CN1573630A

CN1573630A - 通信控制装置

Info

Publication number: CN1573630A
Application number: CN 200410043324
Authority: CN
Inventors: 小野塚明弘
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2024-05-14
Also published as: JP2004356955A; JP4102991B2; CN100392542C

Abstract

本发明提供一种通信控制装置，用单一的通信线路连接具有计时计数器的输入装置及多个信息处理装置，多个信息处理装置，获得预先设定的传输权与输入装置通信，多个信息处理装置中的一个信息处理装置，具有借助从基准脉冲生成部来的基准脉冲复位并计时的同步计数器，在从基准脉冲生成部输出基准脉冲时不能获得传输权时，通过在获得传输权时，将同步计数器的内容写入输入装置的计时计数器，使计时计数器的内容与基准时间同步。在用单一的线路连接输入装置和多个信息处理装置的环境下，利用单一的基准脉冲生成部使输入装置的计时计数器与基准时间同步。

Description

通信控制装置

技术领域

本发明涉及通信控制装置，例如，涉及适合于监视或控制控制对象设备的监视控制系统的通信控制装置。

背景技术

通信控制装置配备有提取控制对象设备的设备数据的装置，以及基于该设备的数据进行监视设备或进行控制的多个信息处理装置，例如，用于发电站的监视控制系统。发电站的监视控制系统，在检测控制对象设备上发生的事件，例如，阀的开闭状态的变化的同时，利用计时计数器对该事件的发生时间进行计时，将事件的发生时间附加到事件内容当中作为状态数据(下面称之为SOE数据：Sequence of Event Data：事件数据顺序)暂时存储在输入装置中。然后，根据从输入装置来的SOE数据，在具有信息处理装置的监视控制装置上实行对发电站的运行监视，发生故障时的原因分析，或者设备的操作等。

在这种监视控制系统中，为了精度更高地对事件发生的时间进行计时，在各个输入装置的每一个上设置基准脉冲生成部，例如GPS接收装置，利用从该GPS接收装置来的基准脉冲，作为各个输入装置的计时计数器的基准时间，例如，使之与世界标准时间同步。

在这种情况下，由于按照输入装置的设置数增加GPS的接收装置的设置数，所以，为了抑制GPS接收装置的设置数的增加，将单一的GPS接收装置经由通信线路连接到多个监视控制装置上，利用该GPS接收装置的基准脉冲使SOE数据的事件发生时间与基准时间同步(例如，特开2003-58240号公报)。

不过，为了抑制GPS接收装置的设置数的增加，进而，减少监视控制装置和输入装置之间的通信线路数，可以考虑在将单一的GPS接收装置连接到多个监视控制装置中的一个监视控制装置上的同时，将各个监视控制装置和各个输入装置顺藤摸瓜式地连接到单一的通信线路上(下面称之为多支路连接)。

在这种多支路连接的情况下，一般地，为了防止从各监视控制装置来的帧数据在通信线路内发生冲突被撤消，设定在监视控制装置和输入装置之间允许通信的传输权，通过只有获得这种传输权的监视控制装置能够相对于输入装置传输帧数据，确保通信的可靠性。

在采用这种装置多支路连接的监视控制系统中，在利用单一的GPS接收装置使各输入装置的计时计数器与基准的时间同步的情况下，在利用GPS接收装置生成基准脉冲时如果没有获得传输权，该监视控制装置就不能使输入装置的计时计数器与基准时间一致。其结果是，计时计数器产生从基准时间的偏离，有不能对正确的事件的发生时间进行计时的危险。

发明内容

本发明的课题是，在用单一的线路将提取设备数据的输入装置和多个信息处理装置连接起来的环境下，利用单一基准脉冲生成部，使输入装置的计时计数器与基准时间同步。

为了解决上述课题，本发明的通信控制装置，其特征在于，它包括：具有计时时间的计时计数器、提取控制对象设备的状态信息、付与计时计数器的计时时间、作为状态数据暂时存储起来的输入装置，以及，提取输入装置的状态数据、进行设备的监视或控制的多个信息处理装置，利用单一的通信线路将输入装置和多个信息处理装置连接起来，多个信息处理装置获得预先设定的传输权，与输入装置通信，多个信息处理装置中的一个信息处理装置，具有利用从基准脉冲生成部来的基准脉冲复位并计时的同步计数器，在从基准脉冲生成部输出基准脉冲时不能获得传输权时，在获得传输权时，将同步计数器的内容写入输入装置的计时计数器。

即，由于信息处理装置的同步计数器，总是按照基准脉冲与基准时间同步，所以，不能获得传输权的期间的计时时间也和基准时间同步。从而，如果将同步计数器的内容原封不动地写入输入装置的计时计数器内的话，可以使计时计数器与基准时间同步。

在这种情况下，优选地，将在控制对象设备上发生的事件的内容(例如，阀的开闭状态的变化)，以及事件的发生时间对应起来的数据作为状态数据，即，作为SOE数据存储在输入装置中。借此，由于如果分析状态数据的话，就可以按照时序掌握事件的发生，例如在设备发生故障时，可以掌握故障的原因。

本发明的通信控制装置，配备有利用输入装置取得发电站等的设备(例如阀，温度传感器，压力传感器)的设备数据，基于该设备数据监视控制设备的多个监视控制装置，可以应用于由单一的通信线路将多个监视控制装置和输入装置连接起来的监视控制系统。在这种情况下，将上述信息处理装置作为监视控制措施，构成监视控制系统。

附图说明

图1是表示利用本发明的通信控制装置的监视控制系统的结构图。

图2是表示说明监视控制系统的动作的时间图的一个例子。

图3表示帧的数据结构的一个例子。

图4表示监视控制装置的进程通信装置(PIOP)的结构图。

图5表示输入装置的站(ST)的结构图。

图6表示输入装置的输入模块(DI)的结构图。

图7表示表示输入装置的站(ST)的另外一种结构图。

图8表示输入装置的输入模块(DI)的另外一种结构图。

图9表示说明监视控制系统的动作的时间图的另外一个例子。

图中：1监视控制系统，2发电站，10、12监视控制装置，14、16输入装置，18通信线路，20进程通信装置(PIOP)，21同步计数器，22GPS接收装置，26中继计数器，38、39计时计数器，32阀，34温度传感器

具体实施方式

(实施形式1)

下面，参照附图说明利用本发明的通信控制装置的监视控制系统的第一种实施形式。图1是监视控制系统的结构图，图2是表示监视控制系统的动作的时间图。

首先，参照图1说明监视控制系统的总体结构。监视控制系统1，监视或控制发电站2等的设备。监视控制系统，由具有信息处理装置的监视控制装置10、12，输入装置14、16等构成，设置在室内。监视控制装置10、12，以及输入装置14、16，由单一的通信线路18多支路连接。

监视控制装置10，包括配备有中央处理器(下面称之为CPU)18和同步计数器21的进程通信装置(下面称之为PIOP)20，用于分析发电站2的设备的故障原因等。监视控制装置12包括CPU19、PIOP23，生成用于操作发电站2的设备的指令。在监视控制装置10、12中，获得预先设定的传输权的装置作为主导装置与输入装置14、16通信，其中的另一个作为从属装置待机。

在这种监视控制装置10、12中，只有监视控制装置10与单一的GPS接收装置22连接。GPS接收装置22经由GPS电缆24连接到配备在监视控制装置10的PIOP20上的同步计数器21上。此外，GPS接收装置22，起着基准脉冲生成部的作用，接收从卫星来的信号，例如每一分钟(60000ms)生成与世界标准时间(下面称之为基准时间)同步的基准脉冲。

输入装置14，包括具有中继计数器26的站(下面称之为ST)27，输入模块(下面称之为DI)28、30。DI28具有计时计数器38，连接到作为发电站2的进程输入组之一的阀32上。此外，DI30具有计时计数器39，连接到温度传感器34上。输入装置16，由ST31、ST31，连接到压力传感器36上的DI33，连接到流速传感器37上的DI35等构成。这种输入装置14、16，被设定为在平时作为从属装置处于待机状态，只有从监视控制装置10、12接收到帧数据时，才传输响应数据。

此外，各个计数器，例如，同步计数器21，中继计数器26，计时计数器38、39，由60000进位计数器构成。所谓60000进位计数器是周期性地从0一直计数到59999的计数器。

下面，以在取得阀35的SOE数据时的情况作为一个例子，说明这样构成的监视控制系统1的动作。当在阀32上发生事件时，例如，由DI28判定阀32关闭时，将事件发生时间付与该发生的状态信息，即事件内容，将状态数据，即SOE数据存储在DI28内。

另一方面，当监视控制装置10获得传输权与输入装置14通信时，由监视控制装置10经由ST27提取DI28的SOE数据。由监视控制装置10分析提取的SOE数据。从而，按时序掌握在阀32上发生的事件内容。同样地，在监视控制装置12获得传输权时，由监视控制装置12提取DI28的SOE数据。

下面，用图2所述的时间图说明这种监视控制系统的通信控制。如图2所示，横轴表示经过的时间。此外，纵轴的上层部分从最上层起，依次表示PIOP20的线路输出a，PIOP23的线路输出b，ST27的线路输出c，ST3 1的线路输出d的时间图。此外，在它们的下层部分上，依次表示GPS接收装置的输出e，同步计数器21的计数值f，中继计数器26的计数值g，时间计数器38的计数值h，计时计数器39的计数值i的时间图。

首先，参照图2的时间图a～d，说明监视控制装置10从输入装置14取得SOE数据的通信控制。当监视控制装置10获得传输权时，PIOP20，将要求取得SOE数据的命令帧40传输到ST27，从ST27接收付与SOE数据的响应帧41。其次，PIOP20将命令帧42传输到ST31，从ST31接收响应帧。借此，监视控制装置10，从输入装置14取得SOE数据。当取得SOE数据完毕时，PIOP20将传输权释放帧44传输给PIOP23，即，监视控制装置12。

由于接收到传输权释放帧44的监视控制装置12获得传输权，所以，PIOP23将命令帧45传输给ST27，从ST27接收响应帧46。其次，PIOP23将命令帧47传输给ST31，从ST31接收响应帧48。借此，监视控制装置12从输入装置14取得SOE数据。当取得SOE数据完毕时，通过PIOP23将传输权释放帧47传输给PIOP20，重复SOE数据的获取。此外，在监视控制装置10、12从输入装置16取得SOE数据时，利用同样的控制步骤获取。

不过，当利用GPS接收装置22生成基准脉冲5时，当监视控制装置10获得传输权时，每生成一次基准脉冲5，都将计时计数器38、39复位，与基准时间同步。但是，利用GPS接收装置22生成基准脉冲时，除非监视控制装置10获得传输权，否则不能使计时计数器38、39同步。例如，如图2的时间图e～i所示，生成基准脉冲5时，PIOP20不能获得传输权释放帧。从而，同步计数器21被基准脉冲5复位，与基准时间同步，但由于中继计数器26及同步计数器38、39不被复位，所以相对于基准时间产生偏移。

因此，参照图2说明使中继计数器26、同步计数器38、39与基准时间同步的控制步骤。如图2所示，在利用GPS接收装置22生成基准脉冲5时，监视控制装置10未获得传输权时，按照基准脉冲5，将同步计数器21复位，在同步计数器21进行累加计数。然后，与监视控制装置10获得传输权的同时，PIOP20向ST27，ST31传输付与同步计数器21的计数值55的计数器同步帧50。借此，将同步计数器21的计数值55写入到中继计数器26的内容中。其次，在将中继计数器26的计数值57写入到计时计数器38的内容中的同时，将计数值61写到计时计数器39的内容上。借此，同步计数器21，中继计数器26，计时计数器38、39的各个计数值全部相同。

即，根据本实施形式，由于监视控制装置10的同步计数器21总是随着基准脉冲5与基准时间同步，所以，在不能获得传输权期间的计数值也与基准时间同步。从而，如果原封不动地将同步计数器21的计数值写入中继计数器26，将写入的中继计数器26的内容写入计时计数器38、39的话，计时计数器38、39与同步计数器21的内容同一。其结果是，可以使计时计数器38、39与基准时间同步。

上面，根据第一种实施形式，说明了应用本发明的监视控制系统，这里，利用图3至图6说明利用本实施形式的帧数据的帧结构，以及PIOP20，ST27，DI28的详细结构。此外，PIOP23，与从PIOP20中除掉同步计数器21的结构相同，ST31与ST27的结构相同，此外，DI30、33、35，与DI28结构相同，故而省略其说明。

现参照图3说明帧数据的帧结构。帧数据4，在通信线路18内传送，例如，用于命令帧，响应帧，主导权的释放帧，计数器同步帧等。如图3所示，帧数据4，从最前面开始，依次由标志区域200，传输源节点区域202，传输端部节点区域203，地址区域204，控制数据区域205，数据长区域206，数据区域208构成。在标志区域200内存储表示帧的开始的标志。在传送源节点区域202中，存储传输源节点编号。所谓节点编号，是用于指定连接到通信线路18上的装置的编号，例如，在本实施形式中，将PIOP20的节点编号设定为0，PIOP23的节点编号设定为1，ST27的节点编号设定为2，ST31的节点编号设定为3。在传输端部节点区域203，存储传输端部节点编号。在地址区域204中，若在命令帧的情况下，存储传输端部节点的地址，另一方面，若在响应帧的情况下，存储传输源节点的地址。在控制数据区域205内，存储显示帧的种类的识别数据。在数据长区域206中，存储数据长度，在数据区域208内，存储数据，例如计数值。

下面，参照图4说明PIOP20的详细结构。如图4所示，PIOP20，由同步计数器21，传输控制器56，双通道RAM传输缓冲器58，接收控制器60，双通道RAM接收缓冲器62，与CPU18独立动作的MPU64，ROM68，双通道RAM80，传输接收驱动器74等构成。

开始，先说明利用PIOP20进行的命令帧的传输步骤。首先，利用MPU62将命令帧写入传输缓冲器58，同时，向配备在传输控制器56的传输起动寄存器56a写入传输要求。其次，利用传输控制器56将选择器72选择在传输缓冲器58侧，同时，相对于传输接收驱动器74输出传输许可指令。然后，传输缓冲器58的命令帧，经由选择器72被输入到变换部73内，从并行数据变换成串行数据。经过变换的命令帧，由传输接收缓冲器74经由通信线路18传输到输入装置14、16。

其次，对利用PIOP20进行的命令帧的接收步骤进行说明。首先，由输入装置14、16传输的响应帧，由传输接收驱动器74经由通信线路接收。其次，与所接收的响应帧同步的接收时钟，基于由时钟生成部78生成的接收时钟，利用变换部76将响应帧从串行数据变换成并行数据。经过变换的响应帧由接收控制器60识别标志，写入到接收缓冲器62。当响应帧的接收完毕时，从接收控制器60对MPU64发出中断要求。然后，利用MPU64进行响应帧的节点编号与ROM68的节点编号68a对比，当对比的节点编号一致时，将响应帧写入RAM80。被写入的响应帧根据从CPU18来的要求，以后入先出的方式读出最新的帧。

进而，对利用PIOP20进行的计数器同步帧的传输步骤进行说明。计数器同步帧，只从连接GPS接收装置22的监视控制装置10输出。首先，利用GPS接收装置22以1分钟的间隔生成基准脉冲，输入到同步计数器21和传输控制器56。同步计数器21被输入的基准脉冲复位，按照从时钟生成部59以1ms的间隔生成的时钟累加计数。此外，传输控制器56，在基准脉冲输入时，判断监视控制装置10是否处于能够传输的状态。所谓能够传输的状态，是指获得传输权，并且除去从命令帧传输开始到响应帧接收完毕的状态。当判断为处于能够传输的状态时，利用传输控制器56，选择器72选择同步计数器21侧，同时，将同步计数器21的内容(计数值)存储到计数器同步帧的数据区域208内。然后，计数器同步帧经由选择器72，变换部73，传输接收驱动器74向ST27，ST31传输。另一方面，在判断为不能传输的状态时，传输控制器56处于计数器同步帧的传输的待机状态，同时，同步计数器21继续累加计数。然后，当变成能够传输的状态时，将同步计数器21的计数值付与计数器同步帧，将所付与的计数器同步帧对ST27，ST31输出。

下面参照图5说明ST27的详细结构。如图5所示，ST27，由中继计数器26，传输控制器84，双通道RAM的传输缓冲器86，接收控制器88，双通道RAM的接收缓冲器90，MPU90，ROM92，双通道RAM94，传输接收驱动器95，总线控制器主导装置96等构成。

开始，先说明由ST27进行的命令帧的接收步骤。首先，PIOP20等传输的命令帧，由传输接收驱动器95经由通信线路18接收。所接收的命令帧根据由时钟生成部98生成的接收时钟，利用变换部100从串行数据变换成并行数据。进行变换的响应帧，由接收控制器88识别标志，写入接收缓冲器90。响应帧的接收完毕时，从接收控制器88对MPU发出中断要求。然后，当响应帧的节点编号与ROM92的节点编号92a一致时，MPU90经由总线从符合命令帧的地址的DI28或DI30读出SOE数据，付与读出的SOE数据，生成响应帧。

其次，说明利用ST27进行的响应帧的传输步骤。首先，利用MPU90生成响应帧，将所生成的响应帧写入传输缓冲器86，同时，将传输要求写入传输控制器84的传输起动寄存器84a。然后，在将传输许可指令从传输控制器84输出到传输接收驱动器95时，传输缓冲器86的响应帧由变换部87从并行数据串行数据之后，利用传输接收驱动器95经由通信线路18传输到PIOP20等内。

进而，说明利用ST27进行的计数器同步帧的接收步骤。首先，从PIOP20传输的计数器同步帧，由传输接收驱动器95经由通信线路18接收之后，利用接收控制器88识别接收。所接收的计数器同步帧的计数值，由配备在接收控制器88的计数值判别部88a判别之后，写入中继计数器26内。被写入的中继计数器26，基于从时钟生成部102来的以1ms的间隔生成的时钟，从该写入的值开始进行累加计数。然后，中继计数器26的计数值，按照从MPU90来的指令，由总线控制器主导装置96，经由总线104对DI28，DI30进行传输。

下面，参照图6说明DI28的详细结构。如图6所示，DI28由计时计数器38，DI输入部106，具有存储装置功能的锁存器108、110，变化判断部112，总线控制器从属装置116等构成。

开始，先说明利用DI28取得SOE数据的步骤。首先，将阀32的状态信息以规定的间隔输入到DI输入部106。由变化判断部112检测出所输入的状态信息的变化，即，事件的发生。例如，通过变化判断部112检测出阀32从开态向闭态变化。当检测出事件发生时，由变化判断部112将闩脉冲输出到锁存器108、110。利用该闩脉冲由锁存器108将计时计数器38的计数值闭锁的同时，利用锁存器110将从DI输入部106来的状态信息，即事件的内容闭锁。然后，当有从ST27来的引导要求时，分别用总线控制部116分别读出锁存器108的计数值和锁存器110的事件内容，作为状态数据。即SOE数据，对ST27进行传输。

其次，说明将DI28的计时计数器38与基准时间同步的动作步骤。从ST27输出的中继计数器26的计数值，经由总线104输入到总线控制器从属装置116之后，由总线控制器从属装置116写入到计时计数器38内。然后，计时计数器38从该写入的值开始随着时钟生成部114的时钟，以1ms为间隔累加计数。从而，由于计时计数器38的内容与中继计数器26相同，所以，使计数计数器38与基准时间同步。

(实施形式2)

下面，参照图7至图9对利用本发明的通信控制装置的监视控制系统的第二种实施形式进行说明。图7是站(ST)的另外一种结构图，图8是模块(DI)的另外一种结构图，图9是表示说明监视控制系统的另外的动作的时间图。本实施形式与第一种实施形式的不同之处在于，在计数器同步帧被ST27接收时，ST27的中继计数器26的计数值复位并计时，已经计时的计数值返回零时，将计时计数器38复位。

如图7所示，与图5的ST27的不同之处在于，除连接ST27与DI28、30的总线104之外，还配置复位脉冲线124，进而，将中继计数器26经由零判断部122连接到复位脉冲线124上。此外，如图8所示，与图6的DI28的不同之处在于，去掉连接总线控制器从属装置116和计时计数器38的配线，进而，将计时计数器38连接到复位脉冲线24上。

下面参照图9说明这样构成的ST27a，DI28a的动作。当由零判断部122判断成中继计数器26的计数值为零时，复位脉冲经从零判断部122经由复位脉冲线124被输入到计时计数器38内，将计时计数器38的计数值130复位。

即，由于利用计数器同步帧50使ST27的中继计数器26与基准时间同步，所以，如果与中继计数器26变成零的同时，将计时计数器38复位的话，可以使计时计数器38的计数开始时刻，与利用GPS接收装置22生成的基准脉冲51的时刻重合。

上面，基于第一种及第二种实施形式说明了将根据本发明的通信控制装置应用于监视控制系统的例子，但本发明的通信控制装置，也可以应用于各种产业、信息分析领域。

此外，作为基准脉冲生成部，说明了使用GPS接收装置22的例子，但也可以代替GPS接收装置，利用内置于监视控制装置10的计算机内的内部时钟。如果这样的话，利用DI28、30判断的事件的发生时间不能与世界标准时间相一致的计时，但仍然可以掌握关于各DI中之间的事件发生时间的时间差，可以简化时序分析事件发生用的监视控制系统的结构。

此外，为了便于说明，说明了将两个监视控制装置和两个输入装置连接到通信线路上的例子，但可以适当地增加监视控制装置和输入装置的数目。

根据本发明，在利用单一线路将提取设备数据的输入装置和多个信息处理装置连接起来的环境中，利用单一的基准脉冲生成部可以使输入装置的计时计数器与基准时间同步。

Claims

1、一种通信控制装置，包括：具有计时时间的计时计数器、提取控制对象设备的状态信息、付与计时计数器的计时时间、作为状态数据暂时存储起来的输入装置，以及，提取该输入装置的状态数据、进行前述设备的监视或控制的多个信息处理装置，利用单一的通信线路将前述输入装置和前述多个信息处理装置连接起来，其特征在于，

前述多个信息处理装置，获得预先设定的传输权，与前述输入装置通信，前述多个信息处理装置中的一个信息处理装置，具有利用从基准脉冲生成部来的基准脉冲复位并计时的同步计数器，在从前述基准脉冲生成部输出基准脉冲时不能获得前述传输权时，在获得前述传输权时，将前述同步计数器的内容写入前述输入装置的计时计数器。

2、如权利要求1所述的通信控制装置，其特征在于，前述状态数据对应于在控制对象设备内发生的事件的内容，以及该事件发生的时间。