可以通过该保护控制功能保护异常的受控部件或异常的检测参量等。
在S220，分别获取多个受控部件执行其对应的控制指令的响应时长。
具体地，基于上述S210的示例，以及表1，可以得到部件S1(即受控部件)执行指令2(即控制指令)的响应时长为120毫秒，部件S2执行指令6的响应时长为200毫秒，部件21执行指令3的响应时长为5毫秒，部件22执行指令4的响应时长为20毫秒，部件31执行指令5的响应时长为10毫秒。
为了便于描述，可将多个受控部件划分为第一受控部件和/或第二受控部件，其中，第一受控部件可为直接接收第一控制器发送的控制指令的受控部件，如与主控制器(即第一控制器)直接连接的受控部件S1、S2等，第二受控部件可为通过连接的第二控制器接收控制指令的受控部件，如与从控制器(即第二控制器)连接的受控部件21、22、31、32、p1或p2等。
在S230，选取多个受控部件的响应时长当中的最大响应时长。
具体地，为了获取各个受控部件的指令执行延时时长，可以选定一个基准响应时长，为了简化处理过程，可以选择使用上述S220中获取的响应时长中的最大响应时长作为本次处理的基准响应时长，具体可包括：控制器可将获取到多个响应时长进行比较，从中得到最大响应时长。
基于上述S220的示例，获取的响应时长包括120毫秒、200毫秒、5毫秒、20毫秒和10毫秒，通过比较可知，其中的最大响应时长为200毫秒。
在S240，如果该最大响应时长对应的受控部件是第二受控部件，则将该最大响应时长增加第一控制器与第二控制器之间的通信周期。
具体地，如果多个受控部件的响应时长分别为5毫秒、10毫秒、15毫秒和20毫米，主控制器和从控制器之间的通信周期为2毫秒(其中，主控制器中可以预先存储有控制器的通信周期)，则其中的最大响应时长为20毫秒，如果20毫秒的响应时长对应的受控部件为第二受控部件，由于第二受控部件接收并执行对应的控制指令的时长为22毫秒(即最大响应时长20毫秒+通信周期2毫秒)，则将最大响应时长增加通信周期，即22毫秒。
在上述S240的情况下，对于同步控制系统中包含的第一受控部件，其指令执行延时时长的确定方式，以及根据该指令执行延时时长控制第一受控部件执行其对应的控制指令的处理可参见下述S250和S260；对于同步控制系统中包含的第二受控部件，其指令执行延时时长的确定方式，以及根据该指令执行延时时长控制第二受控部件执行其对应的控制指令的处理可参见下述S270～S290。
在S250，将最大响应时长与第一受控部件的响应时长之间的差值作为第一受控部件的指令执行延时时长。
具体地，基于上述S240的示例，增加后的最大响应时长为22毫秒，如果响应时长分别为5毫秒和10毫秒对应的受控部件为第一受控部件，则响应时长分别为5毫秒和10毫秒对应的受控部件的指令执行延时时长对应为17(即22-5)毫秒和12(即22-10)毫秒。
在S260，对于每个第一受控部件，与第一受控部件连接的第一控制器在等待第一受控部件相应的指令执行延时时长后向第一受控部件发送对应的控制指令。
具体地，对于每个第一受控部件，当主控制器将控制指令发送给第一受控部件后，第一受控部件可即时执行该控制指令，整个过程中不需要耗用其它时间，因此，主控制器在向第一受控部件发送相应的控制指令时，只需要等待该第一受控部件对应的指令执行延时时长即可。
对于第二受控部件，由于控制指令由主控制器生成并发送给从控制器，从控制器再将接收到的控制指令转发给相应的受控部件，而控制指令从主控制器发送到从控制器需要一定的通信周期，因此，第二受控部件仅仅通过指令执行延时时长无法达到同步的预期结果，还需要考虑主从控制器之间的通信周期，相应的处理可参见下述S270～S290。
在S270，从多个受控部件的响应时长中获取最小响应时长，并根据该最小响应时长确定第一控制器与第二控制器之间的通信周期。
具体地，主控制器中可以存储有受控部件，以及与其连接的控制器的信息之间的对应关系，其中，与受控部件连接的控制器的信息可以为控制器的编号等。主控制器在执行某控制功能时确定需要协同工作的多个受控部件后，可以从上述对应关系中查找到与各个受控部件连接的控制器的信息，从而确定与各个第二受控部件连接的控制器。
当通过上述S220的处理获取到多个受控部件执行其对应的控制指令的响应时长后，可以在获取的响应时长中通过比较得到最小响应时长，然后可以根据公式
Tcom＝Tmin/N.............................(1)
计算第一控制器与第二控制器的通信周期Tcom，其中，Tcom为第一控制器与第二控制器的通信周期，Tmin为最小响应时长，N为预定参数，N的取值可以是大于0的任意数值，优选地，为了使得控制器之间的通信周期远小于最小响应时长，N可以取大于10的任意数值。
基于上述S230的示例，协同工作的多个受控部件执行其对应的控制指令的响应时长分别为120毫秒、200毫秒、5毫秒、20毫秒和10毫秒，其中最小响应时长为5毫秒。如果N＝20，则通过上述公式(1)计算可得控制器之间的通信周期为0.25毫秒。
在S280，将最大响应时长减去第二受控部件的响应时长与第一控制器与第二控制器之间的通信周期的和值的差值作为第二受控部件的指令执行延时时长。
具体地，在控制指令由主控制器传输到第二受控部件的过程中，由于主控制器与从控制器之间需要进行通信，因此，需要进一步考虑控制器之间的通信周期，即对于每一个第二受控部件，可以利用上述最大响应时长、第二受控部件的响应时长和第一控制器与第二控制器(即本实施例中的主从控制器)之间的通信周期，使用预定算法计算该第二受控部件的指令执行延时时长，具体处理可以为：计算第二受控部件的响应时长与主从控制器之间的通信周期的和得到和值，再使用上述最大响应时长减去上述和值，得到的差值可以作为第二受控部件的指令执行延时时长。通过上述处理方式，可以计算得到协同工作的其它第二受控部件的指令执行延时时长。
基于上述S240的示例，增加后的最大响应时长为22毫秒，如果响应时长分别为15毫秒和20毫秒对应的受控部件为第二受控部件，则响应时长分别为15毫秒和20毫秒对应的受控部件的指令执行延时时长对应为7(即22-15)毫秒和2(22-20)毫秒。
在S290，分别根据第二受控部件的指令执行延时时长向与第二受控部件连接的第二控制器发送其对应的控制指令。
具体地，对于任一第二受控部件，主控制器需要先将控制指令发送给与该第二受控部件连接的控制器，该控制器将该控制指令发送给该第二受控部件，该第二受控部件可以执行该控制指令，上述过程中，考虑到主控制器与从控制器之间存在通信周期，并且存在该第二受控部件执行该控制指令的响应时长，因此，主控制器生成控制指令后，可以等待该第二受控部件的指令执行延时时长后再将该控制指令发送给该第二受控部件。
进一步地，上述S290的处理可以有多种处理方式，以下提供两种可行的处理方式，具体包括：
方式一，根据第二受控部件的指令执行延时时长延迟地向与第二受控部件连接的第二控制器发送第二受控部件的控制指令。
方式一的处理可参见上述S290的相关内容，在此不再赘述。
方式二，将第二受控部件的控制指令以及指令执行延时时长发送给与第二受控部件连接的第二控制器，以使与第二受控部件连接的第二控制器延迟地控制第二受控部件执行其对应的控制指令。
具体地，主控制器生成相应的控制指令后，可以获取该控制指令对应的第二受控部件的信息，进而可以得到该第二受控部件的指令执行延时时长，同时可以确定与该第二受控部件连接的控制器，然后，主控制器可以将该控制指令和得到的该第二受控部件的指令执行延时时长发送给上述控制器，该控制器接收到该控制指令和指令执行延时时长后，可以等待指令执行延时时长后再将该控制指令发送给该第二受控部件，该第二受控部件可以执行该控制指令。
另外，如果该最大响应时长对应的受控部件不是第二受控部件而是第一受控部件，则不需要执行上述S240的处理，而直接执行后续S250～S290。
具体地，基于上述S230的示例，得到的最大响应时长为200毫秒，其中最大响应时长对应的受控部件为第一受控部件，协同工作的多个受控部件执行其对应的控制指令的响应时长分别为120毫秒、200毫秒、5毫秒、20毫秒和10毫秒，通过使用最大响应时长减去各受控部件执行其对应的控制指令的响应时长得到相应受控部件的指令执行延时时长，即部件S1(即受控部件)的指令执行延时时长为80毫秒，部件S2的指令执行延时时长为0毫秒，部件21的指令执行延时时长为115毫秒，部件22的指令执行延时时长为180毫秒，部件31的指令执行延时时长为190毫秒。
特别地，如果该最大响应时长对应的受控部件是第一受控部件，但是第二受控部件的响应时长中的最大响应时长加上通信周期的数值大于上述获取的最大响应时长，则将第二受控部件的响应时长中的最大响应时长加上通信周期的数值作为最大响应时长，例如，第一受控部件的响应时长为201毫秒，第二受控部件的响应时长为200毫秒，通信周期为5毫秒，则最大响应时长为205毫秒(即200毫秒+5毫秒)，后续处理可参见S250～S290。
在实际应用中，为了简化数值的存储和表示方式，上述确定指令执行延时时长的处理还可以通过延时拍数的方式确定，其中，控制器的每个采样周期可称为一拍，采样周期长度可以预先设定。不同的控制器，其延时拍数可以不同，如与第一受控部件连接的控制器(如主控制器)的延时拍数可与与第二受控部件连接的控制器(如从控制器)的延时拍数不同，其中，与第一受控部件连接的控制器的延时拍数为指令执行延时时长与生成控制指令的控制器(如主控制器)的采样周期的比值，与第二受控部件连接的控制器的延时拍数为指令执行延时时长与该第二受控部件连接的控制器的采样周期的比值，具体处理可包括：根据最大响应时长、第一受控部件的响应时长和与第一受控部件连接的控制器的采样周期，通过公式P1＝(Tmax-T1)/Ts1，确定与第一受控部件连接的控制器的延时拍数；和/或，根据最大响应时长、第二受控部件的响应时长、通信周期和与第二受控部件连接的控制器的采样周期，通过公式P2＝(Tmax-T2-Tcom)/Ts2，确定与第二受控部件连接的控制器的延时拍数。
其中，Tmax为最大响应时长，T1为第一受控部件的响应时长，T2为第二受控部件的响应时长，Tcom为通信周期，Ts1为与第一受控部件连接的控制器的采样周期，Ts2为与第二受控部件连接的控制器的采样周期，P1为与第一受控部件连接的控制器的延时拍数，P2为与第二受控部件连接的控制器的延时拍数。
为了便于理解，现对上述过程进行举例说明，具体如下：
假设某一个控制功能由C1控制器发起，C2控制器转发控制指令。其中，控制器C1与C2之间的通信周期为5ms，C1控制器的采样频率为2.5kHz，即采样周期长度为0.4ms，C2控制器的采样频率为2kHz，即采样周期长度为0.5ms。此外，C1控制器控制的受控部件(即第一受控部件)为IGBT，C2控制器控制的受控部件(即第二受控部件)为机侧断路器。C1控制器对该控制功能分析后，确定IGBT需要执行停止调制的控制指令，机侧断路器需要执行分闸操作的控制指令，其中，IGBT执行停止调制的控制指令的响应时长为0.4ms，机侧断路器执行分闸操作的控制指令的响应时长为200ms，为避免上述两种受控部件执行相应的控制指令的完成时间不一致导致的电气过载问题，则可以通过上述S210～S260的处理，可确定最大响应时长200毫秒对应的受控部件为第二受控部件，此时需要为最大响应时长增加通信周期，即205毫秒，进而计算得出C1控制器下的第一受控部件IGBT的指令执行延时拍数为(205-0.4)/0.4＝511.5，其中，如果指令执行延时拍数大于零，则可以对其计算值取整，因此，511.5取整即为512。进一步地，可以通过上述S270～S280的处理计算得出C2控制器下的第二受控部件机侧断路器的指令执行延时拍数为(205-5-200)/0.5＝0。这样，可以计算得出C2控制器的延时拍数为0，而响应较快的IGBT经过512拍的延时后，在第513拍时执行停止调制的控制指令，机侧断路器的控制指令不做延时，这样就保证了IGBT与机侧断路器完成相应控制指令对应的操作的时刻在误差允许的范围内基本一致，防止协同工作的多个受控部件由于完成相应控制指令对应的操作的时刻不一致导致的机械载荷或电气负载的过载问题。
本发明实施例提供的多个受控部件的同步控制系统，一方面，由于分布式同步控制系统的特有结构，控制器间采用总线进行通信，如果总线通信周期大于受控部件的响应时长，则控制器对于受控部件的监控将出现较长时间的盲区而降低控制精度，为此，本发明通过测量和记录(或标定)分布式同步控制系统中各个受控部件执行相应控制指令的响应时长，并通过设定控制器通信周期远小于相应受控部件的响应时长，从而保证控制精度；另一方面，通过测量得到的每个控制器的受控部件的响应时长，以及建立的受控部件执行相应控制指令的延时算法，使得协同工作的不同受控部件同步地完成相应的控制指令对应的操作，这样可以减小受控部件的电气和机械载荷，提高系统稳定性和受控部件寿命，降低系统的运行维护成本。
实施例三
基于相同的技术构思，图4是示出根据本发明实施例三的多个受控部件的同步控制系统的逻辑框图。参照图4，该同步控制系统包括：第一控制器410和多个受控部件420，其中，第一控制器410包括：控制指令获取模块411、响应时长获取模块412和控制模块413。其中，第一控制器410可以为如图3中的主控制器S，多个受控部件420可以为如图3中的部件S1、部件S2、部件21、部件22、部件31、部件32、部件p1和部件p2等。
控制指令获取模块411用于获取用于控制协同工作的多个受控部件420的控制指令集合。
响应时长获取模块412用于分别获取多个受控部件420执行其对应的控制指令的响应时长。
控制模块413用于根据多个受控部件420执行其对应的控制指令的响应时长分别确定多个受控部件420对应的指令执行延时时长，并根据指令执行延时时长控制各受控部件420执行其对应的控制指令，以使多个受控部件420同步地完成其对应的操作。
进一步地，在如图4的实施例的基础上，如图5所示的同步控制系统还包括第二控制器430，多个受控部件420包括直接接收第一控制器410发送的控制指令的第一受控部件和/或通过连接的第二控制器430接收控制指令的第二受控部件，第一控制器410与第二控制器430信号连接。其中，第二控制器430可以为如图3中的控制器2、控制器3……控制器p。
进一步地，控制模块413包括：选取单元，用于选取多个受控部件420的响应时长当中的最大响应时长；调整单元，用于如果最大响应时长对应的受控部件是第二受控部件，则将最大响应时长增加第一控制器与第二控制器之间的通信周期；指令执行延时时长确定单元，用于将最大响应时长与第一受控部件的响应时长之间的差值作为第一受控部件的指令执行延时时长；和/或，将最大响应时长减去第二受控部件的响应时长与第一控制器与第二控制器之间的通信周期的和值的差值作为第二受控部件的指令执行延时时长。
此外，控制模块413还包括协同控制单元，用于在等待第二受控部件的指令执行延时时长或第二受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数后向第二控制器430发送第二受控部件的控制指令，或者，将第二受控部件的控制指令以及指令执行延时时长发送给第二控制器430，以使第二控制器430在等待第二受控部件的指令执行延时时长或第二受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数后发送第二受控部件对应的控制指令；第二受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数为第二受控部件的指令执行延时时长与第二控制器430的采样周期的比值；或者/并且，在等待第一受控部件相应的指令执行延时时长或第一受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数后向第一受控部件发送对应的控制指令，第一受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数为第一受控部件的指令执行延时时长与第一控制器410的采样周期的比值。
进一步地，在如图5的实施例的基础上，如图6所示的第一控制器410还包括：最小响应时长获取模块414，用于从该多个受控部件420的响应时长中获取最小响应时长；通信周期确定模块415，用于根据该最小响应时长确定第一控制器与第二控制器之间的通信周期。
进一步地，在如图6的实施例的基础上，如图7所示的第一控制器410还包括：延时拍数确定模块416，用于根据该最大响应时长、该第一受控部件的响应时长和与该第一受控部件连接的第一控制器的采样周期，通过公式P1＝(Tmax-T1)/Ts1，确定与该第一受控部件连接的第一控制器的延时拍数；和/或，根据该最大响应时长、该第二受控部件的响应时长、该通信周期和与该第二受控部件连接的第二控制器的采样周期，通过公式P2＝(Tmax-T2-Tcom)/Ts2，确定与该第二受控部件连接的第二控制器的延时拍数；其中，Tmax为该最大响应时长，T1为该第一受控部件的响应时长，T2为该第二受控部件的响应时长，Tcom为该通信周期，Ts1为与该第一受控部件连接的第一控制器的采样周期，Ts2为与该第二受控部件连接的第二控制器的采样周期，P1为与该第一受控部件连接的第一控制器的延时拍数，P2为与该第二受控部件连接的第二控制器的延时拍数。
本发明实施例提供的多个受控部件的同步控制系统，通过分别获取协同工作的多个受控部件执行其对应的控制指令的响应时长，并根据获取的响应时长分别确定上述多个受控部件的指令执行延时时长，然后，分别根据该指令执行延时时长控制上述多个受控部件执行其对应的控制指令，以使多个受控部件同步地完成其对应的操作，从而避免受控部件发生机械或电气过载故障，降低受控部件的损坏率。
进一步地，本发明实施例中，一方面，由于分布式同步控制系统的特有结构，控制器间采用总线进行通信，如果总线通信周期大于受控部件的响应时长，则控制器对于受控部件的监控将出现较长时间的盲区而降低控制精度，为此，本发明通过测量和记录(或标定)分布式同步控制系统中各个受控部件执行相应控制指令的响应时长，并通过设定控制器通信周期远小于相应受控部件的响应时长，从而保证控制精度；另一方面，通过测量得到的每个控制器的受控部件的响应时长，以及建立的受控部件执行相应控制指令的延时算法，使得协同工作的不同受控部件同步地完成相应的控制指令对应的操作，这样可以减小受控部件的电气和机械载荷，提高系统稳定性和受控部件的寿命，降低系统的运行维护成本。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
上述根据本发明的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可存储在记录介质(诸如CDROM、RAM、软盘、硬盘或磁光盘)中的软件或计算机代码，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程记录介质或非暂时机器可读介质中并将被存储在本地记录介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件(诸如ASIC或FPGA)的记录介质上的这样的软件处理。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件(例如，RAM、ROM、闪存等)，当所述软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现在此描述的处理方法。此外，当通用计算机访问用于实现在此示出的处理的代码时，代码的执行将通用计算机转换为用于执行在此示出的处理的专用计算机。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种多个受控部件的同步控制方法，其特征在于，所述同步控制方法包括：
获取用于控制协同工作的多个受控部件的控制指令集合；
分别获取所述多个受控部件执行其对应的控制指令的响应时长；
根据所述多个受控部件执行其对应的控制指令的响应时长分别确定所述多个受控部件对应的指令执行延时时长，并根据所述指令执行延时时长控制各所述受控部件执行其对应的控制指令，以使所述多个受控部件同步地完成其对应的操作。
2.根据权利要求1所述的同步控制方法，其特征在于，所述多个受控部件包括直接接收第一控制器发送的控制指令的第一受控部件和/或通过连接的第二控制器接收控制指令的第二受控部件。
3.根据权利要求2所述的同步控制方法，其特征在于，所述根据所述多个受控部件执行其对应的控制指令的响应时长分别确定所述多个受控部件的对应的指令执行延时时长的处理包括：
选取所述多个受控部件的响应时长当中的最大响应时长；
如果所述最大响应时长对应的受控部件是第二受控部件，则将所述最大响应时长增加第一控制器与第二控制器之间的通信周期；
将所述最大响应时长与所述第一受控部件的响应时长之间的差值作为所述第一受控部件的指令执行延时时长；和/或，将所述最大响应时长减去所述第二受控部件的响应时长与第一控制器与第二控制器之间的通信周期的和值的差值作为所述第二受控部件的指令执行延时时长。
4.根据权利要求2或3所述的同步控制方法，其特征在于，所述根据所述指令执行延时时长控制各所述受控部件执行其对应的控制指令的处理包括：
所述第一控制器在等待所述第二受控部件的指令执行延时时长或所述第二受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数后向所述第二控制器发送所述第二受控部件的控制指令，或者，将所述第二受控部件的控制指令以及所述指令执行延时时长发送给所述第二控制器，以使所述第二控制器在等待所述第二受控部件的指令执行延时时长或所述第二受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数后发送所述第二受控部件对应的控制指令；所述第二受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数为所述第二受控部件的指令执行延时时长与所述第二控制器的采样周期的比值；或者/并且，
所述第一控制器在等待所述第一受控部件相应的指令执行延时时长或所述第一受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数后向所述第一受控部件发送对应的控制指令，所述第一受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数为所述第一受控部件的指令执行延时时长与所述第一控制器的采样周期的比值。
5.根据权利要求4所述的同步控制方法，其特征在于，所述同步控制方法还包括：
从所述多个受控部件的响应时长中获取最小响应时长；
根据所述最小响应时长确定第一控制器与第二控制器之间的通信周期。
6.一种多个受控部件的同步控制系统，其特征在于，所述同步控制系统包括：第一控制器和与所述第一控制器连接的多个受控部件，其中，所述第一控制器包括依次连接的：
控制指令获取模块，用于获取用于控制协同工作的多个受控部件的控制指令集合；
响应时长获取模块，用于分别获取所述多个受控部件执行其对应的控制指令的响应时长；
控制模块，用于根据所述多个受控部件执行其对应的控制指令的响应时长分别确定所述多个受控部件对应的指令执行延时时长，并根据所述指令执行延时时长控制各所述受控部件执行其对应的控制指令，以使所述多个受控部件同步地完成其对应的操作。
7.根据权利要求6所述的同步控制系统，其特征在于，所述同步控制系统还包括第二控制器，所述多个受控部件包括直接接收所述第一控制器发送的控制指令的第一受控部件和/或通过连接的所述第二控制器接收控制指令的第二受控部件，所述第一控制器与所述第二控制器信号连接。
8.根据权利要求7所述的同步控制系统，其特征在于，所述控制模块包括：
选取单元，用于选取所述多个受控部件的响应时长当中的最大响应时长；
调整单元，用于如果所述最大响应时长对应的受控部件是第二受控部件，则将所述最大响应时长增加第一控制器与第二控制器之间的通信周期；
指令执行延时时长确定单元，用于将所述最大响应时长与所述第一受控部件的响应时长之间的差值作为所述第一受控部件的指令执行延时时长；和/或，将所述最大响应时长减去所述第二受控部件的响应时长与第一控制器与第二控制器之间的通信周期的和值的差值作为所述第二受控部件的指令执行延时时长。
9.根据权利要求7或8所述的同步控制系统，其特征在于，所述控制模块还包括：
协同控制单元，用于在等待所述第二受控部件的指令执行延时时长或所述第二受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数后向所述第二控制器发送所述第二受控部件的控制指令，或者，将所述第二受控部件的控制指令以及所述指令执行延时时长发送给所述第二控制器，以使所述第二控制器在等待所述第二受控部件的指令执行延时时长或所述第二受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数后发送所述第二受控部件对应的控制指令；所述第二受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数为所述第二受控部件的指令执行延时时长与所述第二控制器的采样周期的比值；或者/并且，在等待所述第一受控部件相应的指令执行延时时长或所述第一受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数后向所述第一受控部件发送对应的控制指令，所述第一受控部件的指令执行延时时长对应的节拍数为所述第一受控部件的指令执行延时时长与所述第一控制器的采样周期的比值。
10.根据权利要求9所述的同步控制系统，其特征在于，所述第一控制器还包括：
最小响应时长获取模块，用于从所述多个受控部件的响应时长中获取最小响应时长；
通信周期确定模块，用于根据所述最小响应时长确定第一控制器与第二控制器之间的通信周期。
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