CN111522758A - 一种集成多现场总线主站系统及分布式控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种集成多现场总线主站系统及分布式控制系统。所述集成多现场总线主站系统包括控制模块、处理器模块以及从站。所述控制模块用于接收下行数据，并对所述下行数据进行优化处理，以得到优化后的下行数据，所述控制模块用于根据所述优化后的下行数据中的配置数据，以对主站进行配置，所述控制模块用于输出所述优化后的下行数据中的周期输出数据至处理器模块以及从站，多个处理器模块用于根据所述配置数据，以对从站进行配置。本发明的单个主站模块支持更多的从站节点，最大程度的减少了中继器的使用。
Description
技术领域
本发明涉及工业控制技术领域，特别是涉及一种集成多现场总线主站系统及分布式控制系统。
背景技术
PROFIBUS-DP(Process Field Bus-Decentralized Periphery)现场总线用于设备级控制系统与分散的现场设备(例如：I/O接口、驱动器、阀门、变送器等)通信，实现现场层的高速数据传送，其主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。
PROFIBUS-DP现场总线上最多节点(主设备、从设备)数为126个(包括中继器)，且可以分段，网段与网段间通过中继器连接，每网段不超过32个从站节点(不包括中继器)。
目前，PROFIBUS-DP主站实现技术一般基于微处理器，单个主站模块实现一个DP主站。
在使用上会带来如下限制：
1、单个主站模块支持从站节点不超过126个。
2、单个主站模块支持从站节点超过32个时需要中继器。
单个主站模块支持更多从站节点需要增加中继器，但在工程应用中有中继器数量、总线长度、通信延迟等诸多限制，多个主站模块实现支持更多从站节点，增加模块数量和成本，且多个主站模块都要与主控通信，增加了系统的复杂性，因此迫切需要改进。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种集成多现场总线主站系统及分布式控制系统，用于解决现有技术中的单个主站模块支持更多从站节点需要增加中继器，但在工程应用中有中继器数量、总线长度、通信延迟等诸多限制，模块数量和成本增加，系统的复杂性增加的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种集成多现场总线主站系统，所述集成多现场总线主站系统包括：
控制模块，用于接收下行数据，并对所述下行数据进行优化处理，以得到优化后的下行数据；并根据所述优化后的下行数据中的配置数据，以对主站进行配置；
多个处理器模块，用于根据所述控制模块输出的优化后的下行数据中的配置数据，以对从站进行配置；以及
多个从站，其通过现场总线与所述处理器模块之间通信连接；
其中，所述控制模块将所述优化后的下行数据中的周期输出数据输出至处理器模块以及从站；所述控制模块读取来自所述处理器模块的主站的上行数据；并对从站的上行数据、主站的上行数据进行优化处理，以得到优化后的上行数据；
其中，所述处理器模块收集从站的上行数据，以将所述从站的上行数据发送至所述控制模块；且多个所述处理器模块通过双口随机存取存储器接口与所述控制模块之间通信连接。
在本发明的一实施例中，所述下行数据包括配置数据、周期输出数据；所述从站的上行数据包括从站周期采集数据、从站状态信息；所述主站的上行数据包括主站状态信息；
所述配置数据包括主站配置数据和从站配置数据。
在本发明的一实施例中，所述集成多现场总线主站系统还包括：
中央处理器，用于根据用户组态，以生成所述主站配置数据和从站配置数据，且用于根据用户端周期数据请求，以输出所述周期输出数据；以及用于接收所述控制模块输出的优化后的上行数据；
所述中央处理器与所述控制模块之间通信连接。
在本发明的一实施例中，所述现场总线上安装有中继器。
在本发明的一实施例中，所述中继器的个数为N/(32×n)-1个，n表示所述主站的个数，N表示所述从站的个数。
在本发明的一实施例中，所述控制模块包括：
以太网链路层组包解包单元，用于对所述下行数据进行以太网链路层解包，以得到以太网链路层解包后的下行数据；
以太网应用层组包解包单元，用于对所述以太网链路层解包后的下行数据进行应用层解包，以得到以太网应用层解包后的下行数据；
数据筛选单元，用于将所述以太网应用层解包后的下行数据缓存至处理器接口单元；
多个处理器接口单元，用于缓存所述以太网应用层解包后的下行数据以及上行数据。
在本发明的一实施例中，所述控制模块还包括：
所述以太网应用层组包解包单元，用于对所述上行数据进行以太网应用层组包，以得到以太网应用层组包后的上行数据；
所述以太网链路层组包解包单元，用于对所述以太网应用层组包后的上行数据进行链路层组包，以得到以太网链路层组包后的上行数据。
本发明还提供一种集成多现场总线主站系统的工作方法，所述集成多现场总线主站系统的工作方法包括上述的集成多现场总线主站系统，所述集成多现场总线主站系统的工作方法包括：
通过控制模块接收下行数据，并对所述下行数据进行优化处理，以得到优化后的下行数据；
所述控制模块根据所述优化后的下行数据中的配置数据，以对主站进行配置；
通过多个处理器模块根据所述配置数据，以对从站进行配置；
所述控制模块输出所述优化后的下行数据中的周期输出数据至所述处理器模块以及从站；
所述处理器模块收集从站的上行数据，以将所述从站的上行数据发送至所述控制模块；
所述控制模块读取来自所述处理器模块的主站的上行数据；并对所述从站的上行数据、主站的上行数据进行优化处理，以得到优化后的上行数据。
在本发明的一实施例中，所述集成多现场总线主站系统的工作方法还包括：
通过中央处理器根据用户组态，以生成主站配置数据和从站配置数据；
所述中央处理器接收所述控制模块输出的优化后的上行数据，并发送至用户端；
所述中央处理器根据用户端周期数据请求，以输出周期输出数据至所述控制模块；
所述控制模块对所述周期输出数据优化处理，以将所述优化处理后的周期输出数据发送至多个处理器模块。
本发明还提供一种分布式控制系统，所述分布式控制系统包括：
控制模块，用于接收下行数据，并对所述下行数据进行优化处理，以得到优化后的下行数据；以及用于根据所述优化后的下行数据中的配置数据，以对主站进行配置；以及用于输出所述优化后的下行数据中的周期输出数据至处理器模块以及从站；以及用于读取来自所述处理器模块的主站的上行数据；并对从站的上行数据、主站的上行数据进行优化处理，以得到优化后的上行数据；
多个处理器模块，用于根据所述配置数据，以对从站进行配置；以及用于收集从站的上行数据，以将所述从站的上行数据发送至所述控制模块；多个所述处理器模块通过双口随机存取存储器接口与所述控制模块之间通信连接；
多个从站，其通过现场总线与所述处理器模块之间通信连接；
微处理器，其与所述控制模块之间通信连接；
至少一输入输出接口，其通过现场总线与所述处理器模块之间通信连接；
至少一驱动器，其通过现场总线与所述处理器模块之间通信连接；
至少一阀门，其通过现场总线与所述处理器模块之间通信连接。
如上所述，本发明的一种集成多现场总线主站系统及分布式控制系统，具有以下有益效果：
本发明的集成多现场总线主站系统包括控制模块、多个处理器模块以及多个从站。本发明的单个主站模块支持更多的从站节点，最大程度的减少了中继器的使用，本发明大大降低了模块数量和成本，而且降低了系统的复杂性。
本发明的集成多现场总线主站系统的单个主站模块支持从站节点突破126个，最大可达126×n个，n为主站个数。
本发明的集成多现场总线主站系统最大程度的减少了中继器的使用，与单个主站模块需要(N/32)-1个中继器相比，本发明的需要N/(32×n)-1个中继器，n表示主站个数，N表示从站个数。
本发明的集成多现场总线主站系统通过FPGA芯片并行处理多个主站链路数据，统一与中央处理器之间进行通信，大大的提高了通信效率，减小了系统应用的复杂程度。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种集成多现场总线主站系统的结构示意图。
图2为本申请实施例提供的一种集成多现场总线主站系统的控制模块结构示意图。
图3为本申请一个实施例提供的一种集成多现场总线主站系统的工作方法的工作流程图。
图4为本申请又一个实施例提供的一种集成多现场总线主站系统的工作方法的工作流程图。
图5为本申请实施例提供的图2的一种集成多现场总线主站系统的工作方法的步骤S1的工作流程图。
图6为本申请实施例提供的图2的一种集成多现场总线主站系统的工作方法的步骤S6的工作流程图。
图7为本申请实施例提供的图2的一种集成多现场总线主站系统的工作方法的步骤S9的工作流程图。
图8为本申请实施例提供的一种分布式控制系统的结构示意图。
元件标号说明
1 微处理器
2 输入输出接口
3 驱动器
4 阀门
5 一种集成多现场总线主站系统
6 用户组态工具
10 中央处理器
20 控制模块
21 以太网链路层组包解包单元
22 以太网应用层组包解包单元
23 数据筛选单元
24 处理器接口单元
30 处理器模块
31 从站
32 中继器
40 双口随机存取存储器接口
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种集成多现场总线主站系统的结构示意图。本发明提供一种集成多现场总线主站系统5，所述集成多现场总线主站系统5可以适用于工业控制领域DCS(分布式控制系统)，PLC(可编程逻辑控制器)等系统，所述集成多现场总线主站系统5可以应用于核电站中。所述集成多现场总线主站系统5可以支持更多的从站节点，而且在工程应用中能够最大程度的减少中继器等辅助设备的使用。所述集成多现场总线主站系统5包括但不限于控制模块20、多个处理器模块30、多个从站31以及双口随机存取存储器接口40。具体的，所述控制模块20可以为FPGA(Field-Programmable GateArray)控制器，所述FPGA控制器用于对上行和下行数据进行优化，即实现数据的分发和数据的收集，所述控制模块20也可以为用于提高数据处理速度的ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)芯片，所述控制模块20还可以为多个DSP(Digital Signal Process)芯片，当然，所述控制模块20的芯片的种类不限于为上述种类，可以根据具体的应用场景或者应用环境和条件来进行选择。多个所述处理器模块30可以为ARM(Advanced RISCMachines)处理器，所述ARM处理器实现DP协议层，即实现DP主站功能，多个所述从站31可以为DP(Decentralized Periphery)从站，所述双口随机存取存储器接口40可以为双口RAM(Random Access Memory)存储器接口，所述ARM处理器实现DP主站协议层可以认为是DP(Decentralized Periphery)主站，所述FPGA控制器和多个所述RAM存储器接口是多现场总线主站的实现方式，也可以认为是单个FPGA控制器集成多个DP主站。所述多个处理器模块30通过双口随机存取存储器接口40与所述控制模块20之间通信连接，其中，每一个所述双口随机存取存储器接口40对应于一个处理器模块30，所述控制模块20用于接收下行数据，所述下行数据包括但不限于配置数据、周期输出数据，所述配置数据包括主站配置数据和从站配置数据，所述主站配置数据用于实现对主站的配置，所述从站配置数据用于实现对从站31的配置，所述控制模块20对所述下行数据即为配置数据、周期输出数据进行优化处理，以得到优化后的配置数据、周期输出数据。
请参阅图1，所述集成多现场总线主站系统5还包括中央处理器10，所述中央处理器10可以为CPU(Central Processing Unit/Processor)控制器，所述中央处理器10还可以替换为MPU(Microprocessor Unit)微处理器等。所述配置数据的数据传输过程为：所述中央处理器10用于根据用户组态，以生成所述主站配置数据和从站配置数据，并通过以太网发送至所述控制模块20，再由所述控制模块20对配置数据进行优化处理，通过所述双口随机存取存储器接口40将所述优化后的配置数据发送至处理器模块30，所述控制模块20根据优化后的配置数据中的主站配置数据，实现对DP主站的配置，所述处理器模块30将优化后的配置数据中的从站配置数据输出至DP从站，实现对DP从站的配置。所述用户组态是在离线工具上进行数据组态，用于为所述中央处理器10下装。
请参阅图1，所述周期输出数据的数据传输过程为：所述中央处理器10用于根据用户端周期数据请求，以输出所述周期输出数据，并将所述周期输出数据发送至所述控制模块20，再由所述控制模块20对周期输出数据进行优化处理，通过所述双口随机存取存储器接口40将所述优化后的周期输出数据发送至处理器模块30。所述处理器模块30用于收集从站31的上行数据，所述控制模块20用于读取来自所述处理器模块的主站的上行数据，所述从站31的上行数据包括从站周期采集数据、从站状态信息；所述主站的上行数据包括主站状态信息。所述从站状态信息为所述处理器模块30所诊断的从站状态信息。所述主站状态信息的数据传输过程为：通过控制模块20读取来自所述处理器模块30的主站状态信息，并对所述主站状态信息进行优化处理，以得到优化后的主站状态信息。所述从站周期采集数据、从站状态信息的数据传输过程为：通过所述处理器模块30采集从站周期采集数据、从站状态信息，所述控制模块20周期读取所述从站周期采集数据、从站状态信息，以实时监测所述处理器模块30的状态信息，所述控制模块20将从站周期采集数据、从站状态信息汇总发送至所述中央处理器10。具体的，所述中央处理器10与所述控制模块20之间通过以太网双向通信连接，所述控制模块20与所述处理器模块30之间通过所述双口随机存取存储器接口40双向通信连接，多个所述从站31可以通过PROFIBUS(Process Field Bus)现场总线与所述处理器模块30相连接，所述现场总线上安装有中继器32，所述中继器32的个数为N/(32×n)-1个，n表示所述主站的个数，N表示所述从站的个数。
请参阅图2，图2为本申请实施例提供的一种集成多现场总线主站系统的控制模块结构示意图。所述控制模块20包括但不限于以太网链路层组包解包单元21、以太网应用层组包解包单元22、数据筛选单元23以及多个处理器接口单元24。所述以太网链路层组包解包单元21与所述中央处理器10之间通信连接，所述以太网链路层组包解包单元21、以太网应用层组包解包单元22、数据筛选单元23依次通信连接，所述数据筛选单元23通过多个处理器接口单元24与所述双口随机存取存储器接口40之间通信连接。
请参阅图2，所述下行数据在控制模块20中的数据传输过程为：所述中央处理器10通过以太网将所述下行数据发送至以太网链路层组包解包单元21，所述以太网链路层组包解包单元21用于对所述下行数据进行以太网链路层解包，以得到以太网链路层解包后的下行数据，所述以太网应用层组包解包单元22用于对以太网链路层解包后的下行数据进行以太网应用层解包，以得到以太网应用层解包后的下行数据，所述数据筛选单元23用于将以太网应用层解包后的下行数据缓存至处理器接口单元24，由所述处理器接口单元24将以太网应用层解包后的下行数据发送至双口随机存取存储器接口40，再发送至处理器模块30和从站31中。上行数据包括主站的上行数据和从站31的上行数据，上行数据在控制模块20中的数据传输过程为：所述处理器模块30收集上行数据，并将所述上行数据发送至所述控制模块20，多个所述处理器接口单元24用于缓存所述上行数据，所述以太网应用层组包解包单元22用于对所述上行数据进行以太网应用层组包，以得到以太网应用层组包后的上行数据，所述以太网链路层组包解包单元21用于对以太网应用层组包后的上行数据进行链路层组包，以得到以太网链路层组包后的上行数据，所述以太网链路层组包解包单元21通过以太网将所述以太网链路层组包后的上行数据发送至所述中央处理器10。
请参阅图3、图4，图3为本申请一个实施例提供的一种集成多现场总线主站系统的工作方法的工作流程图。图4为本申请又一个实施例提供的一种集成多现场总线主站系统的工作方法的工作流程图。与本发明的一种集成多现场总线主站系统5的原理相似的是，本发明还提供一种集成多现场总线主站系统5的工作方法，所述集成多现场总线主站系统5的工作方法可以适用于工业控制领域DCS(分布式控制系统)，PLC(可编程逻辑控制器)等系统，所述集成多现场总线主站系统5的工作方法可以应用于核电站中。
请参阅图3、图4，所述集成多现场总线主站系统5的工作方法包括上述的集成多现场总线主站系统5，所述集成多现场总线主站系统5的工作方法包括：步骤S0、通过中央处理器10根据用户组态，以生成主站配置数据和从站配置数据。步骤S1、通过控制模块20接收下行数据，并对所述下行数据进行优化处理，以得到优化后的下行数据。步骤S2、所述控制模块20根据所述优化后的下行数据中的配置数据，以对主站进行配置。步骤S3、通过多个处理器模块30根据所述配置数据，以对从站31进行配置。步骤S4、所述控制模块20输出所述优化后的下行数据中的周期输出数据至所述处理器模块30以及从站31。步骤S5、所述处理器模块30收集从站31的上行数据，以将所述从站31的上行数据发送至所述控制模块20。步骤S6、所述控制模块20读取来自所述处理器模块30的主站的上行数据；并对所述从站31的上行数据、主站的上行数据进行优化处理，以得到优化后的上行数据。步骤S7、所述中央处理器10接收所述控制模块20输出的优化后的上行数据，并发送至用户端。步骤S8、所述中央处理器10根据用户端周期数据请求，以输出周期输出数据至所述控制模块20。步骤S9、所述控制模块20对所述周期输出数据优化处理，以将所述优化处理后的周期输出数据发送至多个处理器模块30。
请参阅图5、图6、图7，图5为本申请实施例提供的图2的一种集成多现场总线主站系统的工作方法的步骤S1的工作流程图。图6为本申请实施例提供的图2的一种集成多现场总线主站系统的工作方法的步骤S6的工作流程图。图7为本申请实施例提供的图2的一种集成多现场总线主站系统的工作方法的步骤S9的工作流程图。
请参阅图5，步骤S1中的所述通过控制模块20接收下行数据，并对所述下行数据进行优化处理，以得到优化后的下行数据的步骤包括：步骤S11、通过所述以太网链路层组包解包单元21接收所述下行数据。步骤S12、所述以太网链路层组包解包单元21对所述下行数据进行以太网链路层解包，以得到以太网链路层解包后的下行数据。步骤S13、所述以太网应用层组包解包单元22对以太网链路层解包后的下行数据进行以太网应用层解包，以得到以太网应用层解包后的下行数据。步骤S14、所述以太网应用层组包解包单元22判断所述以太网应用层解包后的下行数据是否为主站配置数据和从站配置数据，若所述以太网应用层解包后的下行数据为主站配置数据和从站配置数据，则进行步骤S15操作，若所述以太网应用层解包后的下行数据不为主站配置数据和从站配置数据，则返回至步骤S11操作。具体的，在步骤S14中，可以根据自定义的一个或多个字节来判断所述以太网应用层解包后的下行数据是否为主站配置数据和从站配置数据。步骤S15、通过所述数据筛选单元23将以太网应用层解包后的下行数据进行数据筛选，以根据主站的站号将多个主站配置数据缓存至不同的处理器接口单元24。具体的，所述主站的站号可以为应用层某个字节。步骤S16、所述处理器接口单元24将所述下行数据中的主站配置数据和从站配置数据即为优化后的下行数据写入对应所述站号的主站。步骤S17、所述处理器接口单元24读取主站状态信息，以判断所述主站是否配置成功，若所述主站配置成功，则配置完成，若所述主站未配置成功，则返回至步骤S16操作。具体的，在步骤S17中，判断所述主站是否配置成功即为判断处理器模块30的协议层是否收到配置数据，并实现配置。
请参阅图6，步骤S6中的所述控制模块20对所述从站31的上行数据、主站的上行数据进行优化处理，以得到优化后的上行数据的步骤包括：步骤S61、通过处理器接口单元24周期读取上行数据，并将所述上行数据进行缓存。步骤S62、所述以太网应用层组包解包单元22对所述上行数据进行以太网应用层组包，以得到以太网应用层组包后的上行数据。步骤S63、所述以太网链路层组包解包单元21对以太网应用层组包后的上行数据进行以太网链路层组包，以得到以太网链路层组包后的上行数据。步骤S64、所述以太网链路层组包解包单元21通过以太网将所述以太网链路层组包后的上行数据发送至所述中央处理器10。
请参阅图7，步骤S9中的所述控制模块20对所述周期输出数据优化处理，以将所述优化处理后的周期输出数据发送至多个处理器模块30的步骤包括：步骤S91、通过所述以太网链路层组包解包单元21接收所述周期输出数据，并对所述周期输出数据进行以太网链路层解包，以得到以太网链路层解包后的周期输出数据。步骤S92、通过所述以太网应用层组包解包单元22对以太网链路层解包后的周期输出数据进行以太网应用层解包，以得到以太网应用层解包后的周期输出数据。步骤S93、通过所述数据筛选单元23将以太网应用层解包后的周期输出数据进行数据筛选，以根据主站的站号将所述以太网应用层解包后的周期输出数据缓存至不同处理器接口单元24。步骤S94、所述处理器接口单元24将所述以太网应用层解包后的周期输出数据通过双口随机存取存储器接口40发送至处理器模块30，所述处理器模块30根据标准协议，将所述以太网应用层解包后的周期输出数据发送至从站31。所述标准协议可以为标准DP协议。具体的，所述处理器模块30作为主站，负责收集从站周期采集数据和从站状态信息，所述控制模块20收集多个主站中的从站周期采集数据和从站状态信息，而且还需要诊断所述控制模块20的主站状态。
请参阅图8，图8为本申请实施例提供的一种分布式控制系统的结构示意图。本发明还提供一种分布式控制系统，所述分布式控制系统包括上述的集成多现场总线主站系统5，所述集成多现场总线主站系统5包括：控制模块20用于接收下行数据，并对所述下行数据进行优化处理，以得到优化后的下行数据，所述控制模块20用于根据所述优化后的下行数据中的配置数据，以对主站进行配置，多个处理器模块30用于根据所述配置数据，以对从站31进行配置，所述控制模块20用于输出所述优化后的下行数据中的周期输出数据至所述处理器模块30以及从站31，所述处理器模块30用于收集从站31的上行数据，以将所述从站31的上行数据发送至所述控制模块20，所述控制模块20用于读取来自所述处理器模块30的主站的上行数据，并对所述从站31的上行数据、主站的上行数据进行优化处理，以得到优化后的上行数据，多个所述处理器模块30通过双口随机存取存储器接口40与所述控制模块20之间通信连接，多个从站31通过现场总线与所述处理器模块30之间通信连接。所述分布式控制系统还包括微处理器1、至少一输入输出接口2、至少一驱动器3以及至少一阀门4，所述分布式控制系统还可以包括变送器等。所述微处理器1与所述控制模块20之间通信连接，所述微处理器1可以但不限于为MPU微处理器，所述输入输出接口2、驱动器3、阀门4其通过现场总线与所述处理器模块30之间通信连接，所述现场总线可以为PROFIBUS现场总线。所述集成多现场总线主站系统5集成于通信模块中，所述通信模块包括但不限于两个主站具体架构。
请参阅图8，为了方便进一步地对本发明的分布式控制系统的技术方案进行理解，本发明提供了分布式控制系统的工作方法，所述分布式控制系统的工作方法包括：操作员站或工程师站根据用户界面的图形配置，生产配置信息，通过以太网发送至MPU微处理器。所述MPU微处理器将所述配置信息通过以太网发送至通信模块，实时检测通信模块的状态。所述通信模块同时配置多个主站。所述通信模块完成对主站的配置后，启动周期读取从站信息，实时监测主站状态，并读取主站监测的从站状态，并将周期数据和诊断信息发送至所述MPU微处理器。所述MPU微处理器对主站状态信息和从站状态信息汇总处理，并发送至操作员站或工程师站。
请参阅图8，所述分布式控制系统可以应用于核电站中，所述分布式控制系统用于将核电站现场的各个控制器和仪表及仪表设备互联，所述分布式控制系统也可以按照功能划分为多个子系统，多个子系统包括保护系统，控制系统，安全停堆系统，保障系统和辅助系统等几部分。各系统利用所需的仪表和控制设备完成核电站大部分工艺过程的自动化检测和控制功能。因此核电站用的分布式控制系统的性能水平越高，核电站机组的安全可靠性越高。核电站用的分布式控制系统的工艺流程复杂，检测和控制的参数多而且各种过程参数之间联系密切，以1000MW的核电站用的分布式控制系统为例，它的参数信息量和指令大约是7000-9000个。
综上所述，本发明的集成多现场总线主站系统5包括控制模块20、处理器模块30以及从站31。所述控制模块20用于接收下行数据，并对所述下行数据进行优化处理，以得到优化后的下行数据，所述控制模块20用于根据所述优化后的下行数据中的配置数据，以对主站进行配置，多个处理器模块30用于根据所述配置数据，以对从站31进行配置，所述控制模块20用于输出所述优化后的下行数据中的周期输出数据至所述处理器模块30以及从站31，所述处理器模块30用于收集从站31的上行数据，以将所述从站31的上行数据发送至所述控制模块20，所述控制模块20用于读取来自所述处理器模块30的主站的上行数据，并对所述从站31的上行数据、主站的上行数据进行优化处理，以得到优化后的上行数据。本发明的单个主站模块支持更多的从站节点，最大程度的减少了中继器的使用，本发明大大降低了模块数量和成本，而且降低了系统的复杂性。
在整篇说明书中提到“一个实施例(one embodiment)”、“实施例(anembodiment)”或“具体实施例(a specific embodiment)”意指与结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中，并且不一定在所有实施例中。因而，在整篇说明书中不同地方的短语“在一个实施例中(in one embodiment)”、“在实施例中(inan embodiment)”或“在具体实施例中(in a specific embodiment)”的各个表象不一定是指相同的实施例。此外，本发明的任何具体实施例的特定特征、结构或特性可以按任何合适的方式与一个或多个其他实施例结合。应当理解本文所述和所示的发明实施例的其他变型和修改可能是根据本文教导的，并将被视作本发明精神和范围的一部分。
还应当理解还可以以更分离或更整合的方式实施附图所示元件中的一个或多个，或者甚至因为在某些情况下不能操作而被移除或因为可以根据特定应用是有用的而被提供。
另外，除非另外明确指明，附图中的任何标志箭头应当仅被视为示例性的，而并非限制。此外，除非另外指明，本文所用的术语“或”一般意在表示“和/或”。在术语因提供分离或组合能力是不清楚的而被预见的情况下，部件或步骤的组合也将视为已被指明。
如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”包括复数参考物。同样，如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“在…中(in)”的意思包括“在…中(in)”和“在…上(on)”。
本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明所述实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。
本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。
因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换意在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。
Claims (10)
1.一种集成多现场总线主站系统，其特征在于，所述集成多现场总线主站系统包括：
控制模块，用于接收下行数据，并对所述下行数据进行优化处理，以得到优化后的下行数据；并根据所述优化后的下行数据中的配置数据，以对主站进行配置；
多个处理器模块，用于根据所述控制模块输出的优化后的下行数据中的配置数据，以对从站进行配置；以及
多个从站，其通过现场总线与所述处理器模块之间通信连接；
其中，所述控制模块将所述优化后的下行数据中的周期输出数据输出至处理器模块以及从站；所述控制模块读取来自所述处理器模块的主站的上行数据；并对从站的上行数据、主站的上行数据进行优化处理，以得到优化后的上行数据；
其中，所述处理器模块收集从站的上行数据，以将所述从站的上行数据发送至所述控制模块；且多个所述处理器模块通过双口随机存取存储器接口与所述控制模块之间通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种集成多现场总线主站系统，其特征在于：所述下行数据包括配置数据、周期输出数据；所述从站的上行数据包括从站周期采集数据、从站状态信息；所述主站的上行数据包括主站状态信息；
所述配置数据包括主站配置数据和从站配置数据。
3.根据权利要求2所述的一种集成多现场总线主站系统，其特征在于，所述集成多现场总线主站系统还包括：
中央处理器，用于根据用户组态，以生成所述主站配置数据和从站配置数据，且用于根据用户端周期数据请求，以输出所述周期输出数据；以及用于接收所述控制模块输出的优化后的上行数据；
所述中央处理器与所述控制模块之间通信连接。
4.根据权利要求1所述的一种集成多现场总线主站系统，其特征在于：所述现场总线上安装有中继器。
5.根据权利要求4所述的一种集成多现场总线主站系统，其特征在于：所述中继器的个数为N/(32×n)-1个，n表示所述主站的个数，N表示所述从站的个数。
6.根据权利要求1所述的一种集成多现场总线主站系统，其特征在于，所述控制模块包括：
以太网链路层组包解包单元，用于对所述下行数据进行以太网链路层解包，以得到以太网链路层解包后的下行数据；
以太网应用层组包解包单元，用于对所述以太网链路层解包后的下行数据进行应用层解包，以得到以太网应用层解包后的下行数据；
数据筛选单元，用于将所述以太网应用层解包后的下行数据缓存至处理器接口单元；
多个处理器接口单元，用于缓存所述以太网应用层解包后的下行数据以及上行数据。
7.根据权利要求6所述的一种集成多现场总线主站系统，其特征在于，所述控制模块还包括：
所述以太网应用层组包解包单元，用于对上行数据进行以太网应用层组包，以得到以太网应用层组包后的上行数据；
所述以太网链路层组包解包单元，用于对所述以太网应用层组包后的上行数据进行链路层组包，以得到以太网链路层组包后的上行数据。
8.一种集成多现场总线主站系统的工作方法，其特征在于，所述集成多现场总线主站系统的工作方法包括如权利要求1至权利要求7任一项所述的集成多现场总线主站系统，所述集成多现场总线主站系统的工作方法包括：
通过控制模块接收下行数据，并对所述下行数据进行优化处理，以得到优化后的下行数据；
所述控制模块根据所述优化后的下行数据中的配置数据，以对主站进行配置；
通过多个处理器模块根据所述配置数据，以对从站进行配置；
所述控制模块输出所述优化后的下行数据中的周期输出数据至所述处理器模块以及从站；
所述处理器模块收集从站的上行数据，以将所述从站的上行数据发送至所述控制模块；
所述控制模块读取来自所述处理器模块的主站的上行数据；并对所述从站的上行数据、主站的上行数据进行优化处理，以得到优化后的上行数据。
9.根据权利要求8所述的一种集成多现场总线主站系统的工作方法，其特征在于，所述集成多现场总线主站系统的工作方法还包括：
通过中央处理器根据用户组态，以生成主站配置数据和从站配置数据；
所述中央处理器接收所述控制模块输出的优化后的上行数据，并发送至用户端；
所述中央处理器根据用户端周期数据请求，以输出周期输出数据至所述控制模块；
所述控制模块对所述周期输出数据优化处理，以将所述优化处理后的周期输出数据发送至多个处理器模块。
10.一种分布式控制系统，其特征在于，所述分布式控制系统包括：
控制模块，用于接收下行数据，并对所述下行数据进行优化处理，以得到优化后的下行数据；以及用于根据所述优化后的下行数据中的配置数据，以对主站进行配置；以及用于输出所述优化后的下行数据中的周期输出数据至处理器模块以及从站；以及用于读取来自所述处理器模块的主站的上行数据；并对从站的上行数据、主站的上行数据进行优化处理，以得到优化后的上行数据；
多个处理器模块，用于根据所述配置数据，以对从站进行配置；以及用于收集从站的上行数据，以将所述从站的上行数据发送至所述控制模块；多个所述处理器模块通过双口随机存取存储器接口与所述控制模块之间通信连接；
多个从站，其通过现场总线与所述处理器模块之间通信连接；
微处理器，其与所述控制模块之间通信连接；
至少一输入输出接口，其通过现场总线与所述处理器模块之间通信连接；
至少一驱动器，其通过现场总线与所述处理器模块之间通信连接；
至少一阀门，其通过现场总线与所述处理器模块之间通信连接。
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