CN108650138A - 一种火电厂自动控制仪表无线数据通信系统及其通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于仪表控制领域并公开了一种火电厂自动控制仪表无线数据通信系统及其通信方法，包括系统服务器、节点交换机、节点服务器、自动控制仪表终端和上位机；所述的系统服务器与其覆盖范围内的若干个节点交换机建立通信连接链路，所述的节点交换机与其覆盖范围内的若干个节点服务器建立通信连接链路，所述的节点服务器与其覆盖范围内的自动控制仪表终端建立通信连接链路，所述的系统服务器与上位机通信连接；本发明方法包括发送查询标签包、返回应答标签包、发出入网命令、入网命令应答、获取通信链路、选择通信链路等步骤；本发明的通信系统自动化程度高，可方便的增加自动控制仪表，便于管理和维护。

Description

一种火电厂自动控制仪表无线数据通信系统及其通信方法
技术领域
本发明涉及仪表控制技术领域，具体涉及一种火电厂自动控制仪表无线数据通信系统及其通信方法。
背景技术
目前火力发电是中国电能的主要来源途径，大大小小的火电厂也遍布在中国的各个地方，随着国家能源政策的实施，节能降耗和提高可靠性是火电厂提高运行效益的本质要求。而火电厂的可靠性也关系到输送电能的稳定性和可靠性，随着工业化的进程加快，电能的稳定性和可靠性时刻关系着工业化的持续进行，是人们进行工业活动、农业活动和商业活动的保证。鉴于对电源稳定性和可靠性迫切要求使得火电厂必须不断强化发电机组运行的效率、安全性和可靠性。因此，现有技术中发电厂为提高火电厂运行的可靠性和稳定性，已经建立起了很多自动控制仪表来监控设备的运行状态，依靠人工进行不间断的巡查病调节这些自动控制仪表达到监控设备运行状态的目的，通过人工方式调节和监控自动控制仪表存在效率低、人为因素大、提高稳定性和可靠性效果不明显的缺点；鉴于此，如何提供一种集中化控制和管理的火电厂自动控制仪表无线数据通信系统及其通信方法是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明针对现有技术中的通过人工监控和调节自动控制仪表来监控设备的运行状态存在效率低、人为因素大、提高稳定性和可靠性效果不明显的难题，而提供一种火电厂自动控制仪表无线数据通信系统及其通信方法。
本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：
设计一种火电厂自动控制仪表无线数据通信系统，包括系统服务器、节点交换机、节点服务器、自动控制仪表终端和上位机；所述的系统服务器与其覆盖范围内的若干个节点交换机建立通信连接链路，所述的节点交换机与其覆盖范围内的若干个节点服务器建立通信连接链路，所述的节点服务器与其覆盖范围内的自动控制仪表终端建立通信连接链路，所述的系统服务器与上位机通信连接；所述的系统服务器包括：查询标签包发送模块、协议标签分配模块、注册信息表、通信链路获取模块和通信链路传输模块、系统总线、第一I/O接口和信息处理模块，所述的查询标签包发送模块、协议标签分配模块、注册信息表、通信链路获取模块和通信链路传输模块、第一I/O接口和信息处理模块与系统总线相连接；所述的节点交换机包括第二I/O接口、控制器、查询包接收模块和应答标签返回模块，所述的第二I/O接口、查询包接收模块和应答标签返回模块与控制器相连接；所述的第二I/O接口还与节点服务器相连接，所述的自动控制仪表终端设有无线收发模块，且节点服务器与自动控制仪表终端之间设有无线路由器，所述的自动控制仪表终端上的无线收发模块通过无线路由器与节点服务器连接。
优选的，所述的上位机设有设备注册模块，其用于节点交换机、节点服务器和自动控制仪表终端进入系统前的信息注册，且注册信息存储在系统服务器中的注册信息表中。
优选的，所述的节点交换机、节点服务器和自动控制仪表终端的信息注册表包括设备描述注册表和设备资源注册表，所述的设备描述注册包括设备的名称、型号、位置、用途、基本参数信息，所述的设备资源注册包括该设备网络端口数量、传输模式、各个网络端口的上下行流量计数。
优选的，所述的节点服务器根据其物理覆盖范围与自动控制仪表终端采用WIFI连接方式进行通信传输连接，所述的无线收发模块为WIFI收发模块。
优选的，所述的系统服务器与节点交换机、节点交换机与节点服务器之间采用TCP/IP传输模式进行传输。
设计一种火电厂自动控制仪表无线数据通信方法，包括如下步骤：
步骤一：系统服务器中的查询标签包发送模块每间隔一段时间便向系统内所有设备发送一次查询标签包，每个查询标签包中包含一个系统服务器分配的待用协议标签；
步骤二:当某个设备接入系统以后便会收到系统服务器发送的查询标签包，同时设备会向系统服务器返回一个应答标签包；
步骤三：当收到应答标签包后，系统服务器根据应答标签包的内容与注册信息表中的内容进行比对来验证设备是否已注册，如果已注册，则建立入网通信链路；
步骤四：系统服务器根据注册信息表中设备各个网络端口连接的网址，获得当次服务在通信系统的通信链路信息；
步骤五：若存在多条满足服务的通信链路，则通信链路获取模块按照通信链路最短原则建立通信传输链路；
步骤六：通信传输链路建立以后，系统服务器中的通信链路传输模块实时进行通信信息传输，便实现了系统服务器与自动控制仪表终端的数据通信连接功能。
本发明提出的一种火电厂自动控制仪表无线数据通信系统及其通信方法，有益效果在于：
（1）本发明的通信系统通过系统服务器、节点交换机和节点服务器的连接，实现了火电厂内自动控制仪表的通信联网工作，监控人员可以通过上位机便轻松对火电厂内所有的自动控制仪表进行监控和调节；实现了对发电厂自动控制仪表的统一管理、统一维护，提高了火电厂运行的稳定性和可靠性，有效降低电厂的管理成本，提高工作效率，且避免了发现不及时带来的损失；
（2）本发明的通信系统自动化程度高，可方便的增加自动控制仪表，便于管理和维护，使得大量技术人员从众多型式不一的控制系统的繁冗的维护中解放出来，更好的投入到对生产技术研究上来，而通信系统的一体化设计使得全厂自动控制仪表运行所产生的大数据也极大的方便信息共享和数据交换，为优化生产运行提供全面数据支持；同时，也节约了分散设备带来的设备成本；
（3）本发明的通信系统采用总控的网络管理模式，系统服务器管理着节点交换机、节点服务器和自动控制仪表终端的工作；系统服务器以主控的方式通过向各个通信端口发送查询包，对各个网络设备的地址进行分配，并且在分配的过程中在建立了清晰的网络拓扑结构，便于新增节点交换机、节点服务器和自动控制仪表终端的通信链路分配；同时本发明的通信系统选择链路路径最短的通用链路保证稳定的传输效率；
（4）本发明方法基于所述的通信系统，具有方法简单易学、管理简便、易于维护的有益效果。
附图说明
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明通信系统的连接结构示意图；
图2是本发明通信系统中系统服务器的结构示意图；
图3是本发明通信系统中节点交换机通过无线路由器与自动控制仪表终端的连接结构示意图；
图4是本发明方法的流程示意图。
图中：系统服务器1、节点交换机2、节点服务器3、自动控制仪表终端4、上位机5、查询标签包发送模块6、协议标签分配模块7、注册信息表8、通信链路获取模块9、通信链路传输模块10、系统总线11、第一I/O接口12、信息处理模块13、第二I/O接口14、控制器15、查询包接收模块16、应答标签返回模块17、无线收发模块18、无线路由器19。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参阅附图1-附图3所示，本发明的一种火电厂自动控制仪表无线数据通信系统，包括系统服务器1、节点交换机2、节点服务器3、自动控制仪表终端4和上位机5；所述的系统服务器1与其覆盖范围内的若干个节点交换机2建立通信连接链路，所述的节点交换机2与其覆盖范围内的若干个节点服务器3建立通信连接链路，所述的节点服务器3与其覆盖范围内的自动控制仪表终端4建立通信连接链路，所述的系统服务器1与上位机5通信连接；所述的系统服务器1包括：查询标签包发送模块6、协议标签分配模块7、注册信息表8、通信链路获取模块9和通信链路传输模块10、系统总线11、第一I/O接口12和信息处理模块13，所述的查询标签包发送模块6、协议标签分配模块7、注册信息表8、通信链路获取模块9和通信链路传输模块10、第一I/O接口12和信息处理模块13与系统总线11相连接；所述的节点交换机2包括第二I/O接口14、控制器15、查询包接收模块16和应答标签返回模块17，所述的第二I/O接口14、查询包接收模块16和应答标签返回模块17与控制器15相连接；所述的第二I/O接口14还与节点服务器3相连接，所述的自动控制仪表终端4设有无线收发模块18，且节点服务器3与自动控制仪表终端4之间设有无线路由器19，所述的自动控制仪表终端4上的无线收发模块18通过无线路由器19与节点服务器3连接。
所述的查询标签包发送模块6用于向通信系统内所有设备发送查询标签包，其包含一个由系统服务器1分配的待用协议标签；所述的协议标签分配模块7用于通信系统内设备接入系统时，为系统的设备分配协议标签；所述的注册信息表8用于保存入网注册设备的地址占用信息、设备描述信息和设备资源信息；所述的通信链路获取模块9用于根据注册信息表8中设备各个网络端口，按照预置规则选择当次服务的通信链路；所述的通信链路传输模块10根据通信链路获取模块9确定的通信传输链路并建立稳定的通信传输；所述的节点交换机2、节点服务器3和自动控制仪表终端4均设有查询包接收模块和应答标签返回模块，所述的查询包接收模块用于接收系统服务器1发送的查询标签包，所述的查询标签包中包含一个系统服务器1分配的待用协议标签；所述的应答标签返回模块用于设备收到系统服务器4发送的查询标签包时，返回一个应答标签包。
所述的上位机5设有设备注册模块，其用于节点交换机2、节点服务器3和自动控制仪表终端4进入系统前的信息注册，且注册信息存储在系统服务器1中的注册信息表8中；所述的节点交换机2、节点服务器3和自动控制仪表终端4的信息注册表8包括设备描述注册表和设备资源注册表，所述的设备描述注册包括设备的名称、型号、位置、用途、基本参数信息，所述的设备资源注册包括该设备网络端口数量、传输模式、各个网络端口的上下行流量计数；所述的节点服务器3根据其物理覆盖范围与自动控制仪表终端4采用WIFI连接方式进行通信传输连接，所述的无线收发模块18为WIFI收发模块；所述的系统服务器1与节点交换机2、节点交换机2与节点服务器3之间采用TCP/IP传输模式进行传输。
参阅附图4所示，本发明的一种火电厂自动控制仪表无线数据通信方法，包括如下步骤：
步骤一：系统服务器1中的查询标签包发送模块6每间隔一段时间便向系统内所有设备发送一次查询标签包，每个查询标签包中包含一个系统服务器1分配的待用协议标签；
步骤二:当某个设备接入系统以后便会收到系统服务器1发送的查询标签包，同时设备会向系统服务器1返回一个应答标签包；
步骤三：当收到应答标签包后，系统服务器1根据应答标签包的内容与注册信息表8中的内容进行比对来验证设备是否已注册，如果已注册，则建立入网通信链路；
步骤四：系统服务器1根据注册信息表8中设备各个网络端口连接的网址，获得当次服务在通信系统的通信链路信息；
步骤五：若存在多条满足服务的通信链路，则通信链路获取模块9按照通信链路最短原则建立通信传输链路；
步骤六：通信传输链路建立以后，系统服务器1中的通信链路传输模块10实时进行通信信息传输，便实现了系统服务器1与自动控制仪表终端4的数据通信连接功能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种火电厂自动控制仪表无线数据通信系统，其特征在于，包括系统服务器（1）、节点交换机（2）、节点服务器（3）、自动控制仪表终端（4）和上位机（5）；所述的系统服务器（1）与其覆盖范围内的若干个节点交换机（2）建立通信连接链路，所述的节点交换机（2）与其覆盖范围内的若干个节点服务器（3）建立通信连接链路，所述的节点服务器（3）与其覆盖范围内的自动控制仪表终端（4）建立通信连接链路，所述的系统服务器（1）与上位机（5）通信连接；
所述的系统服务器（1）包括：查询标签包发送模块（6）、协议标签分配模块（7）、注册信息表（8）、通信链路获取模块（9）和通信链路传输模块（10）、系统总线（11）、第一I/O接口（12）和信息处理模块（13），所述的查询标签包发送模块（6）、协议标签分配模块（7）、注册信息表（8）、通信链路获取模块（9）和通信链路传输模块（10）、第一I/O接口（12）和信息处理模块（13）与系统总线（11）相连接；所述的节点交换机（2）包括第二I/O接口（14）、控制器（15）、查询包接收模块（16）和应答标签返回模块（17），所述的第二I/O接口（14）、查询包接收模块（16）和应答标签返回模块（17）与控制器（15）相连接；所述的第二I/O接口（14）还与节点服务器（3）相连接，所述的自动控制仪表终端（4）设有无线收发模块（18），且节点服务器（3）与自动控制仪表终端（4）之间设有无线路由器（19），所述的自动控制仪表终端（4）上的无线收发模块（18）通过无线路由器（19）与节点服务器（3）连接。
2.根据权利要求1所述的一种火电厂自动控制仪表无线数据通信系统，其特征在于，所述的上位机（5）设有设备注册模块，其用于节点交换机（2）、节点服务器（3）和自动控制仪表终端（4）进入系统前的信息注册，且注册信息存储在系统服务器（1）中的注册信息表（8）中。
3.根据权利要求2所述的一种火电厂自动控制仪表无线数据通信系统，其特征在于，所述的节点交换机（2）、节点服务器（3）和自动控制仪表终端（4）的信息注册表（8）包括设备描述注册表和设备资源注册表，所述的设备描述注册包括设备的名称、型号、位置、用途、基本参数信息，所述的设备资源注册包括该设备网络端口数量、传输模式、各个网络端口的上下行流量计数。
4.根据权利要求1所述的一种火电厂自动控制仪表无线数据通信系统，其特征在于，所述的节点服务器（3）根据其物理覆盖范围与自动控制仪表终端（4）采用WIFI连接方式进行通信传输连接，所述的无线收发模块（18）为WIFI收发模块。
5.根据权利要求1所述的一种火电厂自动控制仪表无线数据通信系统，其特征在于，所述的系统服务器（1）与节点交换机（2）、节点交换机（2）与节点服务器（3）之间采用TCP/IP传输模式进行传输。
6.一种火电厂自动控制仪表无线数据通信方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：系统服务器（1）中的查询标签包发送模块（6）每间隔一段时间便向系统内所有设备发送一次查询标签包，每个查询标签包中包含一个系统服务器（1）分配的待用协议标签；
步骤二:当某个设备接入系统以后便会收到系统服务器（1）发送的查询标签包，同时设备会向系统服务器（1）返回一个应答标签包；
步骤三：当收到应答标签包后，系统服务器（1）根据应答标签包的内容与注册信息表（8）中的内容进行比对来验证设备是否已注册，如果已注册，则建立入网通信链路；
步骤四：系统服务器（1）根据注册信息表（8）中设备各个网络端口连接的网址，获得当次服务在通信系统的通信链路信息；
步骤五：若存在多条满足服务的通信链路，则通信链路获取模块（9）按照通信链路最短原则建立通信传输链路；
步骤六：通信传输链路建立以后，系统服务器（1）中的通信链路传输模块（10）实时进行通信信息传输，便实现了系统服务器（1）与自动控制仪表终端（4）的数据通信连接功能。
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