CN109313421B - 工业控制系统通信方法及工业控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供工业控制系统通信方法及工业控制系统，方法包括在工业控制系统中的主工业控制设备和从工业控制设备之间建立基于现场总线通信的主干通信链路和基于电力载波通信的辅助通信链路。以辅助通信链路作为主干通信链路的备用链路进行主工业控制设备和与从工业控制设备之间的通信。工业控制系统包括主工业控制设备、从工业控制设备以及基于现场总线通信的主干通信链路和基于电力载波通信的辅助通信链路。通过上述方式，无需重新设计通信网络架构，利用现有的电力线通过载波的方式将工业控制系统中模拟和/或数字信号进行高速传输，不增加网络拓扑复杂性和设备成本，有效地保障主从工业控制设备之间的通信。

Description

工业控制系统通信方法及工业控制系统

技术领域

本发明实施例涉及工业控制领域，特别是涉及一种工业控制系统通信方法及工业控制系统。

背景技术

工业控制设备对通信的可靠性要求较高，在工业控制设备运行作业时，如果通信故障或者中断，将会导致工业控制设备工作异常甚至无法进行作业，给企业带来巨大的损失。

目前，为了避免通信故障或者中断导致工业控制设备无法正常作业的问题，通用的做法是采用冗余网络拓扑结构来对工业控制设备进行通信，一般是采用两套相同的工业现场总线网络来构成冗余网络，在该冗余网络内，当一套工业现场总线出现故障，另外一套工业现场总线会承担工业控制设备通信的任务。

显然，上述方案采用两套相同的工业现场总线网络，在复杂的工业现场工况下，存在共模错误的概率较高，即两个网络有可能因为某种干扰同时失效，且无法构成总线式结构，会增加网络拓扑的复杂性。

发明内容

本发明实施例提供一种工业控制系统的通信方法及工业控制系统，能够有效避免因网络通信故障引起的设备工作问题或工业现场问题。

本发明实施例提供一种工业控制系统的通信方法包括：

在所述工业控制系统中的主工业控制设备和从工业控制设备之间建立基于现场总线通信的主干通信链路和基于电力载波通信的辅助通信链路。

在初始化过程中根据所述两条现场总线通信链路建立通信的先后顺序将所述两条现场总线通信链路分成主现场总线通信链路和备现场总线通信链路。

以所述辅助通信链路作为所述主干通信链路的备用链路进行所述主工业控制设备和与所述从工业控制设备之间的通信，且所述主干通信链路和所述辅助通信链路以冗余方式或切换方式进行工作。

本发明实施例还提供一种工业控制系统包括主工业控制设备、从工业控制设备以及设置于所述主工业控制设备与所述从工业控制设备之间的基于现场总线通信的主干通信链路和基于电力载波通信的辅助通信链路，其中在所述主工业控制设备和与所述从工业控制设备之间的通信过程中，所述辅助通信链路作为所述主干通信链路的备用链路。其中，所述主干通信链路进一步包括两条现场总线通信链路。在初始化过程中，所述主工业控制设备根据所述两条现场总线通信链路建立通信的先后顺序将所述两条现场总线通信链路分成主现场总线通信链路和备现场总线通信链路。所述主干通信链路和所述辅助通信链路以冗余方式或切换方式进行工作。

与现有技术相比，本发明实施例的有益效果是：利用电力载波通信作为辅助通信链路与主干通信链路构成冗余网络，无需重新设计通信网络架构，利用主从工业控制设备现有的电力线通过载波的方式将工业控制系统中模拟和/或数字信号进行高速传输，不增加网络拓扑复杂性和设备成本，能够在主干通信链路出现故障时，有效地保障主从工业控制设备之间的通信，且通信可靠，能够满足主从工业控制设备之间的通信要求。

进一步的，利用电力载波通信作为辅助通信链路能够减少两条现场总线通信链路之间存在的共模错误率，从而进一步保障工业控制系统的通信正常。

进一步的，本发明提供了网络冗余工作机制和网络切换工作机制两种通信方法，能够使得工业控制系统无论在正常工作中，还是故障中的通信均得到有效保障，两种通信方式均对工业控制系统的通信链路进行检测，能够有效检测工业控制系统运行前或者运行中的通信情况，能够针对不同的通信情况，提供不同的保障。

附图说明

图1是本发明工业控制系统通信方法一实施例的流程示意图；

图2是本发明工业控制系统通信方法一实施例中冗余方式工作状态的流程示意图；

图3是本发明工业控制系统通信方法另一实施例的流程示意图；

图4是本发明工业控制系统通信方法另一实施例中切换方式工作状态的流程示意图；

图5是本发明工业控制系统一实施例的结构示意图。

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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1、图2与图5，本发明工业控制系统的通信方法一实施例中方法包括：

S1：在工业控制系统中的主工业控制设备和从工业控制设备之间建立基于现场总线通信的主干通信链路和基于电力载波通信的辅助通信链路。

S2：以辅助通信链路作为主干通信链路的备用链路进行主工业控制设备和与从工业控制设备之间的通信。

在工业控制系统的实际通信中，工业控制系统中的现场总线通信主干通信链路接通主工业控制设备与从工业控制设备之间的通信，同时与辅助通信链路可以构成冗余网络，从而进一步保障故障时主从工业设备之间的通信保持畅通。例如，当主干通信链路出现故障导致主工业控制设备与从工业控制设备之间的通信中断，冗余网络中的辅助通信链路能够作为备用通信链路接通主工业控制设备和与从工业控制设备之间的通信，避免在主干通信链路出现故障导致的通信中断从而造成的损失，且能够方便对故障的主干通信链路进行检测与维修。

在本实施例中，利用电力载波通信作为辅助通信链路，无需重新设计通信网络架构，利用主从工业控制设备现有的电力线通过载波的方式将工业控制系统中模拟和/或数字信号进行高速传输，不增加网络拓扑复杂性和设备成本，能够在主干通信链路出现故障时，有效地保障主从工业控制设备之间的通信，且通信可靠，传输速度快，能够满足主从工业控制设备之间的通信要求。

的电力载波的实现方式有多种，例如工业控制设备中的处理器通过调制解调器将基带信号转变为一个相对基带频率而言频率较高的带通信号(即调制信号)以适合于信道传输。信号预处理电路实现发送信号与接收信号的放大、滤波等工作。电力线耦合电力实现电力载波电路与电力线的物理接口。

可选的，的基于电力载波通信的辅助通信链路，可以分为高压电力载波通信、中压电力载波通信或低压电力载波通信。可选为低压电力载波通信，电压为380V或220V。一般，电力载波信号存在不同的信号耦合方式有线-地耦合和线-中线耦合，在本实施例中，辅助通信链路可以根据实际情况进行选择或者设定。

具体地，在工业控制系统中的主工业控制设备和从工业控制设备之间建立基于现场总线通信的主干通信链路和基于电力载波通信的辅助通信链路的步骤包括：

S11：在主干通信链路内建立两条现场总线通信链路，并在主工业控制设备和从工业控制设备之间建立基于电力载波通信的辅助通信链路。

两条现场总线通信链路可以同时工作也可以单独工作。且工业控制系统可以对两条现场总线通信链路进行自动选择或者不自动选择。辅助通信链路也可以建立两条现场辅助通信链路。

在正常通信中，在主干通信链路内建立两条现场总线通信链路，当两条通信链路同时工作时可以分担工业控制系统的通信数据信号，避免单条通信线路可能带来的通信不畅通，或者负载过高、通信故障等问题，更有效保障了主从工业控制设备之间的通信畅通，此外，当主干通信链路内的其中一条现场总线通信链路出现故障时，另外一条现场总线通讯链路能够保障主从工业控制设备之间的通信畅通，不影响主从工业控制设备的正常通信。此外，利用电力载波通信作为辅助通信链路能够减少两条现场总线通信链路之间存在的共模错误率，从而进一步保障工业控制系统冗余网络的有效性以及通信正常。

具体地，在工业控制系统中的主工业控制设备和从工业控制设备之间建立基于现场总线通信的主干通信链路和基于电力载波通信的辅助通信链路的步骤进一步包括：

S12：在初始化过程中根据两条现场总线通信链路建立通信的先后顺序将两条现场总线通信链路分成主现场总线通信链路和备现场总线通信链路。

在工业控制系统的实际通信中，主现场总线通信链路和备现场总线通信链路构成冗余网络，在主现场总线通信链路和备现场总线通信链路中的一条出现故障时，另外一条正常工作的现场总线通信链路能够保障主从工业控制设备的主干通信链路的通信正常。主干通信链路与基于电力载波通信的辅助通信链路构成另一冗余网络，保障了主现场总线通信链路与备现场总线通信链路均发生故障时的主从工业控制设备之间的正常通信，从而保障主从工业控制设备的正常工作。通过两个层次的冗余网络，能够减少单一相同冗余网络带来的故障风险，更有效地保障主从工业控制设备之间的通信。且利用电力载波通信作为辅助通信链路能够减少两条现场总线通信链路之间存在的共模错误率，从而进一步降低工业控制系统的通信故障的风险。

在本实施例中，主干通信链路和辅助通信链路以冗余方式进行工作。

具体地，在工业控制系统中的主工业控制设备和从工业控制设备之间建立基于现场总线通信的主干通信链路和基于电力载波通信的辅助通信链路的步骤进一步包括：

S13：在初始化过程中，对主干通信链路和辅助通信链路的工作状态进行检测，并根据检测结果执行相应的初始化策略。

在工业控制系统工作前，通过对冗余网络中的主干通信链路和辅助通信链路进行实时或者不实时检测，得出结果后，根据所得出的检测结果执行相对应的初始化策略，来初始化现场总线通信链路以及辅助通信链路作为主从工业控制设备的通信链路，避免主从工业控制设备在工作中出现通信中断导致主从工业控制设备无法进行工作等问题。

检测方式有多种，例如主工业控制设备利用主干通信链路或辅助通信链路向从工业控制设备发送控制命令和/或接收从工业控制设备的运行状态，由此检测主干通信链路和辅助通信链路的通信通路。

具体地，当主干通信链路和辅助通信链路以冗余方式进行工作时，在初始化过程中，对主干通信链路和辅助通信链路的工作状态进行检测，并根据检测结果执行相应的初始化策略的步骤包括S14：

若主干通信链路中的两条现场总线通信链路均工作正常且辅助通信链路也工作正常，则完成初始化且不产生报警信号。

若主干通信链路中的两条现场总线通信链路均工作正常而辅助通信链路工作异常，则完成初始化但产生报警信号。

若主干通信链路中的两条现场总线通信链路中的任意一者工作异常，则初始化失败。

在本实施例中，工业控制系统的通信链路必须至少包含一条正常工作的现场总线通信链路，否则初始化失败。如果两条现场总线通信链路工作均异常，仍然要能完成初始化的话，那么在工作过程中，工业控制系统的通信缺少主干通信而使正常通信得不到保障，极容易出现由于通信中断或者是通信不畅通带来的工作问题，因此至少一条正常工作的现场总线通信链路，在一定程度上来保障工业控制系统的正常通信。

当然，本实施例中的初始化策略可以有多种，例如主干通信链路中的两条现场总线通信链路均工作正常且辅助通信链路也工作正常，则完成初始化且不产生报警信号。若主干通信链路中的两条现场总线通信链路与辅助通信链路任意一者工作异常，则初始化失败。

具体地，以辅助通信链路作为主干通信链路的备用链路进行主工业控制设备和与从工业控制设备之间的通信的步骤包括：

S15：在工作过程中，对主干通信链路和辅助通信链路的工作状态进行检测，并根据检测结果执行相应的工作策略。

初始化完成后，主从工业控制设备之间可以开始工作，此时通信链路正常连通。为了保障在工作过程中主从工业控制设备之间还能够正常通信，对工作过程中，主干通信链路和辅助通信链路的工作状态实时检测或者不实时进行检测，再根据检测结果选择或切换使主从工业控制设备的通信畅通的通信链路或者保障主从工业控制设备的安全。

检测的方式有多种，例如工业控制系统利用主干通信链路或辅助通信链路向从工业控制设备发送控制命令和接收从工业控制设备的运行状态，由此检测主干通信链路和辅助通信链路的通信通路。

具体地，完成初始化后，当主干通信链路和辅助通信链路以冗余方式进行工作时，在工作过程中，对主干通信链路和辅助通信链路的工作状态进行检测，并根据检测结果执行相应的工作策略的步骤包括S16：

若主干通信链路和辅助通信链路均工作正常，则工业控制系统通过主现场总线通信链路和备现场总线通信链路进行冗余通信，并保持当前工作状态且不产生报警信号；

若仅辅助通信链路工作异常，则工业控制系统通过主现场总线通信链路和备现场总线通信链路进行冗余通信，并保持当前工作状态且产生第一报警信号；

若仅主干通信链路中的备现场总线通信链路工作异常，则工业控制系统通过主现场总线通信链路和辅助通信链路进行冗余通信，并保持当前工作状态且产生第二报警信号；

若仅主干通信链路中的主现场总线通信链路工作异常，则工业控制系统通过备现场总线通信链路和辅助通信链路进行冗余通信，并保持当前工作状态且产生第三报警信号；

若主现场总线通信链路和备现场总线通信链路中的一个工作异常，且辅助通信链路工作异常，则工业控制系统通过主现场总线通信链路和备现场总线通信链路中正常工作的另一个进行通信，并保持当前工作状态且产生第四报警信号；

若主现场总线通信链路和备现场总线通信链路均工作异常，而辅助通信链路工作正常，则工业控制系统通过辅助通信链路进行通信，并进入安全状态且产生第五报警信号。

通过根据不同情况设置不同的报警信号，可以在实际工作过程中明确工业控制系统的当前的通信方式以及导致故障之处，进行选择不同的检修策略。本实施例中，五个不同的报警信号可以有多种表达方式，例如通过不同颜色的信号灯进行显示，或者通过不同的响声进行表达，或者通过语音进行播报等。

当然，工作策略有多种，例如若主干通信链路和辅助通信链路均工作正常，则工业控制系统通过主现场总线通信链路和备现场总线通信链路进行冗余通信，并保持当前工作状态且不产生报警信号。若主干通信链路的主现场总线通信链路和备现场总线通信链路和辅助通信链路中任意一者或者两者工作异常时，则工业控制系统选择保持当前工作状态或者进入安全状态，且产生报警信号。

在本实施例中，报警信号中的第一至第五中数值越高，事件越严重。当然，也可以设置为第一至第五中数值越低，事件越严重，在此种设置状态下，工作策略要进行相对应的设置。

工作策略，可以根据工业控制系统实际工作需要进行确定。

在本实施例中，冗余工作方式为数字式通信方式和/或模拟式通信方式。

参阅图3和图4，本发明工业控制系统的通信方法另一实施例，与上述本发明工业控制系统的通信方法一实施例相同，不同之处主要包括主干通信链路和辅助通信链路以切换方式进行工作。

在工业控制系统实际通信中，当主干通信链路或辅助通信链路出现故障时，工业控制系统能自动或者不自动地切换到工作正常的通信链路进行保障工业控制系统的从主工业控制设备之间的通信。

具体地，在工业控制系统中的主工业控制设备和从工业控制设备之间建立基于现场总线通信的主干通信链路和基于电力载波通信的辅助通信链路的步骤进一步包括：

M13：在初始化过程中，对主干通信链路和辅助通信链路的工作状态进行检测，并根据检测结果执行相应的初始化策略。

在工业控制系统工作前，对主干通信链路和辅助通信链路的工作状态进行实时或不实时检测来进行初始化，完成初始化后进行工作状态，能够有效避免工业控制系统在工作过程中出现通信中断的问题。

具体地，在主干通信链路和辅助通信链路以切换方式进行工作时，在初始化过程中，对主干通信链路和辅助通信链路的工作状态进行检测，并根据检测结果执行相应的初始化策略的步骤包括M14：

若主干通信链路中的两条现场总线通信链路均工作正常且辅助通信链路也工作正常，则完成初始化；

若主干通信链路中的两条现场总线通信链路和辅助通信链路中的任意一者工作异常，则初始化失败。

若完成初始化，则工业控制系统可以进入正常工作状态；若初始化失败，则可以对工业控制系统进行检修，当检修完成后，再重新进行初始化。通过初始化来明确主干通信链路和辅助通信链路的是否处于正常工作状态，避免有故障的通信链路在工业控制系统的工作中对通信造成影响。

具体地，以辅助通信链路作为主干通信链路的备用链路进行主工业控制设备和与从工业控制设备之间的通信的步骤包括：

M15：在工作过程中，对主干通信链路和辅助通信链路的工作状态进行检测，并根据检测结果执行相应的工作策略。

具体地，在主干通信链路和辅助通信链路以切换方式进行工作时，在工作过程中，对主干通信链路和辅助通信链路的工作状态进行检测，并根据检测结果执行相应的工作策略的步骤包括M16：

若主干通信链路和辅助通信链路均工作正常，则工业控制系统通过主现场总线通信链路进行通信，并保持当前工作状态且不产生报警信号；

若主现场总线通信链路工作正常，且备现场总线通信链路和辅助通信链路中的任意一者工作异常，则工业控制系统通过主现场总线通信链路进行通信，并保持当前工作状态且产生第六报警信号；此时，将主干通信链路保持连接到主现场总线通信链路进行通信，保持主干通信链路的正常工作。

若主现场总线通信链路工作异常，且备现场总线通信链路工作正常，则工业控制系统切换成通过备现场总线通信链路进行通信，并保持当前工作状态且产生第七报警信号；此时，将主干通信链路切换到备现场总线通信链路进行通信，保持主干通信链路的正常工作。

若主现场总线通信链路和备现场总线通信链路均工作异常，且辅助通信链路工作正常，则工业控制系统切换成通过辅助通信链路工作进行通信，并保持当前工作状态且产生第八报警信号。此时，将工业控制系统的通信链路切换到备现场总线通信链路进行通信，保持工业控制系统的正常工作，并提示主从工业控制设备进行检修或者对上述故障进行处理。

在本实施例中，切换方式为数字式通信方式和/或模拟式通信方式。

在本实施例中，切换方式中报警信号的第六至第八中数值越高越高，事件越严重。当然，也可以设置为第六至第八中数值越低，事件越严重，在此种设置状态下，工作策略要进行相对应的设置。

本实施例步骤M1和步骤M2为上述本发明工业控制通信方法一实施例中的步骤S1和步骤S2。本实施例步骤M11和步骤M12为上述本发明工业控制通信方法一实施例中的步骤S11和步骤S12。

参阅图5，本发明工业控制系统一实施例包括主工业控制设备1、从工业控制设备2以及设置于主工业控制设备1与从工业控制设备2之间的基于现场总线通信的主干通信链路3和基于电力载波通信的辅助通信链路4。其中在主工业控制设备1和与从工业控制设备2之间的通信过程辅助通信链路4作为主干通信链路3的备用链路。

在工业控制系统实际通信中，主干通信链路3与的辅助通信链路4构成冗余网络，当主干通信链路3发生故障时，辅助通信链路4作为备用链路，使工业控制系统的主从工业控制设备2之间的通信保持正常。

利用电力载波通信作为辅助通信链路4，无需重新设计通信网络架构，利用主从工业控制设备2现有的电力线通过载波的方式将工业控制系统中模拟和/或数字信号进行高速传输，不增加网络拓扑复杂性和设备成本，能够在主干通信链路3出现故障时，有效地保障主从工业控制设备2之间的通信，且通信可靠，传输速度快，能够满足主从工业控制设备2之间的通信要求。

的电力载波的实现方式有多种，例如工业控制设备中的处理器通过调制解调器将基带信号转变为一个相对基带频率而言频率较高的带通信号(即调制信号)以适合于信道传输。信号预处理电路实现发送信号与接收信号的放大、滤波等工作。电力线耦合电力实现电力载波电路与电力线的物理接口。

在本实施例中，主工业控制设备1可以同时连接一个或多个从工业控制设备2。其中主工业控制设备1用于向各个从工业控制设备2发送控制命令，接收从工业控制设备2的运行状态以及被控设备的关键参数信息，例如电压、电流、功率等。主工业控制设备1和从工业控制设备2均包含冗余工业现场总线通信接口和电力载波通信接口。

可选的，的基于电力载波通信的辅助通信链路4，可以为高压电力载波通信、中压电力载波通信或低压电力载波通信。可选为低压电力载波通信，电压为380V或220V。一般，电力载波信号存在不同的信号耦合方式有线-地耦合和线-中线耦合，在本实施例中，辅助通信链路4可以根据实际情况进行选择或者设定。

主干通信链路3进一步包括两条现场总线通信链路。

两条现场总线通信链路可以同时工作、也可以单独工作。工业控制系统可以对两条现场总线通信链路进行自动选择或者不自动选择。

在工业控制系统工作前，对工业控制系统进行初始化。在初始化过程中，主工业控制设备1根据两条现场总线通信链路建立通信的先后顺序将两条现场总线通信链路分成主现场总线通信链路A和备现场总线通信链路B。

在本实施例中，主现场总线通信链路A与备现场总线通信链路B构成冗余网络，当主现场总线通信链路A与备现场总线通信链路B构成冗余网络中的任意一条出现故障，正常工作一条能够保障工业控制系统的主从工业控制设备2的通信正常。

参阅图2，在本实施中，主干通信链路3和辅助通信链路4可以通过冗余方式进行工作。主现场总线通信链路A与备现场主线通信链路构成冗余网络，辅助通信链路4与主干通信链路3构成冗余网络，由此工业控制系统拥有两层次冗余网络，在遇到通信故障时能够有效保障工业控制系统的通信正常。

工业控制系统工作前，对工业控制系统进行初始化。在初始化过程中，主工业控制设备1对主干通信链路3和辅助通信链路4的工作状态进行检测，并根据检测结果执行相应的初始化策略。

主工业控制设备1对主干通信链路3和辅助通信链路4的工作状态进行检测的方式有多种，例如主工业控制设备1利用主干通信链路3或辅助通信链路4向从工业控制设备2发送控制命令和接收从工业控制设备2的运行状态，如果主工业控制设备1能够给从工业控制设备2发送控制指令和接收从工业控制设备2的运行状态，那么主工业控制设备1所利用的通信链路运行状态正常，否则异常。

具体地，在主干通信链路和辅助通信链路以冗余方式进行工作时，主工业控制设备1根据检测结果执行以下初始化策略：

若主干通信链路3中的两条现场总线通信链路均工作正常且辅助通信链路4也工作正常，则完成初始化且不产生报警信号；

若主干通信链路3中的两条现场总线通信链路均工作正常而辅助通信链路4工作异常，则完成初始化但产生报警信号；

若主干通信链路3中的两条现场总线通信链路中的任意一者工作异常，则初始化失败。

当然，还有多种初始化策略，例如若主干通信链路3中的两条现场总线通信链路均工作正常且辅助通信链路4也工作正常，则完成初始化且不产生报警信号；若主干通信链路3中的两条现场总线通信链路与辅助通信链路4任意一者工作异常，则初始化失败。

的初始化策略，根据工业控制系统实际工作中对通信的要求要确定。

工业控制系统在工作中需要对主干通信链路3和辅助通信链路4的运行状态进行实时检测或者非实时检测。在工作过程中，主工业控制设备1对主干通信链路3和辅助通信链路4的工作状态进行检测，并根据检测结果执行相应的工作策略。

检测方式有多种，例如主工业控制设备1利用主干通信链路3或辅助通信链路4向从工业控制设备2发送控制命令和接收从工业控制设备2的运行状态，由此检测主干通信链路3和辅助通信链路4的通信通路。

具体地，在主干通信链路和辅助通信链路以冗余方式进行工作时，主工业控制设备1根据检测结果执行以下工作策略：

若主干通信链路3和辅助通信链路4均工作正常，则工业控制系统通过主现场总线通信链路A和备现场总线通信链路B进行冗余通信，并保持当前工作状态且不产生报警信号；

若仅辅助通信链路4工作异常，则工业控制系统通过主现场总线通信链路A和备现场总线通信链路B进行冗余通信，并保持当前工作状态且产生第一报警信号；

若仅主干通信链路3中的备现场总线通信链路B工作异常，则工业控制系统通过主现场总线通信链路A和辅助通信链路4进行冗余通信，并保持当前工作状态且产生第二报警信号；

若仅主干通信链路3中的主现场总线通信链路A工作异常，则工业控制系统通过备现场总线通信链路B和辅助通信链路4进行冗余通信，并保持当前工作状态且产生第三报警信号；

若主现场总线通信链路A和备现场总线通信链路B中的一个工作异常，且辅助通信链路4工作异常，则工业控制系统通过主现场总线通信链路A和备现场总线通信链路B中正常工作的另一个进行通信，并保持当前工作状态且产生第四报警信号；

若主现场总线通信链路A和备现场总线通信链路B均工作异常，而辅助通信链路4工作正常，则工业控制系统通过辅助通信链路4进行通信，并进入安全状态且产生第五报警信号。

当然，工作策略有多种，例如若主干通信链路3和辅助通信链路4均工作正常，则工业控制系统通过主现场总线通信链路A和备现场总线通信链路B进行冗余通信，并保持当前工作状态且不产生报警信号。若主干通信链路3的主现场总线通信链路A和备现场总线通信链路B和辅助通信链路4中任意一者或者两者工作异常时，则工业控制系统选择保持当前工作状态或者进入安全状态，且产生报警信号。

在本实施例中，第一至第五中数值越高，事情越严重。当然，也可以第一至第五中数值越低，事情越严重，在此种设置状态下，工作策略要进行相对应的设置。

工作策略，可以根据工业控制系统实际工作需要进行确定。

参阅图5，在本实施例中，主干通信链路3和辅助通信链路4还可以通过切换方式进行工作。

参阅图4，在工业控制系统工作前可以对工业控制系统进行初始化。在初始化过程中，主工业控制设备1对主干通信链路3和辅助通信链路4的工作状态进行检测，并根据检测结果执行相应的初始化策略。

主工业控制设备1对主干通信链路3和辅助通信链路4的工作状态进行检测的方式有多种，例如主工业控制设备1利用主干通信链路3或辅助通信链路4向从工业控制设备2发送控制命令和接收从工业控制设备2的运行状态，如果主工业控制设备1能够给从工业控制设备2发送控制指令和接收从工业控制设备2的运行状态，那么主工业控制设备1所利用的通信链路的运行状态正常，否则异常。

在主干通信链路和辅助通信链路以切换方式进行工作时，主工业控制设备1根据检测结果执行以下初始化策略：

若主干通信链路3中的两条现场总线通信链路均工作正常且辅助通信链路4也工作正常，则完成初始化；

若主干通信链路3中的两条现场总线通信链路和辅助通信链路4中的任意一者工作异常，则初始化失败。

在工作过程中，主工业控制设备1对主干通信链路3和辅助通信链路4的工作状态进行检测，并根据检测结果执行相应的工作策略。

在主干通信链路和辅助通信链路以切换方式进行工作时，主工业控制设备1根据检测结果执行以下工作策略：

若主干通信链路3和辅助通信链路4均工作正常，则工业控制系统通过主现场总线通信链路A进行通信，并保持当前工作状态且不产生报警信号。

若主现场总线通信链路A工作正常，且备现场总线通信链路B和辅助通信链路4中的任意一者工作异常，则工业控制系统通过主现场总线通信链路A进行通信，并保持当前工作状态且产生第六报警信号。

若主现场总线通信链路A工作异常，且备现场总线通信链路B工作正常，则工业控制系统切换成通过备现场总线通信链路B进行通信，并保持当前工作状态且产生第七报警信号。此时，工业控制系统将主现场总线通信链路A工作切换到备现场总线进行，保持主干通信链路3的工作。

若主现场总线通信链路A和备现场总线通信链路B均工作异常，且辅助通信链路4工作正常，则工业控制系统切换成通过辅助通信链路4工作进行通信，并保持当前工作状态且产生第八报警信号。此时的工业控制系统将辅助链路导通，主从工业控制设备2的通信由辅助通信链路4来保持。工业控制设备可以进行检修或者进入安全状态。

当然，本实施例中，的工作策略还有很多种，例如若主干通信链路3和辅助通信链路4均工作正常，则工业控制系统通过主现场总线通信链路A进行通信，并保持当前工作状态且不产生报警信号。若主现场总线通信链路A与备现场总线通信链路B和辅助通信链路4中的任意一者或两者工作异常，工业控制系统保持当前运行状态或者切换到工作正常的通信链路且产生报警信号。

可选的，在本实施例中可以采用继电器作为工业控制系统的切换单元进行主干路通信链路和辅助通信链路4之间的切换，以及主干路通信链路的主现场总线通信链路A和备现场总线通信链路B的切换，可选为电磁继电器、固态继电器、温度继电器等，可选为具有强制导向功能的继电器，例如满足欧洲标准EN50205要求的继电器。

为了保障继电器作为切换单元工作的可靠性，一般利用继电器检测电路对继电器进行实时或者不实时的可靠性检测，这样对继电器作为切换单元的误操作或者切换是否成功进行可靠检测，避免误操作和切换不成功给工业控制系统通信带来的损害。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种工业控制系统的通信方法，其特征在于，所述方法包括：

在所述工业控制系统中的主工业控制设备和从工业控制设备之间建立基于两条现场总线通信的主干通信链路和基于电力载波通信的辅助通信链路；

在初始化过程中根据所述两条现场总线通信链路建立通信的先后顺序将所述两条现场总线通信链路分成主现场总线通信链路和备现场总线通信链路；

在初始化过程中，对所述主干通信链路和所述辅助通信链路的工作状态进行检测，并根据检测结果执行相应的初始化策略；

以所述辅助通信链路作为所述主干通信链路的备用链路进行所述主工业控制设备和与所述从工业控制设备之间的通信，且所述主干通信链路和所述辅助通信链路以冗余方式或切换方式进行工作；

其中，在所述主干通信链路和所述辅助通信链路以冗余方式进行工作时，所述在初始化过程中，对所述主干通信链路和所述辅助通信链路的工作状态进行检测，并根据检测结果执行相应的初始化策略的步骤包括：

若所述主干通信链路中的所述两条现场总线通信链路均工作正常且所述辅助通信链路也工作正常，则完成初始化且不产生报警信号；

若所述主干通信链路中的所述两条现场总线通信链路均工作正常而所述辅助通信链路工作异常，则完成初始化但产生报警信号；

若所述主干通信链路中的所述两条现场总线通信链路中的任意一者工作异常，则初始化失败；

其中，所述以所述辅助通信链路作为所述主干通信链路的备用链路进行所述主工业控制设备和与所述从工业控制设备之间的通信的步骤包括：

在工作过程中，对所述主干通信链路和所述辅助通信链路的工作状态进行检测，并根据检测结果执行相应的工作策略；

其中，所述根据检测结果执行相应的工作策略包括根据与所述检测结果相关的事件严重性等级执行相应的工作策略；

所述检测结果与事件严重性等级相关，每一种检测结果对应一种事件严重性等级。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述主干通信链路和所述辅助通信链路以切换方式进行工作时，所述在初始化过程中，对所述主干通信链路和所述辅助通信链路的工作状态进行检测，并根据检测结果执行相应的初始化策略的步骤包括：

若所述主干通信链路中的所述两条现场总线通信链路均工作正常且所述辅助通信链路也工作正常，则完成初始化；

若所述主干通信链路中的所述两条现场总线通信链路和所述辅助通信链路中的任意一者工作异常，则初始化失败。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述主干通信链路和所述辅助通信链路以冗余方式进行工作时，所述在工作过程中，对所述主干通信链路和所述辅助通信链路的工作状态进行检测，并根据检测结果执行相应的工作策略的步骤包括：

若所述主干通信链路和所述辅助通信链路均工作正常，则所述工业控制系统通过所述主现场总线通信链路和备现场总线通信链路进行冗余通信，并保持当前工作状态且不产生报警信号；

若仅所述辅助通信链路工作异常，则所述工业控制系统通过所述主现场总线通信链路和备现场总线通信链路进行冗余通信，并保持当前工作状态且产生第一报警信号；

若仅所述主干通信链路中的备现场总线通信链路工作异常，则所述工业控制系统通过所述主现场总线通信链路和所述辅助通信链路进行冗余通信，并保持当前工作状态且产生第二报警信号；

若仅所述主干通信链路中的主现场总线通信链路工作异常，则所述工业控制系统通过所述备现场总线通信链路和所述辅助通信链路进行冗余通信，并保持当前工作状态且产生第三报警信号；

若所述主现场总线通信链路和所述备现场总线通信链路中的一个工作异常，且所述辅助通信链路工作异常，则所述工业控制系统通过所述主现场总线通信链路和所述备现场总线通信链路中正常工作的另一个进行通信，并保持当前工作状态且产生第四报警信号；

若所述主现场总线通信链路和所述备现场总线通信链路均工作异常，而所述辅助通信链路工作正常，则所述工业控制系统通过所述辅助通信链路进行通信，并进入安全状态且产生第五报警信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述主干通信链路和所述辅助通信链路以切换方式进行工作时，所述在工作过程中，对所述主干通信链路和所述辅助通信链路的工作状态进行检测，并根据检测结果执行相应的工作策略的步骤包括：

若所述主干通信链路和所述辅助通信链路均工作正常，则所述工业控制系统通过所述主现场总线通信链路进行通信，并保持当前工作状态且不产生报警信号；

若所述主现场总线通信链路工作正常，且所述备现场总线通信链路和所述辅助通信链路中的任意一者工作异常，则所述工业控制系统通过所述主现场总线通信链路进行通信，并保持当前工作状态且产生第六报警信号；

若所述主现场总线通信链路工作异常，且所述备现场总线通信链路工作正常，则所述工业控制系统切换成通过所述备现场总线通信链路进行通信，并保持当前工作状态且产生第七报警信号；

若所述主现场总线通信链路和所述备现场总线通信链路均工作异常，且所述辅助通信链路工作正常，则所述工业控制系统切换成通过所述辅助通信链路工作进行通信，并保持当前工作状态且产生第八报警信号。

5.一种工业控制系统，其特征在于，所述工业控制系统包括主工业控制设备、从工业控制设备以及设置于所述主工业控制设备与所述从工业控制设备之间的基于现场总线通信的主干通信链路和基于电力载波通信的辅助通信链路，其中在所述主工业控制设备和与所述从工业控制设备之间的通信过程中，所述辅助通信链路作为所述主干通信链路的备用链路；其中，所述主干通信链路进一步包括两条现场总线通信链路；在初始化过程中，所述主工业控制设备根据所述两条现场总线通信链路建立通信的先后顺序将所述两条现场总线通信链路分成主现场总线通信链路和备现场总线通信链路；所述主干通信链路和所述辅助通信链路以冗余方式或切换方式进行工作；

其中，在初始化过程中，所述主工业控制设备对所述主干通信链路和所述辅助通信链路的工作状态进行检测，并根据检测结果执行相应的初始化策略；

在所述主干通信链路和所述辅助通信链路以冗余方式进行工作时，所述主工业控制设备根据检测结果执行以下初始化策略：

若所述主干通信链路中的所述两条现场总线通信链路均工作正常且所述辅助通信链路也工作正常，则完成初始化且不产生报警信号；

若所述主干通信链路中的所述两条现场总线通信链路均工作正常而所述辅助通信链路工作异常，则完成初始化但产生报警信号；

若所述主干通信链路中的所述两条现场总线通信链路中的任意一者工作异常，则初始化失败；

其中，在工作过程中，所述主工业控制设备对所述主干通信链路和所述辅助通信链路的工作状态进行检测，并根据检测结果执行相应的工作策略；

所述根据检测结果执行相应的工作策略包括根据与所述检测结果相关的事件严重性等级执行相应的工作策略；

所述检测结果与事件严重性等级相关，每一种检测结果对应一种事件严重性等级。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，在所述主干通信链路和所述辅助通信链路以切换方式进行工作时，所述主工业控制设备根据检测结果执行以下初始化策略：

若所述主干通信链路中的所述两条现场总线通信链路均工作正常且所述辅助通信链路也工作正常，则完成初始化；

若所述主干通信链路中的所述两条现场总线通信链路和所述辅助通信链路中的任意一者工作异常，则初始化失败。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，在所述主干通信链路和所述辅助通信链路以冗余方式进行工作时，所述主工业控制设备根据检测结果执行以下工作策略：

若所述主干通信链路和所述辅助通信链路均工作正常，则所述工业控制系统通过所述主现场总线通信链路和备现场总线通信链路进行冗余通信，并保持当前工作状态且不产生报警信号；

若仅所述辅助通信链路工作异常，则所述工业控制系统通过所述主现场总线通信链路和备现场总线通信链路进行冗余通信，并保持当前工作状态且产生第一报警信号；

若仅所述主干通信链路中的备现场总线通信链路工作异常，则所述工业控制系统通过所述主现场总线通信链路和所述辅助通信链路进行冗余通信，并保持当前工作状态且产生第二报警信号；

若仅所述主干通信链路中的主现场总线通信链路工作异常，则所述工业控制系统通过所述备现场总线通信链路和所述辅助通信链路进行冗余通信，并保持当前工作状态且产生第三报警信号；

若所述主现场总线通信链路和所述备现场总线通信链路中的一个工作异常，且所述辅助通信链路工作异常，则所述工业控制系统通过所述主现场总线通信链路和所述备现场总线通信链路中正常工作的另一个进行通信，并保持当前工作状态且产生第四报警信号；

若所述主现场总线通信链路和所述备现场总线通信链路均工作异常，而所述辅助通信链路工作正常，则所述工业控制系统通过所述辅助通信链路进行通信，并进入安全状态且产生第五报警信号。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，在所述主干通信链路和所述辅助通信链路以切换方式进行工作时，所述主工业控制设备根据检测结果执行以下工作策略：

若所述主干通信链路和所述辅助通信链路均工作正常，则所述工业控制系统通过所述主现场总线通信链路进行通信，并保持当前工作状态且不产生报警信号；

若所述主现场总线通信链路工作正常，且所述备现场总线通信链路和所述辅助通信链路中的任意一者工作异常，则所述工业控制系统通过所述主现场总线通信链路进行通信，并保持当前工作状态且产生第六报警信号；

若所述主现场总线通信链路工作异常，且所述备现场总线通信链路工作正常，则所述工业控制系统切换成通过所述备现场总线通信链路进行通信，并保持当前工作状态且产生第七报警信号；

若所述主现场总线通信链路和所述备现场总线通信链路均工作异常，且所述辅助通信链路工作正常，则所述工业控制系统切换成通过所述辅助通信链路工作进行通信，并保持当前工作状态且产生第八报警信号。

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