CN1519745A - 基于多协议通信嵌入式模块结构网络控制平台 - Google Patents

Abstract

所属技术领域：自动化与机电一体化。当今，自动化控制领域，其平台产品，普遍存在体积大，成本高，资源集中，系统封闭，配置固定，标准各异。本发明设计了一种在具体网络环境下，以具有较强网络通信功能的系统芯片为核心器件，辅助配置外围器件，以此形成网络节点处理模块，以多种物理的介质连接和多协议通信软件逻辑连接为纽带，嵌入式网络操作系统内核和多协议网络通信软件为运行平台，形成一个结构简单、应用透明、标准开放、价格低廉、资源共享、协同计算结构化平台。其用途可广泛用于工业自动化领域，自动化仪器仪表行业，机电一体设备和装置。

Description

基于多协议通信嵌入式模块结构网络控制平台

技术领域：计算机软件与网络领域；自动化与机电一体化领域。

背景技术描述：当今，在国内外现有自动化控制领域，自动化机电产品控制领域，自动化设备控制领域以及民用、家用电器控制领域，在自动化控制技术实施方面，一般均采用工业控制计算机，PLC可编程控制器，单片机智能控制器等平台产品，这些平台产品都是从上个世纪七十年代后期，八十年代初期逐渐发展起来的一代控制系统产品。这一代自动控制系统产品在二十世纪八十年代至九十年代末以及至今对工业自动化、电器自动化、设备自动化的发展，对设备制造业，对机电产品的制造业科技含量的提升以及性能、质量的提高起到了巨大的作用。

七十年代初，半导体器件逻辑控制，中小规模集成电路逻辑控制，继电器逻辑控制，占据了自动化控制机电设备自动化控制、机电产品自动化控制领域的绝大部份。由于当时技术水平的限制，这些控制技术产品体积都庞大，能耗高，可靠性较低，易用性也差，维护、修理以及更换更难。当时迫切希望有新一代的自动化控制技术产品问世。恰逢此时，七十年代末八十年代初，由于计算机技术领域微控制器MCU技术的兴起与逐步成熟，以及INTEL公司嵌入式处理器，MOTOROLA等公司控制用处理器的进步，使得八十年代以后到九十年代的二十年间，工业控制计算机，PLC可编程控制器，单片机智能控制器等新兴控制系统在当时得到了极大发展，以至于到今天他们仍然是当今控制自动化的主角，当时这些控制自动化产品对替代传统继电器自动化控制逻辑、半导体器件自动控制逻辑，中小型集成电路逻辑控制系统有着十分巨大的技术进步和技术改进，使得当时的自动化系统在缩小体积，降低能耗，控制可靠性方面有了提高，应用性有了改善，维修、维护复杂性也比以前有所好转。

然而进入21世纪的今天，随着微电子技术、计算机芯片设计与制造技术、软件技术、网络技术、机电一体化技术、传感器智能技术等的飞速发展，促进了自动化控制基础技术极大进步，这种技术进步背景映衬之下，使上个世纪发展起来的这些自动化控制平台技术产品逐渐暴露出其缺陷及不足，不能适应当今在网络时代、信息时代的控制要求和客户需要的方面。

其主要表现在：以往这些自动化控制平台，以21世纪的要求来看，结构复杂、应用繁琐、系统庞大、价格昂贵、配置固定、重复开发、系统封闭、标准各异、型号繁杂，应用成本、使用成本、管理成本均较大，而且维修、维护也不很方便，特别是现场控制层与管理层决策层没有“网络直通车”沟通，不能及时为管理层、决策层及技术管理部门反映现场生产和现场控制方面的原始信息和实时信息，不能体现当今信息高速公路对“信息直通车”的简洁要求，不能为管理决策层及时提供现场的实时信息和真实信息，管理决策层的触角不能延伸到控制的底层和真实信息的源头。

而今天进入21世纪的网络信息时代，自动化控制领域的产品也应适应新的时代要求以及新的客户需求，以及网络时代“信息高速公路”信息直通的特殊要求。在自动化控制领域，控制方式实现形式正在发生巨大的变化，上个世纪自动化控制系统“以CPU为中心”的信息处理方式正逐渐改变为“以网络为中心”的处理方式，基于TCP/IP协议簇为核心的因特网和局域网的普及，使自动化控制方式、自动化控制产品技术实现方式正在发生革命性的变化，相应的“以网络为中心”的自动化控制产品和自动化网络控制功能部件、构件、器件、网络智能化传感器部件等新的概念产品在现实的控制领域中有着强烈的市场需求。新一代“以网络为中心”的新型自动化网络控制体系结构化产品，即嵌入式标准化模块结构网络控制方式的平台产品，随着市场的强烈召唤必然诞生。

CPU技术的发明是信息技术得以发展到今天如此辉煌的关键与技术基础，从而带动了计算机软件技术、网络通信技术的各种创新发明层出不穷，大大的促进了今天信息与网络技术突破性发展，使得网络技术得到普通性应用，从而使今天的信息技术的基础背景，逐渐地从原来的“以CPU为中心”处理方式，转到“以网络为中心”处理方式的基础技术背景上，“网络就是计算机”的名言，正在强烈体现出来。

在“以CPU为中心”的时代，一个信息系统内，一切资源配置，(软件的、硬件的)都有是以满足CPU(中央处理器)的运行为前提，所有外围器件和外围芯片都有是围绕着CPU的要求、CPU的控制而运行，CPU内部的集成资源，如程序计数器指针、微程序控制器、指令译码器、计算运算单元、内部总线控制单元等重要的资源配置，也是CPU的重要组成部分，围绕CPU的整体功能服务。

而在以网络为中心的时代，在一个网络信息系统内，网络计算处理的一切资源配置(软件的、硬件的、网络的)都有是以满足“以网络为中心”处理方式的信息处理为首要条件和前提，所有的网络节点资源，网络通讯资源、网络存贮资源、网络管理资源都是围绕着网络处理分布式要求而配置和运行，而一个具体的CPU及其外围器件，则形成一个整体功能模块，成为一个网络节点处理单元，自然分布在靠近控制部位或者被嵌入到、植入安装到控制部位内部、机械装置内部、进行就近部位的本地处理，对外部网络管理和其它网络节点只有必要的简洁的信息联系和数据传输，以减少不必要的重复的数据交换、信息交换，从而提高控制的质量与控制可靠性、控制稳定性、控制安全性。

而当今微电子技术、集成芯片设计与制造技术、片上系统(SOC)芯片技术、网络通信技术、嵌入式软件技术、嵌入式网络软件技术的飞速发展，为“以网络为中心”控制技术的到来提供了充分的有利条件，和坚实的背景技术基础，从而促使以网络为中心的嵌入式、真正全分布式、网络控制时代的到来。

当前，市面上流行的上个世纪发展起来的这一代控制系统产品、工业控制计算机，PLC可编程控制系统、智能调节控制器、自动化控制仪器仪表产品等，其设计基础与体系结构皆是“以CPU为中心”处理方式，以各自的独立控制任务为目标的封闭控制系统，即使这些系统也有一些通信功能或简单网络功能，但大多以RS232、RS422、RS485等串口通讯方式或其它形式封闭的网络协议传递数据和控制信息，这些封闭的或基于底层的通信，对自动化控制产品和自动化设备的二次开发以及设备互联通信增加了不小的难度和复杂性，设想，要对某现场的这类系统中的控制数据实时方便的提取，及时进行加工分析处理，并及时传输到本企业的管理层、决策层的数据终端通用PC微机上，第三方开发商在对系统的现场封闭的控制底层通信细节和结构不了解时，需付出极大的努力才能实现，而有时候这种努力甚至完全不可能实现，所以目前对这些自动化控制技术产品进行二次开发的难度和工作量都很大，由于技术信息不透明，所以对这些传统自动化控制系统产品用发展了的先进信息技术进行改造进展艰难，目前正在服役的自动化控制系统大多仍然是“信息孤岛”。

尽管现在市面上的新面市的控制系统系列产品，虽然也在尽量适应网络时代的要求，也在不断改进，但是由于其早年在诞生开始，即随之而来的“以CPU为中心”处理方式的体系框架上的局限性，始终很难发生质的变化。因而现在的自动化控制产品和装置由于其先天的体系结构上就存在的不足和缺陷，很难以全面胜任“以网络为中心”处理方式、控制方式。也就不难理解，造成当今的企业管理网络信息，因特网信息很多都是经过人工二次再输入，进入计算机网络系统，再到达管理层、决策层，而并不是来自于实时的，在线联网的“物质世界”的实时信息，这样一个现实使企业管理网和因特网的实实在在的作用大打折扣，它并没有广泛的把触角延伸到控制领域，(包括工业控制领域、民用控制领域、公用设备如环境监控控制领域等)的底层和深层，没有直接深入到原始信息发生处和原始信息的源头。而一个真正的全面的信息社会，信息时代，是需要实现对客观世界全面的信息了解，特别是要对物质世界随机变化的动态信息，应掌握得更充分，了解得更透彻，这样才能让我们在生产控制领域、社会管理、生活管理控制方面有较大的主动性和正确性，比如，在环境保护领域，我国至今尚不能很好的建立一个比较好的实时监测监控网络体系，(原因在不仅现有的监测控制系统建造成本高，大面积建造难以承受，而且其现实技术实现也难以圆满地解决)环境保护问题依然严峻，(据中央电视台和中央人民广播电台报道，2003年6月11日晚间一些沿江排污企业趁三峡蓄水到135米高程时放水泄洪之机而大量排污，造成荆州市、武汉市沿江上千万人口饮用污水的严重事件。)而要真正解决这个问题，就要对每一家有排污情况的企业或场所实行全天候24小时(就像交通管理的“电子警察”全天候24小时监管一样)全面照看，必须建立一种嵌入式网络化传感控制一体化的体系，对这些企业和场所的排污情况进行连续连网监控，使其违规行为随时反映到当地监测机构和中央有关部门，进行及时的处理和纠正，只有这样我国的环境保护形势才可以大大的好转。而这种实时监测、监控网络体系必须安全、方便、可靠、免维护、而且价廉寿命长，(这样才能做到广泛普遍设置，推广应用)而这样的要求是目前任何一种自动化控制系统和装置均难以全面胜任的。

再比如伊拉克战场上美军的信息化装备，信息化部队的实质也就是使用分布在战场上的、有人或无人操纵的、网络化嵌入式信息传感监测平台装置随时发送、汇聚，而得到战场的实时态势和全面的较透彻的战场情况，从而争取到战场的主动权、机动权、有效打击权，而这一切的实现，正是依赖架构于一种实时的嵌入式网络化传感控制一体化的平台体系，本发明的目的与任务也就是力求解决上述问题，促进这方面的技术进步，以此为出发点完成发明创造的系列任务。

发明内容：(一)本发明项目技术实现方案

系统结构：本嵌入式网络控制系统平台的系统结构，是在一个具体网络环境下，以具有较强网络通信功能的SOC片上系统芯片为核心器件，辅助配置外围器件，以此形成网络节点处理模块，作为基本单元节点，以多种物理介质连接和多协议通讯软件逻辑连接为纽带，建立以网络节点间共享网络资源、网络协作处理为中心，网络节点模块本地化应用程序处理为基础，嵌入式网络操作系统内核和多协议网络通信软件为运行平台，形成一个结构简单，应用透明，标准开放，价格低廉，本地处理，网络连接，资源共享，协同计算，设备内嵌，传感控制执行一体的控制处理结构化平台。在这个控制体系结构中，有以SOC片上系统芯片为核心结构的网络应用节点模块，网络资源与配置节点模块，网络存贮节点模块，传感器节点模块，网络通信节点管理模块……等，这些网络节点模块内都固化有自己的软件激活程序、驱动引擎，以上作为网络运行的基本结构单元。这也就是一个“微小型控制网络”控制平台，在这个微小的传感与执行一体的“控制网络”内，可以做到控制资源共享、软件共享、存贮共享、网络资源共享、控制数据共享、并且各计算节点处理单元协同进行计算处理，从而极大的提高了控制资源利用率，提高控制的可靠性、安全性和控制的鲁棒性，从而使控制系统有更好的优良综合性能，形成下一代控制系统先进的“微控制网络”计算模式。

这种先进的微控制网络计算模式，其特殊的性能还能够实现，设备与设备之间，设备与管理终端之间，不经过人的干预，自行互相进行交互，沟通协调，成为联网的智能的、自适应的，自调整，自诊断的高级无人管理的设备，使设备的智能程度和自动化程度得到空前的提高，这也是网络时代对下一代智能设备的基本要求。

工作原理：这个微控制网络其工作原理是在系统上电后，资源与配置节点模块的网络流程计数指针，指向网络流程存贮空间的网络初始化地址，这时资源与配置节点模块执行对网络系统初始化，同时各网络节点也开始自身的初始化。接着资源管理配置节点取得“网络系统控制权”，接着它执行一系列预先按应用需求、控制需求、功能需求设置配置的流程，对各应用节点模块加载共享资源程序组件、构件，按照“参数简约描述传送”方式设置控制参数、配置网络资源(主要是软件的、系统的)，这一设置参数和配置的过程结束后，网络资源与配置节点模块释放对网络系统的控制权，对各应用节点模块发出工作信号，此时，各应用节点模块各自进入本地化的固有功能程序和资源模块现场配置的共享资源程序组件运行处理中，各应用节点模块各自独立执行处理运行本地固有的应用功能程序，运行配置的程序资源组件、构件以及运行资源配置节点模块刚才设定的网络信息交换、参数交换程序进程，整个网络控制系统进入设定的正常确定的分工合作协同控制计算运行状态。这时资源配置模块仍然管理着各种网络进程，应答各种网络请求，执行网络请求，监视着各应用模块和节点运行状态，程序资源状态，它的程序加载引擎，程序卸载引擎，根据各应用节点发出的网络地址映射请求，引导资源库的组件化、构件化模块软件资源在本控制网络中流动和移动，合理调配、组织，对中间数据和最终结果数据进行管理，但这一切管理流程的执行，不是在取得“网络系统控制权”的状态下，而是在网络节点之间对等互联状态下随机进行的实时管理信息交换。它只对上述的实时网络信息交换进行管理组织，资源和配置节点模块并不干预应用节点模块内部程序的执行，而各个应用节点模块处理计算，还是独立的执行着它本身的本地的应用程序的数据采集输入输出与执行，独立的进行着它本身的特定的应用功能控制，只不过这些应用节点在程序运行到需要与其它节点交换信息的时候，或需要共享网络资源的时候，或者需要和外部另一“微控制网络”进行通信联络，(通过网络通讯节点模块进行)进行控制与协同时，以及需要从资源数据库加载需要的软件资源应用程序，数据模块、函数运算组件、构件、程序段时，通过“网络地址映射”机制(从本地处理内存地址寻址)，才启动本身的网络通讯进程与外界进行信息的交换，共享网络资源。

关于以上工作原理所提到的，独有的“参数简约描述传送”技术方式，是把各类控制参数分别封装在各自具有包头特征标记的简洁数据包内，便于鉴别，分类发送，这样整个数据包短小精悍，发送接收均快捷可靠，提高整个参数的传输性能。

关于以上工作原理所提到的，独有的“网络地址映射”技术方式。即在每个应用节点模块内，都有一个网络地址译码表，访问该地址，即把该地址译码映射到所要访问的构件、组件软件资源的有效所在地址，在“资源节点模块”参与下，迅速将该资源构件、组件下载到本地处理器上运行，从而节约本地存贮资源和本地硬件资源，减少各应用节点模块资源的重复配置，减少体积更加小巧、使其更利于嵌入设备、使整个系统的效益得到极大提高。

这种系统特殊的运行方式和管理模式，主要是让系统各节点保持最大限度的“自由”处理状态，保持系统各节点最大限度的相对独立性，使系统运行方式简洁明快，减少系统的通信流量和不必要的信息传输。但这种各节点的相对独立性、相对“自由”度也不是无限的，当系统在一些紧急状态下，特殊情况下，管理主节点——资源与配置节点就会在最短时间内行使系统主导权、控制权、裁决权，行使诸如：节点状态控制、网络高级中断、参数强制改写、模块强制加载、模块强制卸载、系统引导与流程控制……等系统网络管理主导权，体现“以网络为中心”的处理方式。

资源管理模块节点在系统中，是一个完整的独立的网络处理计算机系统，它有自己的完整的硬件系统，也有完整的软件执行程序，自己的网络连接与通信结构，以及相应的网络通信程序模块软件系统，是一个完整的网络系统处理重要节点，它起到的作用是一个管理、控制、配置中心作用，它不仅具有对所有其它网络节点模块进行管理和资源配置的可在线编程的功能，而且还有自己的必要的网络数据存贮载体，容量较大的组件、构件资源库(即事先加载注入的应用程序功能构件、组件，程序模块)及其存贮载体，而且它还有自己本身运行程序的程序指针计数器，以及网络管理运行流程指针，同时还具有它所管理的所有硬件节点资源、网络资源的地址栈，(ID的、IP的、物理的、逻辑的、)通过流程处理、中断处理，消息响应，就能选择这些地址栈内所需地址的空间进行访问，就能对网络上所有的逻辑的、物理的地址进行网络访问，控制、配置，体现“以网络为中心”的管理方式，起到管理本嵌入网络控制系统的作用。

另外，还有一个重要网络通信节点模块，它是一个简易、简化的能在一定网络范围内作用的，一个用于控制的通讯交换路由节点单元，它起着本嵌入式“微控制网络”与网外其它网络(格)之间的联系与信息交换，网外控制连接，控制信息交换，INTERNET访问，远程控制访问，远程数据交换等网络信息路由交换作用，使本嵌入式网络控制平台能够平滑扩展，积木式叠加，形成一个整体的、大型的、协同计算、共享资源的嵌入式网络控制系统，从而对较复杂的、大型的控制任务也能胜任。它也是一个本网络控制平台的关键重要节点，是一个网络通信信息汇聚处理，分发的通信中心节点。而且资源管理与配置模块也可对它进行资源配置、访问。

需要着重说明的还有附属于资源与配置节点的组件构件资源库存贮体，网络流程存贮体。本控制平台设计了组件构件资源库存贮体，集成于资源与配置节点内，主要是体现本控制平台“以网络为中心”处理方式的网络资源共享，各节点真正分布式协同计算特点，使自动化控制实现方式有所创新。因为有了资源组件、构件库和资源数据库(控制函数)，各应用节点就可尽可能地最大限度地共享资源，使自身需要的存贮空间降至最小，成本节约达到最大，体积缩小至可以随意“嵌入”设备，灵活程度达到“客户”满意，而最大的性能/价格比提升是：由于配置了较大存贮容量的资源组件库和资源数据库，本控制平台就可以灵活扩展，扩充、积木式叠加，用较小的硬件购置建造成本，实现目前很多需要昂贵的大型控制系统才能实现的系统与控制功能，从而节约系统开销、降低了总体应用成本。仅用简洁控制系统能够实现替代昂贵的大型控制系统。

而附属于资源与配置节点的网络流程地址存贮体，是存贮了编程的网络执行过程，每经过一项流程，其指针向前推进指向下一个流程。而这种网络流程对规范网络的处理顺序和过程有一定的管理性、清晰性，使其经过一次编程后，满足一个和一种设定的控制过程，控制功能控制工艺的要求。这个网络流程也是可按控制要求，控制功能，控制环境，控制工艺，控制条件进行实时现场再编程的，改变网络流程的内容，就会适应控制功能、控制环境、控制工艺、控制条件的不同要求。

以上的工作原理流程简要的说，就是以网络系统初始化、各节点模块初始化为先导，以网络资源管理与配置节点模块作为网络引导，根据各节点之间的应用需求、控制需求、功能需求，从网络资源节点模块加载系统配置所要求的程序资源模块，这些程序资源模块结合各应用节点固有的本地处理程序共同完成现场控制任务。它与其它计算控制系统的区别，根本在于本控制系统是一种在网络节点分布式环境条件下，以嵌入式网络控制平台软件、嵌入式网络操作系统“内核”软件为基础，把这些互相独立，但有紧密的网络通讯和网络协议软件以及网络通信的物理介质，网络连接部件连接的各种网络节点模块有机集合起来，组成一个共享资源，协作运算的嵌入式网络控制系统，在这种特殊的网络控制系统中，网络资源共享，各节点计算机各自独立进行嵌入式本地处理计算，享受整个系统资源，同时各节点计算机也与其它各节点计算机进行协同计算处理，在需要的时候，启动通信进程与各应用节点之间进行控制协同数据处理。同时，通过网络通讯节点模块，各节点计算机也可与其它“网络”的各节点计算机进行远程网络通信，共享其它网络内各节点资源，并与其它网络内的节点进行协同计算，这是一种新式的嵌入式网络环境控制系统。在这个控制系统内，其激活动力为网络节点的软件“引擎”，即分布在网络资源配置节点模块，网络通信节点模块、应用功能处理节点模块和其它一些节点模块中的嵌入式网络操作系统的组件化、构件化模块。这是本网络控制平台的软件核心，也就是这些嵌入式网络操作系统的组件化、构件化软件模块，还有紧贴网络资源配置节点模块硬件、网络各应用接点模块硬件、网络通信节点模块、网络资源库模块硬件、网络存贮管理模块硬件、网络安全管理模块硬件……等网络基本硬件底层的程序模块、程序段、功能代码模块等……，正是这些嵌入式网络操作系统组件化构件化软件模块、以及紧贴硬件底层的程序模块、程序段、功能代码模块激活着本网络控制系统运行的“活力”与“动力”，这是本嵌入式控制平台得以运行的动力源、基础条件、必需环境。这也是本嵌入式网络控制系统的软件“灵魂”。

这些嵌入式网络操作系统组件化构件化软件模块和基础程序段、程序模块，功能代码中有执行网络通信功能管理，逻辑地址、物理地址解析管理，系统管理，系统初始化，系统资源配置管理、资源配置加载和卸载、系统存贮管理的功能程序，也有驱动设备正常运行的程序引擎，也有执行输入输出、数据采集、数据变换等基本功能软件模块。

同时，本嵌入式网络控制系统平台，为了与其他传统控制系统的对接和联系，使本系统能够顺利的与传统的工业控制计算机、PLC可编程程序控制器、单片机智能控制器等能够进行互联与进行信息交换，能够对传统的工业控制设备与工业控制仪器仪表进行改造，与传统控制系统进行有机的融合，实现与传统控制系统的“平滑过度”，本嵌入式网络控制系统平台设计有“通用动态控制网关”作为可配置插入模块，在系统与其它异种通信协议网络之间进行互联时，起到通信协议之间的转换与“数据分组”的重新“构造重组，”(比专用控制网关灵活性高，构造成本大幅降低)以适应不同控制网之间的灵活的低成本的协议解释、协议变换及格式变换。

(二)本项目产品创新发明的具体目标和任务

本发明创造的目的，首先是要解决当前自动化控制产品，控制本体与传感器本体分离，控制本体与执行本体分离，体积大、成本高、开销大，系统封闭，功能单一，配置固定，重复开发，操作繁琐，安装复杂等缺陷与不足，促进控制领域自动化控制平台产品的技术进步，即在新世纪网络信息时代条件要求下，设计、研制、开发新一代基于多种通信协议的通用的嵌入式模块结构网络化控制平台，用一种新型以SOC片上系统单芯片为核心器件，“以网络为中心”的处理方式，以这种嵌入式、开放性、标准化、结构化的自动化控制平台，形成一个结构简单、应用透明、标准开放、价格低廉、本地处理、网络连接、资源共享、协同计算、设备内嵌、传感控制执行一体的控制处理结构化平台，实现现有的以“CPU为中心”的控制处理方式向“以网络为中心”处理方式的过渡。

也就是在自动化控制领域，以网络软件程序标准组件、标准构件，创立一种全新的标准化控制软件平台框架，并以此为基准，构造标准化的硬件平台，模块化的外形结构平台，标准化的连接方式，进而以这种硬件结构相对应的软件结构，形成标准化软件模块，模块化的部件接口，创立一种全新的适应网络信息时代的嵌入式网络控制平台体系。

本发明终极目标和目的是：基于本发明的自动化控制平台形成一种新型自动化网络控制系统系列化产品，实现大规模工业化生产和商业销售，促进自动化控制产品向着真正价廉物美使用方便，简洁高效、技术透明、维护简单、广泛应用、标准开放，形成我国在这方面领域的自主知识产权的开放技术标准系列、专利技术系列。为在国际上确立这方面有影响力的标准而努力。

(三)本发明创造与现有的工业计算机系统，PLC可编程控制器系统，单片机智能控制器等现有自动化控制平台产品在技术方面的比较。

1、硬件结构方面的比较：现今工业控制计算机大多是以PC机的工业加固方式运行，其特征为PC总线为基础的总线背板结构，功能模块是以PCB线路板为单元，插接在总线背板上。大型PLC可编程控制器也是以上述工业控制计算机IPC的类似总线背板结构，不同的是其总线不是以PC机总线为基础，而是以独有的封闭总线系统为基础，其功能模块也是以PCB线路板为单元，插接在自己独有的封闭总线背板上。而小型PLC可编程控制器目前也已改进为小型模块插接结构(其八十年代初期则是一体化的封闭结构)，单片机智能控制器目前更是以独立的、封闭的一体化结构出现，在智能控制系统上和智能仪表控制系统上其硬件结构以单片微处理器MCU为基础和中心，程序固化在系统存贮芯片或单片机微处理器内部存贮芯片上，基本上没有形成总线体系结构，其运行方式单一，网络功能很差，一般最多具有UART通信接口和简单RS232通信接口。

总之以上的工业控制计算机，可编程PLC控制器、单片机智能控制器它们共同的不足是：硬件资源过于集中，(工业控制计算机在机箱内的CPU板、各种功能板、各种输入/输出板、电源板上，可编程PLC控制器的各种模块也集中在机箱内，单片机智能控制器集中在核心控制板上)这种集中造成了整个系统重要资源高度集中，也就造成系统风险高度集中。而软件资源则是集中在机箱内封闭的电子盘、ROM、EPROM、E²ROM、FLASH等固体存贮器上。这种高度集中的软件资源情况和高度集中的硬件资源布置，使系统在其中一部份失效和故障情况下，将导致整个系统的崩溃和失效，造成系统的危险集中、风险集中。而本发明控制产品平台是以微形小巧，高度集成的智能芯片系统或片上系统(SOC)为基本核心器件结构硬件模块，以灵活的组件化嵌入式软件模块，(这种组件式嵌入式软件模块可冗余配置，互为备份减小风险，分散风险，增加可靠性)在多介质(铜线、光纤、红外、微波、RF射频、兰芽射频等)网络物理介质物理通道传输下，实现各功能节点模块之间的物理连接。并在此物理连接基础上，再建立Ethernet的MAC层连接，IP的网际数据逻辑连接，TCP的传输控制连接，从而在这些强大的网络连接条件下，实现各功能节点模块和传感器节点模块分布式就近处理，从而使控制系统与控制部位紧密的结合，形成高度集成的结构，增加可靠性，减少风险性、分散风险性、减少控制信息无用重复的传输，更好地形成机电一体化，机仪一体化。

2、软件结构方面的比较：现今工业控制计算机是以庞大的WINDOWS操作系统或DOS操作系统为基本操作系统软件平台。因而软件系统较为繁杂，存在过多冗余资源。控制应用程序基于上述操作系统平台开发调试，控制系统在空间分布上，逻辑处理上，灵活性差，移植修改升级均较繁琐。而且其应用软件系统结构均较独立和封闭，这些应用是针对特定的某控制任务而设计构造的，不是灵活的构件、组件化的结构，不能灵活的拆装拼接、重复组装使用，因而其在线编程功能差，在线改变工艺的能力差，不能较好的适应灵活多变的工艺控制要求。

大型PLC可编程控制系统，其软件操作系统大都以自己独有开发的操作系统平台为基础运行平台，其系统封闭，了解、维护、开发、升级均更困难，甚至不可能进行，其应用控制程序开发只能围绕系统本身的特有编程语言进行，灵活性很差，由于其系统过于封闭，大型PLC可编程控制系统标准化程度，通用化程度，比工业控制计算机更差，系统网络功能也很差，虽然一些大型PLC可编程控制器厂家，为适应网络时代的客户需求，用现场总线改进自己的已有产品，但这也只能是一些局部的改进，不能根本改变其产品在体系结构上的先天不足和缺陷。单片机智能控制器是以独立的单任务控制程序运行，其运行基础条件不足，没有独立操作系统，只有简单的监控程序，完成简单的系统初始化，简单的键盘扫描，显示扫描，口线的输入/输出，中断程序管理，基本没有存贮管理、文件管理功能。

本嵌入式网络化模块结构控制系统，是基于组件化构件化的嵌入式网络操作系统平台，因而软件系统简洁高效，精悍，快捷，不存在繁杂的冗余资源。故可以缩小控制系统体积，节省硬件空间和系统资源，从而降低用户成本、使用成本、维护成本，为进一步广泛应用和普及推广打下基础，而且本嵌入式网络控制平台各应用节点可以用灵活的组件化、构件化方式运行，网络配置程序软件可以动态为之加载组件化、构件化应用模块，实现应用控制功能在线动态配置，所以本控制平台可以实现控制模块的高度灵活性和通用性，从而实现各应用节点模块的小型化、构件化、器件化、配置化、插件化(即插即用)、通用化、(开放性)简单化，标准化，改进目前过程控制产品、设备控制产品、工业自动化控制产品，体积大，成本高，系统开销大，不灵活，系统封闭，功能单一、配置固定重复开发，使用繁锁，运用成本、使用成本、管理成本高，维修不方便。特别是目前控制网信息与企业管理网信息融合沟通极不方便，如果采用相应的其它沟通产品(比如网关、协议转换器)，中间开销成本高，改造也不方便。本项目产品根本目的之一就是促进目前自动化控制领域产品面貌有所创新，有所前进。

3、在通信与网络、信息与数据传输方面的比较：

现今工业控制计算机，PLC可编程控制器，单片机智能控制系统，在通信与网络、信息和数据的交换方式上，基本上大多采用RS-232、RS-422、RS-485串口通信，传感信息采集则使用4-20mA、0-5v、0-10v等标准电流信号、标准电压信号方式传输采集，取得外部传感器的模拟量信号和动态变化信号，因此在工业控制现场、设备现场、装置现场、控制仪器仪表现场遍布各种串口通信线，变送器电流信号电缆，还有传感器变送信号电缆，因此目前在工业控制现场，控制工程师最头疼的就是这些各种各样的信号电缆，控制电缆以及在它们内部流动的大量的(这是可以精简的)信息流量、控制流量，这种状况导致工业控制和其它的设备控制复杂程度加大，控制成本增加，维修维护成本也增加，维护效率降低，运行效率降低。而这些，其根本原因在于：传感输入信号、控制输入输出信号不在本地就近处理，控制器本体不在控制部位，(即控制器本体没有植入安装在需要控制的部位)这样就要把各种传感器变送器信号、电流信号、变送器信号、数字信号、控制命令、讯问应答信息、握手信息等信号传输到远端的集中控制器机箱部位，这样造成信息的不必要的长途传输，造成集中控制器机箱与外部传感信号采集点，控制输出执行点之间，以及命令输出，应答联络信号的往返流动，重复传送，从而造成不少的往返重复信息流量和信息流动，而这些信号的流动在工业现场容易受到强烈的各种的现场干扰，而为了避免这些干扰，控制设计者和控制工程师又不得不对各种干扰采取各种屏蔽措施，以及各种处理措施，从而导致工业控制设备与线路的安装成本大大地增加。这一切的弊病都归结于控制与传感、控制与执行的本体分离，没有就地本地化处理、嵌入式处理、内置式处理、没有形成机电一体化的高度集成。而本嵌入式的网络控制系统平台模块的嵌入式SOC片上系统的硬件集成、嵌入式软件的模块化集成、嵌入式软件的构件化、组件化的动态配置安装，嵌入式通信协议软件强大的网络连接功能，就能使控制与传感，控制与执行紧密融为一体，，实现就地本地化处理，嵌入式处理，内置(埋)式处理，形成机电一体化的高度集成，从而使得控制现场的各种信号电缆降至最少，各种信号流量、控制流量流动降至最低、传感数据、命令数据、执行数据的往返无效传输降至为零，使得自动化控制领域的控制实现方式走向一个新的天地。

4、在现场安装与连接结构方面的比较：

工业控制计算机系统、PLC可编程控制器系统、单片机智能控器系统采取集中机柜式、集中机箱式和控制盒式安装，传感器的安装则是分布在各数据采集点，执行器的安装也分布在各控制输出执行点，而这些集中控制柜、箱、盒与传感器、执行器的联系则是以各种控制信号电缆，传感器、变送器屏蔽电缆建立连接关系，这样的安装结构造成现场控制电缆的复杂，信息往返重复传输的增多，安装建设的成本增高，维修、检修处理不方便，总体的成本费用较高。

而且由于这种控制资源的高度集中，使控制的危险性增大，一个小小的电路故障或器件失效可能造成整个系统的瘫痪与崩溃，因而使系统可靠性、稳定性、安全性以及自由度降低。由于现场信息往返传输较多，容易受到各种现场工业干扰，也促使系统的可靠性降低，故障率增多，系统可用性减小。

而本嵌入式网络控制平台系统，采取本地化的分布式、置(埋)入式就近控制部位安装，传感器本体与控制器本体一体化或者近距离的安装，控制器应用节点模块置入执行器本体，进行就地执行处理，所有的网络节点合理的分布嵌入在本地应用处理各需要处理点，由于这种特殊的分布式、置入式安装合理的，本地处理，传感器和控制器的捆绑、执行器和控制器的捆绑、并采用最先进的片上系统芯片(SOC)的集成，使得系统做到小型化、微型化、器件化使得控制模块节点更贴近控制客体、结合控制客体、配合控制客体，从而为更高级的机电一体融合奠定基础，使机电控制向着先进、合理、简单方向改进。由于本地控制处理的加强，使得大部分的控制应用需求功能、控制信息和数据得到就地处理，使得网络节点之间信息流动量小，信息的交换更加简洁、单纯，从而使现场安装的电缆降至最低，各网络节点模块之间只有简单的铜线(必要时换用光纤)电缆连接，或者根本没有线缆连接(无线RF射频的连接、蓝芽协议连接、红外协议连接)从而使现场安装成本降至最低，安装复杂也降低。这样的安装结构使得现场控制电缆简单、明快，信息往返传输的很少，安装建设的成本降低，维修、检修处理很方便，总体的成本费用减小。同时，由于节点模块的价格较低，可以做到冗余配置，双模块备份，一个节点模块的损坏，可以随时投入另一备份模块，从而使控制可靠性进一步提高，稳定性、安全性得到可靠保证。

因为有了最大限度合理的本地处理，传感器和控制器的捆绑，执行器和控制器的捆绑，使得控制系统做到了简洁、单纯、信息交换量减少，信息传输负载降低，通信控制流量也减少，这样使得控制数据和信息数据在网络节点之间，网络与网络之间交换过程中，必要的加密与解密、调制和解调、效验与确认、请求与应答等信息可靠性处理措施，实现方式和手段变得更加简单，从而使本控制平台具有了较高的可靠性、可用性。

而且这种控制的分散和本地化处理使得控制风险分散、控制危险分散，一个局部的部位的损坏只会使这个部位的控制对象停止工作，而整个系统仍然安全运行，整个系统不会造成崩溃，因为控制节点模块之间，只有网络信息和各种控制信息交换，而没有复杂的电的信号关联连接和信号接口、信号匹配，各模块之间是进行着独立的本地化处理，各模块之间不存在电的传输干扰、传输衰减、阻抗匹配、阻抗变换等复杂的电路处理工作，简单的网络连接，信号交换使得本嵌入式网络控制系统的效率得到很好的提高。

附图说明：1、嵌入式网络控制平台系统组成结构原理图说明：

如图1所示：本嵌入式网络控制平台，是在一个具体的网络环境下，以网络节点处理模块为基本单元，以物理层有形传输介质(铜线、光纤)无形传输介质(射频、红外、微波)等通信介质连接起来，并且在此之上建立MAC链路层及相应的链路层ID地址，进行该层的以太帧通信，以及网络层IP数据包之交换。而在此之上，以通信节点模块的汇聚、交换、路由功能，建立微控制网络(网格)之间 网际远程无连接IP通信包发送、包交换，进而在IP包发送、IP网络层通讯基础之上建立稳固TCP的面向连接的包发送、包交换、包路由，建立稳固的传输层通信链路。

图1所示的嵌入式网络控制平台，是在一个基本的Ethernet网段冲突域中，节点的个数较少，因此节点的通信碰撞概率较小，几乎忽略不计；另一方面由于改进了的通信帧结构的简洁小巧，故通信流量也较小，所以网段内通信净空间与净时间都非常充裕，不可能出现网络承载超负荷情况，因此本控制平台在这种节点较少的以太帧冲突域中，不需要对介质访问控制算法进行大的改进，对介质访问控制子层(MAC层)算法只需要考虑不同传输介质的特性影响，只需简单考虑介质访问的时间槽限制，使CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)的效率更高，使其在MAC层的通信避碰等待时间更小，从而较好的提高了本控制网络平台的控制效益，做到了基本链路MAC层的简洁、高效、可靠。

在图1中，需要说明的是网络通信节点模块，它是一个简易、简化的能在一定网络范围内作用的，一个用于控制用途的通讯、交换、路由节点单元，它起着本嵌入式“微控制网络”与网外其它网络(格)之间的联系与信息交换，网外控制连接，控制信息交换，INTERNET访问，远程控制访问，远程数据交换等网络信息路由交换作用，使本嵌入式网络控制平台能够平滑扩展，积木式叠加，形成一个整体的、大型的、协同计算、共享资源的嵌入式网络控制系统，从而对较复杂的、大型的控制任务也能胜任。它也是一个本网络控制平台的关键重要节点，是一个网络通信控制信息汇聚处理，分发的通信中心节点。而且资源管理与配置模块也可对它进行资源配置、访问。

2、节点处理模块内部结构原理说明

如图2所示：本节点处理模块采用高集成度的SOC系统芯片作为核心、运行嵌入式网络操作系统内核软件，外围设置本地处理、通信协议栈FLASH扩展存贮空间、配置与参数扩展FLASH存贮空间、动态资源下载扩展FLASH存贮空间、程序运行扩展RAM运行空间，以上组成本地应用程序处理结构，执行本地处理的各基本功能。

该模块设置有外部传感器输入变换接口，控制输出执行接口，以及网络通讯接口(可对本“微控制网络”内的应用节点模块之间进行通讯，同时也可对本“微控制网络”以外的其他网络节点模块进行远程访问和通讯，这些远程访问和通讯是通过网络通讯节点模块进行。)这是一个典型的没有集成本体传感器的本地应用节点模块(即传感器本体和模块本体不在一个模块节点上，传感器和本体控制处理模块分离放置)。

如图2所示：本节点也设置了自身的独立的电源管理变换模块，作为内部电源电压变换，同时设置了网络通讯接口冗于备份(即设计了两个互为备份的网络通讯接口)

3、节点模块内部组成结构原理之二的说明

如图3所示：它也是以高度集成的系统芯片SOC为核心，在核心系统的周围设计配置了一个整体的扩展FLASH存贮体，在此存贮体中，内含操作系统本地处理通信协议栈扩展FLASH空间，配置与参数扩展FLASH空间，以及系统动态资源下载后扩展FLASH存贮空间，同时设置程序运行扩展RAM空间，本节点模块最大的特点，就是适应机电集成嵌入控制，设计了在模块上集成植入本体传感器和复合立体传感(多种传感信息信号输出)这也就是一个典型的集成和植入本体传感器系统的专用节点模块(即传感器本体和模块本体集成在一个节点模块上，并把整个模块植入安装在需要控制的机电装置相应控制部位，减少信息和数据的重复流动，避免干扰和传输错误，而使本地应用处理、功能处理做到更好的稳定性和可靠性。达到简洁、方便、稳定、可靠的就近控制、靠近控制、植入安装，使控制与传感捆绑，控制和输入一体，控制和输出捆绑一体。

同时为使该节点模块不仅具有专用特色，而且也具有通用性，所以也设计了外部的传感输入变换接口。控制输出驱动附加电路，通讯网络接口(与图2的节点模块一样，配置了冗余的互为备份的网络通讯接口，以增加可靠性和模块整体通讯的稳定和安全)。4、SOC系统芯片内部结构原理的说明：

如图4所示：SOC系统芯片内部是一个典型的微计算机处理系统，内含高性能中央处理器单元CPU，作为核心系统，运行嵌入式网络操作系统“内核”软件。存贮系统部份有：操作系统本地处理协议栈FLASH存贮体、本地处理RAM运行空间，ROM和EPROM存贮体，组成芯片内存贮空间。其中FLASH存贮器有两部分，分别为：1、操作系统本地处理与通信协议栈FLASH存贮空间；2、资源组件模块下载后FLASH存贮空间。ROM存贮体为启动与初始化程序存贮与运行空间，EPROM为配置与参数存贮空间。RAM为操作系统和本地处理程序以及协议栈程序运行空间。

同时在CPU周围，配置设计必要的控制器、存贮访问控制器、通讯访问控制器、系统中断控制器、显示控制器等。

本SOC系统芯片具有两种方式的设计配置，即在系统芯片内安排两种配置，一种为内部不带资源下载后FLASH存贮空间。此种芯片只能作为一般应用节点模块的核心组成部份，不能单独自成系统。另一种是内部设计集成有资源下载后FLASH存贮体；这种SOC芯片可以独立作为单芯片系统使用，外围不需要配置任何其它附属芯片，只需在模块上增加各种驱动能力的功率器件，以及具有传感输入调理变换的集成器件。

具体实施方式：本发明项目实施例选择为最新型电动汽车(燃料电池电动汽车)的嵌入式网络综合控制，设计全自动嵌入式模块化结构网络控制系统，最新式燃料电动汽车是以氢气作为燃料能源，在特殊化合环境下产生电能，驱动马达电机带动车轮行驶，而这种新型电动汽车没有普通汽车的内燃发动机及其附属机构，没有方向盘、仪表盘，没有变速箱、离合器、传动轴、其结构简单，但是其控制机构的协调运行和智能要求却非常高，因为这种汽车是在四轮和多轮的每一轮轴上安装一台驱动电机，这样它的驱动动力分散在车底的不同位置，这时车辆的状态，比如正转、反转、转向、力距、转速等的控制协调配合、反馈就显得非常重要，(而一般目前已有的汽车综合控制系统是以汽车的目前结构装置设计的)。

本嵌入式模块结构网络控制平台，为这些新型电动汽车设计一种智能方向盘，去掉传统汽车的机械方向盘和附属机构，而采用类似于操纵游戏机一样的双握手柄进行各种驾驶控制，并且为这种燃料电池、电动汽车，设计了指导驾驶、帮助驾驶的智能显示屏，所有驾驶参数、驾驶帮助提示可在显示屏上表示出来，使驾驶者一目了然。这种电动汽车的转向要靠电脑智能装置“线传”控制驱动，需要高度的协调配合，特别是四个轮的驱动要高度智能化、网络化的协调控制装置，对分布在各个不同位置的智能传感器模块、驱动控制传感模块以及综合控制进行统一管理、统一协调、调度和运行，才能保证电动汽车的正常运行。然而，在目前所有的控制装置、工业控制计算机，PLC可编程控制器、单片机控制器都难以简洁、高效、低成本的实现这种高度网络化、高度智能化、高度协调控制的环境和全分部的就地嵌入式传感、嵌入式安装控制。而本嵌入式控制平台在汽车电动机控制系统中可方便构成一个微型嵌入式的网络系统，通过嵌入式网络操作系统和多协议通信网络的高度协调和合理实施控制流程，达到极佳的配置，从而使控制可靠性、安全性得到保证。能够取得较好的控制效果，这其中最大的特点就是智能网络化传感和本地处理。也就是就地控制处理，因而极大的节约和减少了信息采集数据和控制数据的无效传输，达到控制数据包短小精干，有利于调制和解调、有利于控制数据信息加密和解密，从而增加控制可靠性和稳定性、安全性。提高系统整体效率和高速处理。

本实施例的一个重要设计特点，就是可以利用本嵌入式网络模块化结构控制平台的性能特点，较好的设计电动汽车后轴随动系统以防止汽车安全隐患—侧翻，而电动汽车特点是，后轴两轮均有各自驱动电机带动，中间没有传统汽车的变速箱、万向节等硬传动，根据这种条件，利用本嵌入式网络控制平台灵活的网络化程序控制，能够使电动汽车的两后轮灵活的跟随前轮的方向变化，动态跟随变化，实现灵活的随动功能，从而较好的防止汽车侧翻。

电动汽车使用本嵌入式网络控制平台系统，利用本系统的控制特点，能够实现真正的类似于普通电器产品或者电脑产品的“线传”控制，对拖动原动力实现直接控制，省掉目前传动装置的过多转换桥接。

而目前广泛用于传统汽车综合控制的CAN局部总线现场控制系统，虽有其先进性，也有其局限性，因为该系统是一种比较封闭的局部总线系统，难于实现异种网络平台扩展、交互控制、资源共享、协同控制、远程控制，不能较好的适应INTERNET网络时代的需求，带有一定的缺点和不足。而多协议嵌入式网络控制平台，由于其既具有局部控制特征，又具有“网络直通车”效果显明的远程控制特征，因而具有比CAN更强的优势。

本实施例在设计上另一个特点完全分布式、嵌入式的安装。这些安装都是选在最佳控制点进行控制节点放置安装。从而达到最佳的控制效果，这些网络传感有电压传感、电流传感、电动机状态传感、电动机动作协调传感、制动传感、速度传感、电池状态传感、轮圈防抱死传感、轮胎气压传感等，本网络控制平台对这些智能传感模块的设计和开发考虑到新型电动汽车是载人的交通工具，其安全性、可靠性、稳定性应放在设计首要地位。

由于本网络控制平台固有的特点，更能适应上述新型电动汽车的特殊要求。当前在国内外关于普通汽车控制系统在安全性、可靠性、稳定性等方面的考虑逐渐增强，提出了不少的设计要求，但由于技术上和其他原因，安全性、可靠性方面，仍然有着考虑不周密，难以圆满的达到技术要求和不足，而本嵌入式网络控制平台在设计和搭建新型电动汽车嵌入式智能网络控制系统中，有针对性的对上述目前汽车控制系统缺陷和不足之处进行了自己的创新型设计、改进、提升，增加了网络模块的高级智能，实现网络模块控制的就地处理，自诊断、自调整，以及冗余配置，使网络控制模块在一定的条件范围内，自动隔离故障，自动修复被干扰、破坏的程序和流程，自动进入正常控制流程，能够起到智能维护的功能，最大限度的保障控制系统可靠、稳定、安全的长时间运行。本电动汽车综合控制设计方案，由于其嵌入式网络化模块结构带来的先进性能，以及微小型实时嵌入式构件化组件化网络操作系统软件的灵活伸缩动态配置与裁减性能，以及微小型实时嵌入式组件化、构件化网络操作系统软件的灵活伸缩、动态配置与裁减性能，得到多家电动汽车设计单位和厂商的注意和采用考虑。

Claims (7)

1. 由于控制平台本身的独有技术设计和构造特征，以及在软件技术方面的特殊技术设计和技术实现方式，从而使系统具有以下技术特征：
2. 1、在自动化控制领域，自动化控制平台产品领域，嵌入式的自动化控制领域形成独有基于多协议通讯、嵌入式、模块结构、网络控制、平台方式整体结构技术特点。
3. 2、在基于多协议通信、嵌入式、模块结构、网络控制、平台框架内，系统节点模块独有的内部结构设计和技术特征。
4. 3、在基于多协议通信、嵌入式、模块结构、网络控制、平台框架内，系统节点模块内核心器件SOC片上系统内部独有的技术组成与配置结构。
5. 4、在基于多协议通信、嵌入式、模块结构、网络控制、平台框架内，“资源与配置节点模块”独有的工作方式和软件运行方式。
6. 5、在基于多协议通信、嵌入式、模块结构、网络控制、平台框架内，独有的“参数简约描述传送”技术方式(即把各类参数分别封装在各自具有包头特征标记的简约数据包内，便于鉴别，分类发送，这样整个数据包短小精悍，发送接收均快捷可靠)。
7. 6、在基于多协议通信、嵌入式、模块结构、网络控制、平台框架内，独有的“网络地址映射”技术方式。即在每个应用节点模块内，都有一个资源构件、组件网络地址映射，访问该地址，即把该地址译码映射到所要访问的构件、组件软件资源所在的网络有效地址，在“资源节点模块”参与下，迅速将该资源构件、组件下载到本地处理器上运行，从而节约本地存贮资源和本地硬件资源。

   基于以上技术特征，特提出专利技术保护权利要求如下：

   权利要求①：在自动化控制领域，自动化控制平台产品领域，嵌入式自动化控制领域，嵌入式自动化控制平台产品领域，对“基于多协议通信嵌入式模块结构网络控制平台”中节点模块内部体系组成与设计结构予以专利保护。

   权利要求②：在自动化控制领域，自动化控制平台产品领域，嵌入式自动化控制领域，嵌入式自动化控制平台产品领域，对“基于多协议通信嵌入式模块结构网络控制平台”中集成了整体扩展FLASH存贮体和本体传感器与复合立体传感(多传感信号同时输出)的节点模块内部体系组成与设计结构予以专利保护。

   权利要求③：在自动化控制领域，自动化控制平台产品领域，嵌入式自动化控制领域，嵌入式自动化控制平台产品领域，对“基于多协议通信嵌入式模块结构网络控制平台”的“节点模块”中核心器件SOC片上系统级芯片内部体系组成与设计结构予以专利保护。

   权利要求④：在自动化控制领域，自动化控制平台产品领域，嵌入式自动化控制领域，嵌入式自动化控制平台产品领域，对“基于多协议通信嵌入式模块结构网络控制平台”系统工作原理、工作方式、软件运行方式全过程设计予以专利保护。

   权利要求⑤：在自动化控制领域，自动化控制平台产品领域，嵌入式自动化控制领域，嵌入式自动化控制平台产品领域，对“基于多协议通信嵌入式模块结构网络控制平台”的“资源与配置节点模块”独有的工作方式、工作原理、软件运行方式全过程予以专利保护。

   权利要求⑥：在自动化控制领域，自动化控制平台产品领域，嵌入式自动化控制领域，嵌入式自动化控制平台产品领域，对“基于多协议通信嵌入式模块结构网络控制平台”的“参数简约描述传送”独特的技术方式予以专利保护。

   权利要求⑦：在自动化控制领域，自动化控制平台产品领域，嵌入式自动化控制领域，嵌入式自动化控制平台产品领域，对“基于多协议通信嵌入式模块结构网络控制平台”的“网络地址映射”独特的技术方式予以专利保护。

   权利要求⑧：在自动化控制领域，自动化控制平台产品领域，嵌入式自动化控制领域，嵌入式自动化控制平台产品领域，对“基于多协议通信嵌入式模块结构网络控制平台”系统“总体组成结构设计”予以专利保护。

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