CN113271219A - 提高测功机数据收发速率的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种提高测功机数据收发速率的系统及方法，系统包括34个驱动器，34个所述驱动器包括9个第一驱动器、9个第二驱动器、5个第三驱动器、5个第四驱动器、4个第五驱动器、2个第六驱动器；34个所述驱动器以9+9+5+5+4+2的形式进行SI_Ethercat通讯，所述的第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器、第四驱动器、第五驱动器和第六驱动器分别对应连接有专用通讯终端，用于收集并汇总数据；所述专用通讯终端将数据二次打包，接入交换机；所述交换机还连接有近端PLC、远端PLC、RT控制器、UPS和电脑主机；所述交换机采用两条超6类网线进行数据交互，其中一条用于将驱动器汇总信号接入其他链路，另一条用于直接接入各皮秒级运算单元。

Description

提高测功机数据收发速率的系统及方法

技术领域

本发明涉及测功机数据传输领域，具体涉及一种提高测功机数据收发速率的系统及方法。

背景技术

通常试验室中要求将功率驱动、噪音大、发热量大、强干扰源的测功机驱动部分布置在距离操作间较远的位置。

现有技术中，设备之间数据多采用CAN、RS485/422/232、1394总线。当传输距离比较远，且电力测功机本身就是一个干扰源，加上试验室同时使用的设备种类繁多，就造成了电力测功机的使用电磁环境非常复杂，电力测功机控制及数据采集极易受到干扰。且传统的数据收发装置由于各接口的电压不同，需要人工拨动编码开关接入信号，操作方便性差。

电力测功机的控制器及执行器之间的数据传输要求高速且稳定，才能满足测功机的实时控制及测量的需求。现有技术中采用的总线传输数据极易受到外界的电磁干扰，且只能通过繁杂的硬件、软件降频延时等措施过滤干扰信号，这样增加了信号传输的时间开销，降低了测试系统的可靠性及实时性。

公开号CN207097224U的中国专利于2018年3月13日公开了一种电力测功机数据高速收发装置，包括多功能数据线接口、CAN接口光电隔离器、CAN收发器、RS232接口光电隔离器、RS232收发器、RS485/RS422接口光电隔离器、RS485/RS422收发器、CPU、电源、光源、调制器、驱动器、中继器、解调器、第一光纤接口、以及第二光纤接口。该专利通过设置的总线电平转换器能通过电压自动识别接口，并自动进行信号电平转换，不需要人工拨码接入信号；且其采用光纤传输介质，使得数据传输距离大大延长，数据传输速率显著提高，抗干扰能力强。

公开号CN202928804U的中国专利于2013年5月8日公开了一种数字化、信息化、网络化电涡流测功机试验台，包括电涡流测功机数字测控系统和一个开放式通信模块，开放式通信模块包括一个通信模块处理器，该通信模块处理器的CAN端口通过一个高速CAN隔离驱动器连接通信CAN网络；上位机连接所述CAN网络，所述上位机上安装有用于接入互联网的无线网卡。该专利用以解决现有技术中，网络化，信息化不足的缺陷，提升远程控制功能，实现DSPIC系统(下位机)的多任务的有效调度和提高系统的实时性。

可见，对于测功机通讯仪器数量众多，且数据量巨大，计算又是皮秒级运算的情况，普通路由器直连或串联已不适合皮秒级应用，亟需提供一种提高测功机数据收发速率的方法，满足目前测功机对数据收发量及收发速率的要求。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种提高测功机数据收发速率的系统及方法，解决目前测功机通讯仪器数量众多、数据量巨大且计算又是皮秒级运算导致的普通路由器直连或串联不适合皮秒级应用的问题。

根据本发明说明书的一方面，提供一种提高测功机数据收发速率的系统，包括34个驱动器，34个所述驱动器包括9个第一驱动器、9个第二驱动器、5个第三驱动器、5个第四驱动器、4个第五驱动器、2个第六驱动器；34个所述驱动器以9+9+5+5+4+2的形式进行SI_Ethercat通讯，所述的第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器、第四驱动器、第五驱动器和第六驱动器分别对应连接有专用通讯终端，用于收集并汇总数据；所述专用通讯终端将数据二次打包，接入交换机；所述交换机还连接有近端PLC、远端PLC、RT控制器、UPS和电脑主机；所述交换机采用两条超6类网线进行数据交互，其中一条用于将驱动器汇总信号接入其他链路，另一条用于直接接入各皮秒级运算单元。

上述技术方案中，由多个驱动器以特定方式连接并进行SI_Ethercat通讯，其中，SI_Ethercat通讯是指伺服驱动器以Ethercat网络进行连接和交互。每组驱动器分别对应专用通讯终端，用于收集该组各驱动器的数据并进行汇总，上述通讯终端将汇总后的数据进行二次打包处理后接入交换机；多组驱动器各自对应的专用通讯终端分别将各组采集的数据汇总并二次处理后接入交换机，各组驱动器之间的数据采集独立进行，其中一组驱动器的数据采集故障不影响其他组驱动器数据采集的准确性。该技术方案中，所述交换机与近端PLC连接，用于将近端PLC控制数据和信号通过交换机传输；所述交换机与远端PLC 连接，用于将远端PLC控制数据和信号通过交换机进行传输；所述交换机与RT控制器连接，用于将远程控制器的控制数据和信号通过交换机进行传输；所述交换机和UPS电源连接，用于获取稳定电能供应；所述交换机和电脑主机连接，用于在交换机与电脑主机之间进行数据交互。

上述技术方案中，使用超6类网线进行数据交互，超6类网线性能在抗电磁干扰和传输性能上要比原来的6类网线高出很多。超6类网线物理带宽500MHz，支持更高的传输速率。实际使用时，超6类线缆通常采用对对铝箔屏蔽外加铝箔总屏蔽的方式，达到极其好的抗外部电磁干扰和抗线对间串扰的屏蔽效果。比十字骨架结构的六类非屏蔽双绞线线对之间串扰在(1-250MHz)范围内均高出5-10dB。

作为进一步的技术方案，每9个第一驱动器通过SI_Ethercat通讯互联，由1个第一专用通讯终端收集并汇总数据，每9个第二驱动器通过SI_Ethercat通讯互联，由1个第二专用通讯终端收集并汇总数据，每5个第三驱动器通过SI_Ethercat通讯互联，由1个第三专用通讯终端收集并汇总数据，每5个第四驱动器通过SI_Ethercat通讯互联，由1 个第四专用通讯终端收集并汇总数据，每4个第五驱动器通过SI_Ethercat通讯互联，由 1个第五专用通讯终端收集并汇总数据，每2个第六驱动器通过SI_Ethercat通讯互联，由1个第六专用通讯终端收集并汇总数据。

测功机涉及的驱动器众多，各驱动器分别采集不同的测功机数据，这些数据的类型不同，如果采用一个终端统一汇集所有驱动器的数据，则会对该终端的数据预处理能力提出较高的要求，同时也减缓了数据传输速率。因此，本发明将不同数据类型所对应的驱动器分开互联，对单独每组驱动器所采集的数据进行收集汇总，提高数据汇总的速率，然后再将各组汇总后的数据进行二次数据处理打包后接入交换机，通过交换机进行数据的下一步传输，该过程简化了某个节点对大量不同类型数据的处理过程，缩短了数据汇总处理的时间，提高了数据传输效率，有利于整体提高测功机的数据传输速率。

作为进一步的技术方案，各所述皮秒级运算单元采用星型链路及外环路双线连接；多个所述驱动器采用环形链路连接；系统内其他设备之间的通讯采用星型连接。

星型链路的拓扑结构是用一个节点作为中心节点，其他节点直接与中心节点相连构成的网络，这里的中心节点可以是服务器或者连接设备。而环型链路的拓扑结构由网络中若干节点通过点到点的链路首尾相连形成一个闭合的环，这种结构使公共传输电缆组成环型连接，数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输，信息从一个节点传到另一个节点，各设备之间直接通过电缆串接。

上述技术方案中，各皮秒级运算单元之间既通过中心节点将数据转送到目的节点，又在中心节点与目的节点之间形成外环路双线连接，减轻了各个节点的通信处理负担，同时保证了各个节点之间的通信传输速率。

作为进一步的技术方案，所述PLC控制器包括近端PLC和远端PLC，其中，近端PLC采用西门子200和西门子1200，远端PLC采用西门子1500。在实际使用中，西门子200 可以用西门子1200代替，考虑到系统的长期持有，可在近端直接采用西门子1200，远端采用西门子1500。

根据本发明说明书的一方面，提供了一种提高测功机数据收发速率的方法，采用所述的系统实现，所述方法包括：

采用环形链路链接的方式布设多个驱动器，各驱动器之间以9+9+5+5+4+2的形式进行 SI_Ethercat通讯；采用星型链路及外环路双线链接方式布设多个皮秒级运算单元；采用星型链接的方式布设系统内其他设备；

驱动器、皮秒级运算单元及系统内其他设备通过交换机进行数据交互，所述交换机采用采用两条超6类网线进行数据交互，其中一条用于将驱动器汇总信号接入其他链路，另一条用于直接接入皮秒级运算单元。

上述技术方案中，在进行测功机操作前，将测功机所涉及各功能单元对应的驱动器按照一定规则分组，各组驱动器之间按照设定连接形式进行SI_Ethercat通讯，各皮秒级运算单元之间采用星型链路和外环路双线链接相结合的拓扑结构，既通过中心节点将数据转送到目的节点，又在中心节点与目的节点之间形成外环路双线连接，减轻了各个节点的通信处理负担，同时保证了各个节点之间的通信传输速率。

作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：所述皮秒级运算单元与交换机之间采用两条超6类网线通讯。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明采用环形链路链接的方式布设多个驱动器，各驱动器之间以9+9+5+5+4+2的形式进行SI_Ethercat通讯；采用星型链路及外环路双线链接方式布设多个皮秒级运算单元；采用星型链接的方式布设系统内其他设备，所有的通讯单元均能无障碍直接访问到系统内任何其他通讯单元，且各皮秒级运算单元采用双路多发技术，提高了数据收发量及收发速率。

具体实施方式

以下将对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

根据本发明说明书的一方面，提供一种提高测功机数据收发速率的系统，包括34个驱动器，34个所述驱动器包括9个第一驱动器、9个第二驱动器、5个第三驱动器、5个第四驱动器、4个第五驱动器、2个第六驱动器；34个所述驱动器以9+9+5+5+4+2的形式进行SI_Ethercat通讯，所述的第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器、第四驱动器、第五驱动器和第六驱动器分别对应连接有专用通讯终端，用于收集并汇总数据；所述专用通讯终端将数据二次打包，接入交换机。

具体地，每9个第一驱动器通过SI_Ethercat通讯互联，由1个第一专用通讯终端收集并汇总数据，每9个第二驱动器通过SI_Ethercat通讯互联，由1个第二专用通讯终端收集并汇总数据，每5个第三驱动器通过SI_Ethercat通讯互联，由1个第三专用通讯终端收集并汇总数据，每5个第四驱动器通过SI_Ethercat通讯互联，由1个第四专用通讯终端收集并汇总数据，每4个第五驱动器通过SI_Ethercat通讯互联，由1个第五专用通讯终端收集并汇总数据，每2个第六驱动器通过SI_Ethercat通讯互联，由1个第六专用通讯终端收集并汇总数据。

具体地，所述第一专用通讯终端、第二专用通讯终端、第三专用通讯终端、第四专用通讯终端、第五专用通讯终端及第六专用通讯终端分部将各自汇总的数据进行二次打包后，接入交换机，由所述交换机将这些数据接入其他链路。

所述交换机还连接有近端PLC、远端PLC、RT控制器、UPS和电脑主机。所述近端PLC采用西门子200PLC和西门子1200PLC，远端PLC采用西门子1500PLC。西门子200PLC、西门子1200PLC、多个驱动器专用通讯终端与远端其他设备采用西门子交换机，用以超6 类网线2条双线数据共发，提高数据通行效率。其中1条是驱动器汇总信号，接入其他交换机链路中，另1条是直接接入皮秒级运算单元，用于计算机数据运算。

进一步地，驱动器单元采用环形链路链接，皮秒级运算单元采用星型链路及外环路双线连接，其他通讯采用星型连接的共存技术。所有通讯单元均能无障碍直接访问到任何其他通讯单元。皮秒级运算单元采用双路多发技术，提高数据收发量及收发速率。

根据本发明说明书的一方面，提供了一种提高测功机数据收发速率的方法，采用所述的系统实现，所述方法包括：

采用环形链路链接的方式布设多个驱动器，各驱动器之间以9+9+5+5+4+2的形式进行 SI_Ethercat通讯；采用星型链路及外环路双线链接方式布设多个皮秒级运算单元；采用星型链接的方式布设系统内其他设备；

驱动器、皮秒级运算单元及系统内其他设备通过交换机进行数据交互，所述交换机采用采用两条超6类网线进行数据交互，其中一条用于将驱动器汇总信号接入其他链路，另一条用于直接接入皮秒级运算单元。

所述方法进一步包括：所述皮秒级运算单元与交换机之间采用两条超6类网线通讯。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上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：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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实施例技术方案。

Claims (6)

1.提高测功机数据收发速率的系统，其特征在于，包括34个驱动器，34个所述驱动器包括9个第一驱动器、9个第二驱动器、5个第三驱动器、5个第四驱动器、4个第五驱动器、2个第六驱动器；34个所述驱动器以9+9+5+5+4+2的形式进行SI_Ethercat通讯，所述的第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器、第四驱动器、第五驱动器和第六驱动器分别对应连接有专用通讯终端，用于收集并汇总数据；所述专用通讯终端将数据二次打包，接入交换机；所述交换机还连接有近端PLC、远端PLC、RT控制器、UPS和电脑主机；所述交换机采用两条超6类网线进行数据交互，其中一条用于将驱动器汇总信号接入其他链路，另一条用于直接接入各皮秒级运算单元。

2.根据权利要求1所述的提高测功机数据收发速率的系统，其特征在于，每9个第一驱动器通过SI_Ethercat通讯互联，由1个第一专用通讯终端收集并汇总数据，每9个第二驱动器通过SI_Ethercat通讯互联，由1个第二专用通讯终端收集并汇总数据，每5个第三驱动器通过SI_Ethercat通讯互联，由1个第三专用通讯终端收集并汇总数据，每5个第四驱动器通过SI_Ethercat通讯互联，由1个第四专用通讯终端收集并汇总数据，每4个第五驱动器通过SI_Ethercat通讯互联，由1个第五专用通讯终端收集并汇总数据，每2个第六驱动器通过SI_Ethercat通讯互联，由1个第六专用通讯终端收集并汇总数据。

3.根据权利要求1所述的提高测功机数据收发速率的系统，其特征在于，各所述皮秒级运算单元采用星型链路及外环路双线连接；多个所述驱动器采用环形链路连接；系统内其他设备之间的通讯采用星型连接。

4.根据权利要求1所述的提高测功机数据收发速率的系统，其特征在于，所述PLC控制器包括近端PLC和远端PLC，其中，近端PLC采用西门子200和西门子1200，远端PLC采用西门子1500。

5.提高测功机数据收发速率的方法，采用权利要求1-4中任一项所述的系统实现，其特征在于，所述方法包括：

采用环形链路链接的方式布设多个驱动器，各驱动器之间以9+9+5+5+4+2的形式进行SI_Ethercat通讯；采用星型链路及外环路双线链接方式布设多个皮秒级运算单元；采用星型链接的方式布设系统内其他设备；

驱动器、皮秒级运算单元及系统内其他设备通过交换机进行数据交互，所述交换机采用采用两条超6类网线进行数据交互，其中一条用于将驱动器汇总信号接入其他链路，另一条用于直接接入皮秒级运算单元。

6.根据权利要求5所述的提高测功机数据收发速率的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：所述皮秒级运算单元与交换机之间采用两条超6类网线通讯。