CN112860514A - 基于4-20mA电流环的主机识别从机方法、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于4‑20mA电流环的主机识别从机方法，所述主机和至少一个所述从机通过所述4‑20mA电流环进行通信，所述基于4‑20mA电流环的主机识别从机方法包括：当所述主机供电给所述从机时进行主机计时，当所述从机上电时进行从机计时；控制所述从机在预设时间点向所述4‑20mA电流环输出预设电流；控制所述主机在所述预设时间点检测所述4‑20mA电流环的电流；根据检测到的所述电流识别所述从机。在4‑20mA电流环没有数字通信的情况下，无须增加硬件器件，即可实现主机对从机进行识别的目的，防止未授权设备或者虚假从机的接入，降低生产成本，且兼容性高。
Description
技术领域
本发明涉及主机识别从机技术领域，尤其涉及基于4-20mA电流环的主机识别从机方法、系统及存储介质。
背景技术
4-20mA电流环是一种模拟通信方式，与各种现代数字通信方式相比，它不需要复杂的编码、解码工作；由于电流环与生俱来的抗干扰能力，在噪声环境复杂的工业现场具有很高的可靠性；同时，4-20mA电流环通信又有比较可靠的故障诊断功能。在工业监测领域，对于温度、压力、流量、气体浓度等各类物理量的监测，常常采用现场传感器将物理量的采集值转换成4-20mA电流信号的方式，传输到几十米至数百米外的监控主机，主机再对电流信号进行采样转换出原始的物理量值，最后进行显示、报警以及存储等处理。在4-20mA电流环中，无数字通信时，存在以下的问题：一是主机无法识别从机是否为授权接入的设备，无法识别和防止第三方设备的非授权接入；二是主机无法识别电流发生器甚至电阻等虚假从机接入；三是主机无法识别从机死机异常而导致的持续输出固定电流。
现有的技术方案是在4-20mA电流环上叠加数字信号通信解决上述的问题。例如常见的HART技术、调制解调技术、电流转换方案等。但这种方案需要增加更多的硬件器件，开发难度高，增加成本，且兼容性不高。
基于此，本领域亟需一种新的基于4-20mA电流环的主机识别从机方法来解决上述问题。
发明内容
本发明实施例提供一种基于4-20mA电流环的主机识别从机方法、系统及存储介质，以解决在4-20mA电流环中无数字通讯时主机无法对从机进行授权接入识别的问题。
第一方面，一种基于4-20mA电流环的主机识别从机方法，所述主机和至少一个所述从机通过所述4-20mA电流环进行通信，所述基于4-20mA电流环的主机识别从机方法包括：
S10、当所述主机供电给所述从机时进行主机计时，当所述从机上电时进行从机计时；
S20、控制所述从机在预设时间点向所述4-20mA电流环输出预设电流；控制所述主机在所述预设时间点检测所述4-20mA电流环的电流；
S30、根据检测到的所述电流识别所述从机。
优选地，进行步骤S10前还包括：预设一个二维数组It[N][2]，N为所述预设时间点的总次数，所述二维数组It[N][2]包括It[0][0],It[0][1]～It[N-1][0],It[N-1][1]共2N个元素；其中，所述二维数组It[N][2]第n行第1列的元素It[n-1][0]为第n个所述预设时间点；所述二维数组It[N][2]第n行第2列的元素It[n-1][1]为第n个预设时间点从机输出的所述预设电流；N和n均为大于等于2的自然数，n≤N。
优选地，所述步骤S20包括：
S21、控制所述从机在第n个所述预设时间点It[n-1][0]向所述4-20mA电流环输出所述预设电流It[n-1][1]；
S22、控制所述主机在第n个所述预设时间点It[n-1][0]检测所述4-20mA电流环的电流。
优选地，所述步骤S22包括：
控制所述主机在第n个所述预设时间点It[n-1][0]的允差范围内检测所述4-20mA电流环的电流。
优选地，所述步骤S30包括：
判断所述4-20mA电流环在第n个所述预设时间点It[n-1][0]的允差范围内的电流是否存在所述预设电流It[n-1][1]；若存在，则识别成功，判定所述从机正常；若不存在，则识别失败，判定所述从机异常。
优选地，所述判断所述4-20mA电流环在第n个所述预设时间点It[n-1][0]的允差范围的电流是否存在所述预设电流It[n-1][1]的步骤后还包括：
判断所述预设电流It[n-1][1]的持续时间是否在预设范围；若在所述预设范围，则识别成功，判定所述从机正常；若不在所述预设范围，则识别失败，判定所述从机异常。
优选地，判定所述从机异常后，停止向所述从机供电，向上位机进行报告。
优选地，所述基于4-20mA电流环的主机识别从机方法还包括步骤S40：
完成第n次所述预设时间点识别，所述预设时间点的次数加1；
判断所述预设时间点的次数n+1是否大于所述预设时间点的总次数N；若是，则完成一个周期的识别，重置所述主机计时和所述从机计时；若不是，则重复步骤S20-S40。
第二方面，本发明提供一种基于4-20mA电流环的主机识别从机系统，包括：主机、至少一个从机、4-20mA电流环，
所述主机与至少一个所述从机通过所述4-20mA电流环进行通信；
所述主机给所述从机进行供电，当所述主机供电时进行主机计时，当所述从机上电时进行从机计时；
所述从机在预设时间点向所述4-20mA电流环输出预设电流；
所述主机在所述预设时间点检测所述4-20mA电流环的电流；
所述主机根据检测到的所述电流识别所述从机。
第二方面，本发明提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的基于4-20mA电流环的主机识别从机方法的步骤。
上述的基于4-20mA电流环的主机识别从机方法、系统及存储介质，在4-20mA电流环没有数字通信的情况下，无须增加硬件器件，即可实现主机对从机进行识别的目的，防止未授权设备或者虚假从机的接入，降低生产成本，且兼容性高。
附图说明
图1是本发明一实施例中基于4-20mA电流环的主机识别从机方法的流程图；
图2是本发明一实施例中基于4-20mA电流环的主机识别从机方法输出与检测预设电流的流程图；
图3是本发明一实施例中基于4-20mA电流环的主机识别从机方法判断4-20mA电流环在预设时间点的电流的流程图；
图4是本发明另一实施例中基于4-20mA电流环的主机识别从机方法判断4-20mA电流环在预设时间点的电流的流程图；
图5是本发明一实施例中基于4-20mA电流环的主机识别从机方法判断预设时间点的次数是否大于总次数的流程图；
图6是本发明一实施例中基于4-20mA电流环的主机识别从机系统的模块示意图。
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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作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。
术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
请参见图1，在一实施例中，提供一种基于4-20mA电流环的主机识别从机方法，主机和至少一个从机通过4-20mA电流环进行通信，主机可以单独对每个从机随时进行供电断电的控制。本实施例的基于4-20mA电流环的主机识别从机方法包括如下步骤S10-S30。
S10、当主机供电给从机时进行主机计时，当从机上电时进行从机计时。
具体地，在步骤S10中，主机给从机供电，从机上电；主机开启从机供电时开始进行主机计时，从机上电时开始进行从机计时。
S20、控制从机在预设时间点向4-20mA电流环输出预设电流；控制主机在预设时间点检测4-20mA电流环的电流。
具体地，在步骤S20中，正常工作时从机输出正常工作电流，在从机计时到达预设时间点时从机向4-20mA电流环输出预设电流。由于两线制从机的最低工作电流通常为3.2mA，故障输出电流为3.6-3.8mA，所以本实施例的预设电流范围为3.3-3.5mA，具体取值可以根据实际情况进行取值。正常工作时主机检测正常工作电流，在主机计时到达预设时间点时主机检测4-20mA电流环的电流是否为预设电流。需要说明的是，进行步骤S10前，预设一个二维数组It[N][2]，N为预设时间点的总次数；二维数组It[N][2]为一个N行2列的二维数组，包括It[0][0],It[0][1]～It[N-1][0],It[N-1][1]共2N个元素。其中，二维数组It[N][2]第1行第1列的元素It[0][0]为第1个预设时间点，第1行第2列的元素It[0][1]为第1个预设时间点的预设电流；二维数组It[N][2]第2行第1列的元素It[1][0]为第2个预设时间点，第2行第2列的元素It[1][1]为第2个预设时间点的预设电流，以此类推。则二维数组It[N][2]第n行第1列的元素It[n-1][0]为第n个预设时间点，二维数组It[N][2]第n行第2列的元素It[n-1][1]为第n个预设时间点从机输出的预设电流。N和n均为大于等于2的自然数，n≤N。从机在每个预设时间点向4-20mA电流环输出预设电流，主机在每个预设时间点检测4-20mA电流环的电流；每个预设时间点的间隔和对应的预设电流值相同或不同。
进一步地，请参见图2，步骤S20包括：
S21、控制从机在第n个预设时间点It[n-1][0]向4-20mA电流环输出预设电流It[n-1][1]。正常工作时从机输出正常工作电流，在从机计时到达第n个预设时间点It[n-1][0]从机向4-20mA电流环输出预设电流。
S22、控制主机在第n个预设时间点It[n-1][0]检测4-20mA电流环的电流。正常工作时主机检测正常工作电流，在主机计时到达第n个预设时间点It[n-1][0]主机检测4-20mA电流环的电流。
S30、根据检测到的电流识别从机。
具体地，请参见图3，步骤S30包括：步骤S31、判断4-20mA电流环在第n个预设时间点It[n-1][0]的电流是否存在预设电流It[n-1][1]。若存在，则识别成功，判定从机正常，该从机为授权设备且工作状态正常；若不存在，则识别失败，判定从机异常，该从机可能为未授权设备、虚假从机或者工作状态异常。进一步地，判定从机异常后，停止向异常从机供电，并向上位机进行报告。具体地，上位机可以是主机，也可以是电脑、监控设备或者其他终端。
本实施例的基于4-20mA电流环的主机识别从机方法，在4-20mA电流环没有数字通信的情况下，无须增加硬件器件，即可实现主机对从机进行识别的目的，防止未授权设备或者虚假从机的接入，降低生产成本，且兼容性高。
在另一实施例中，请参见图4，本发明的基于4-20mA电流环的主机识别从机方法在上述的判断4-20mA电流环在第n个预设时间点It[n-1][0]的电流是否存在预设电流It[n-1][1]之后，还包括：步骤S32、判断预设电流It[n-1][1]的持续时间是否在预设范围；若在预设范围，则识别成功，判定从机正常；若不在预设范围，则识别失败，判定从机异常，该从机可能为未授权设备、虚假从机或者工作状态异常。其中，持续时间预设为3-5秒，过短则主机可能漏检，过长影响正常工作输出。进一步地，判定从机异常后，停止向异常从机供电，并向上位机进行报告。具体地，上位机可以是主机，也可以是电脑、监控设备或者其他终端。
本实施例的基于4-20mA电流环的主机识别从机方法在4-20mA电流环存在预设电流的情况下，进一步增加判断预设电流的持续时间是否在预设范围，提高了识别的准确率。
在另一实施例中，本发明的基于4-20mA电流环的主机识别从机方法在上述的基础上，步骤S22、控制主机在第n个预设时间点It[n-1][0]检测4-20mA电流环的电流的步骤包括：设置一个主机预设时间点的允差，具体取值可以根据实际情况进行取值，例如取±10％；正常工作时主机检测正常工作电流，在主机计时到达第n个预设时间点It[n-1][0]的允差范围内主机检测4-20mA电流环的电流是否存在预设电流。具体地，在主机计时到达第n个预设时间点It[n-1][0]加负允差时，主机开始检测4-20mA电流环的电流是否存在预设电流；在主机计时到达第n个预设时间点It[n-1][0]加正允差时，主机停止检测4-20mA电流环的电流是否存在预设电流。
步骤S30包括：步骤S311、判断4-20mA电流环在第n个预设时间点It[n-1][0]的允差范围内的电流是否存在预设电流It[n-1][1]。若存在，则识别成功，判定从机正常，该从机为授权设备且工作状态正常；若不存在，则识别失败，判定从机异常，该从机可能为未授权设备、虚假从机或者工作状态异常。进一步地，判定从机异常后，停止向异常的从机供电，并向上位机进行报告。具体地，上位机可以是主机，也可以是电脑、监控设备或者其他终端。在完成上述识别后，若主机计时与从机计时不相同，则统一主机计时和从机计时的时间，消除计时差异。
进一步地，在上述的判断4-20mA电流环在第n个预设时间点It[n-1][0]的允差范围内的电流是否存在预设电流It[n-1][1]之后，还包括步骤S312、判断预设电流It[n-1][1]的持续时间是否在预设范围；若在预设范围，则识别成功，判定从机正常；若不在预设范围，则识别失败，判定从机异常。其中，持续时间预设为3-5秒，过短则主机可能漏检，过长影响正常工作输出。
本实施例通过主机预设时间点的允差的设置，避免因为主机计时与从机计时差异导致识别失败，降低识别失误率。
在另一实施例中，请参见图5，本发明提供的基于4-20mA电流环的主机识别从机方法还包括步骤S40：完成第n次识别，预设时间点的次数加1；判断预设时间点的次数是否大于预设时间点的总次数N；若是，则完成一个周期的识别，重置主机计时和所述从机计时；若不是，返回步骤S20，则重复步骤S20-S40。
具体地，在步骤S40中，完成第n次识别后，预设时间点的次数加1，判断预设时间点的次数n+1是否大于N。若大于N，则完成一个周期的识别，重置主机计时和所述从机计时，重置预设时间点的次数，进行下一个识别周期。若小于等于N，则返回步骤S20，重复步骤S20-S40。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
在一个实施例中，请参见图6，本发明还提供了一种基于4-20mA电流环的主机识别从机系统，包括：主机、至少一个从机、4-20mA电流环。主机可以单独对每个从机随时进行供电断电的控制，从机可以是温度、压力、流量，气体浓度等各类物理量的监测仪器。其中主机与至少一个从机通过4-20mA电流环进行通信；主机给从机进行供电，当主机供电时进行主机计时，当从机上电时进行从机计时；从机在预设时间点向4-20mA电流环输出预设电流；主机在预设时间点检测4-20mA电流环的电流；主机根据检测到的电流识别从机。
具体地，本实施例的基于4-20mA电流环的主机识别从机系统，主机流程为：主机给从机供电，并进行主机计时；在主机计时到达预设时间点时检测4-20mA电流环的电流，判断4-20mA电流环的电流是否存在预设电流，若存在则识别成功。从机流程为：从机上电，并进行从机计时；在从机计时到达预设时间点时向4-20mA电流环输出预设电流。在未到达下预设时间点的时间，从机输出正常工作电流，主机检测正常电流。
具体的过程在上述的基于4-20mA电流环的主机识别从机方法已详细描述，为避免重复，这里不再赘述。
本发明提供的基于4-20mA电流环的主机识别从机系统，在4-20mA电流环没有数字通信的情况下，无须增加硬件器件，即可实现主机对从机进行识别的目的，防止未授权设备或者虚假从机的接入，降低生产成本，且兼容性高。
在一个实施例中，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中基于4-20mA电流环的主机识别从机方法的步骤。为避免重复，这里不再赘述。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于4-20mA电流环的主机识别从机方法，其特征在于，所述主机和至少一个所述从机通过所述4-20mA电流环进行通信，所述基于4-20mA电流环的主机识别从机方法包括：
S10、当所述主机供电给所述从机时进行主机计时，当所述从机上电时进行从机计时；
S20、控制所述从机在预设时间点向所述4-20mA电流环输出预设电流；控制所述主机在所述预设时间点检测所述4-20mA电流环的电流；
S30、根据检测到的所述电流识别所述从机。
2.根据权利要求1所述的基于4-20mA电流环的主机识别从机方法，其特征在于，进行步骤S10前还包括：预设一个二维数组It[N][2]，N为所述预设时间点的总次数，所述二维数组It[N][2]包括It[0][0],It[0][1]～It[N-1][0],It[N-1][1]共2N个元素；其中，所述二维数组It[N][2]第n行第1列的元素It[n-1][0]为第n个所述预设时间点；所述二维数组It[N][2]第n行第2列的元素It[n-1][1]为第n个预设时间点从机输出的所述预设电流；N和n均为大于等于2的自然数，n≤N。
3.根据权利要求2所述的基于4-20mA电流环的主机识别从机方法，其特征在于，所述步骤S20包括：
S21、控制所述从机在第n个所述预设时间点It[n-1][0]向所述4-20mA电流环输出所述预设电流It[n-1][1]；
S22、控制所述主机在第n个所述预设时间点It[n-1][0]检测所述4-20mA电流环的电流。
4.根据权利要求3所述的基于4-20mA电流环的主机识别从机方法，其特征在于，所述步骤S22包括：
控制所述主机在第n个所述预设时间点It[n-1][0]的允差范围内检测所述4-20mA电流环的电流。
5.根据权利要求4所述的基于4-20mA电流环的主机识别从机方法，其特征在于，所述步骤S30包括：
判断所述4-20mA电流环在第n个所述预设时间点It[n-1][0]的允差范围内的电流是否存在所述预设电流It[n-1][1]；若存在，则识别成功，判定所述从机正常；若不存在，则识别失败，判定所述从机异常。
6.根据权利要求5所述的基于4-20mA电流环的主机识别从机方法，其特征在于，所述判断所述4-20mA电流环在第n个所述预设时间点It[n-1][0]的允差范围的电流是否存在所述预设电流It[n-1][1]的步骤后还包括：
判断所述预设电流It[n-1][1]的持续时间是否在预设范围；若在所述预设范围，则识别成功，判定所述从机正常；若不在所述预设范围，则识别失败，判定所述从机异常。
7.根据权利要求6所述的基于4-20mA电流环的主机识别从机方法，其特征在于，判定所述从机异常后，停止向所述从机供电，向上位机进行报告。
8.根据权利要求2所述的基于4-20mA电流环的主机识别从机方法，其特征在于，所述基于4-20mA电流环的主机识别从机方法还包括步骤S40：
完成第n次所述预设时间点识别，所述预设时间点的次数加1；
判断所述预设时间点的次数n+1是否大于所述预设时间点的总次数N；若是，则完成一个周期的识别，重置所述主机计时和所述从机计时；若不是，则重复步骤S20-S40。
9.一种基于4-20mA电流环的主机识别从机系统，包括：主机、至少一个从机、4-20mA电流环，其特征在于，
所述主机与至少一个所述从机通过所述4-20mA电流环进行通信；
所述主机给所述从机进行供电，当所述主机供电时进行主机计时，当所述从机上电时进行从机计时；
所述从机在预设时间点向所述4-20mA电流环输出预设电流；
所述主机在所述预设时间点检测所述4-20mA电流环的电流；
所述主机根据检测到的所述电流识别所述从机。
10.一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的基于4-20mA电流环的主机识别从机方法的步骤。
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