CN201673402U - 一种分散控制系统的控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种分散控制系统的控制器，包括：包含以太网口的主CPU；用于接收现场数据并通知所述主CPU读取的从CPU；所述主CPU通过总线与从CPU相连，通过所述总线从所述从CPU读取现场数据，及发送控制命令和配置信息给所述从CPU；通过所述以太网口将所述现场数据上传给主控工作站，并接收主控工作站下发的所述控制命令和配置信息。本实用新型可以提高对现场数据的采集、记录和处理能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及控制领域，尤其涉及一种分散控制系统的控制器。
背景技术
在自动化的许多领域，有效性和实时性的要求越来越高。在DCS(分散控制系统)中，DPU(分散处理单元)是整个系统中最重要的组成部分。但是，当前的DPU的某些方面已经满足不了新的应用的要求，比如速度比较慢、功耗大、不易于维护。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种分散控制系统的控制器，可以提高对现场数据的采集、记录和处理能力。
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种分散控制系统的控制器，包括：包含以太网口的主CPU；
用于接收现场数据并通知所述主CPU读取的从CPU；
所述主CPU通过总线与从CPU相连，通过所述总线从所述从CPU读取现场数据，及发送控制命令和配置信息给所述从CPU；通过所述以太网口将所述现场数据上传给主控工作站，并接收主控工作站下发的所述控制命令和配置信息。
进一步地，所述从CPU包括：单片机；
双口RAM，通过所述总线与所述主CPU相连，从主CPU接收所述控制命令和配置信息，以及供所述主CPU读取所述现场数据；
复杂可编程器件CPLD控制逻辑单元，与所述单片机相连，将所述现场数据发送给所述单片机；通过所述总线与所述主CPU相连，从所述主CPU接收所述控制命令，并发送给所述单片机；
所述单片机与所述双口RAM和所述CPLD控制逻辑单元相连，将所述现场数据保存进所述双口RAM，并通过所述CPLD控制逻辑单元通知所述主CPU读取；当收到所述控制命令时，从所述双口RAM读取所述控制命令和配置信息发送；
485转换模块，与所述CPLD控制逻辑单元和单片机相连，通过485总线接收所述现场数据，进行格式转换后发送给所述CPLD控制逻辑单元；从所述单片机接收所述控制命令和配置信息，进行格式转换后通过485总线发送。
进一步地，所述从CPU还包括：GPS模块；
所述主CPU通过串口和GPS模块相连，通过所述GPS模块接收卫星信号同步时间信号。
进一步地，所述从CPU还包括：
用于存储所述单片机程序的程序存储器；
用作缓存的静态随机存储器。
进一步地，所述CPLD控制逻辑单元包括：
用于接收所述现场数据并处理后发送给所述单片机的485数据处理子单元，与所述485转换模块及所述单片机相连；
用于控制所述双口RAM的双口RAM控制逻辑子单元；
用于通知主CPU读取及发送所述控制命令给所述单片机的CPU控制命令交换逻辑子单元；
用于控制所述双口RAM控制逻辑子单元和CPU控制命令交换逻辑子单元的总线接口逻辑子单元，通过所述总线和所述主CPU相连。
进一步地，所述的控制器还包括：
用于供所述主CPU读写数据的掉电保存铁电存储器，通过所述总线和所述主CPU相连；
所述CPLD控制逻辑单元还包括：用于控制所述掉电保存铁电存储器的铁电控制逻辑子单元，和所述总线接口逻辑子单元相连。
进一步地，所述CPLD为EPM3128芯片。
进一步地，所述主CPU包含的以太网口包括第一、第二以太网口。
进一步地，所述总线是PC104/ISA总线。
本实用新型能够增大对现场数据的采集量，缩短扫描周期，提高系统的可靠性和稳定性，进而方便上层管理层对整个系统的管理，比如系统报警、趋势显示及系统诊断等功能，提高了系统的处理能力，同时降低了功耗。
附图说明
图1是实施例一的分散控制系统的控制器的示意框图；
图2是实施例一的CPLD控制逻辑单元的示意框图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本实用新型的技术方案进行更详细的说明。
需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本实用新型的保护范围之内。
实施例一，一种分散控制系统的控制器，如图1所示，包括：包含以太网口的主CPU；
用于接收现场数据并通知所述主CPU读取的从CPU；
所述主CPU通过总线与所述从CPU相连，通过所述总线从所述从CPU读取现场数据，及发送控制命令和配置信息给所述从CPU；通过所述以太网口将所述现场数据上传给主控工作站，并接收主控工作站下发的所述控制命令和配置信息。
由上述可知，本实施例的控制器可以通过485总线完成对现场数据，比如各种I/O模块前端数据和状态信息的采集及数据格式的转换；还可以通过以太网口送至主控工作站。
本实施例中，所述主CPU可以但不限于为标准的3.5寸的工业主板，处理器主频是500MHz。整个控制器可以通过一个底座板子和485总线相连，完成对现场各种I/O模块的数据交换和控制命令的传输。
本实施例中，所述主CPU包含的以太网口可以包括第一、第二以太网口；也就是说，所述主CPU可以通过两个冗余以太网口与主控工作站进行通信，主控工作站通过这两个以太网口实现对从CPU的控制命令和配置信息的下传以及现场数据的采集工作；还可以通过控制命令要求所述从CPU上传配置信息；所述从CPU接收到要求上传配置信息的控制命令后，通知主CPU读取要求上传的配置信息；主CPU通过所述总线从所述从CPU读取后，通过所述以太网口发送给所述主控工作站。
本实施例中，所述总线可以但不限于是PC104/ISA总线。
本实施例中，所述从CPU如图1所示，具体可以包括：单片机；
双口RAM，通过所述总线与所述主CPU相连，从主CPU接收所述控制命令和配置信息，以及供所述主CPU读取所述现场数据；
复杂可编程器件CPLD控制逻辑单元，与所述单片机相连，将所述现场数据发送给所述单片机；通过所述总线与所述主CPU相连，从所述主CPU接收所述控制命令，并发送给所述单片机；
所述单片机与所述双口RAM和所述CPLD控制逻辑单元相连，将所述现场数据保存进所述双口RAM，并通过所述CPLD控制逻辑单元通知所述主CPU读取；当收到所述控制命令时，从所述双口RAM读取所述控制命令和配置信息发送；
485转换模块，与所述CPLD控制逻辑单元和单片机相连，通过485总线接收所述现场数据，进行格式转换后发送给所述CPLD控制逻辑单元；从所述单片机接收所述控制命令和配置信息，进行格式转换后通过485总线发送。
所述485转换模块可以实现信号的格式转换，485信号具有较强的抗干扰性能以及传输距离远等优点。
本实施例中，所述从CPU还可以包括：GPS模块；
所述主CPU通过串口和GPS模块相连，通过所述GPS模块接收卫星信号同步时间信号，从而实现整个系统时间的同步。
本实施例中，所述从CPU还可以包括：
用于存储所述单片机程序的程序存储器，可以但不限于为一个电可擦可编程只读存储器EEPROM。
本实施例中，所述从CPU还可以包括：
用作缓存的静态随机存储器SRAM。
本实施例中，所述CPLD控制逻辑单元如图2所示，具体可以包括：
用于接收所述现场数据并处理后发送给所述单片机的485数据处理子单元，与所述485转换模块及所述单片机相连；
用于控制所述双口RAM的双口RAM控制逻辑子单元；
用于通知主CPU读取及发送所述控制命令给所述单片机的CPU控制命令交换逻辑子单元；
用于控制所述双口RAM控制逻辑子单元和CPU控制命令交换逻辑子单元的总线接口逻辑子单元，通过所述总线和所述主CPU相连。
从485总线上接收到现场数据经过485转换模块转换后，经由所述CPLD控制逻辑单元中的485数据处理子单元处理后，送至所述单片机，再由所述单片机送至所述双口RAM，主CPU通过所述总线从所述双口RAM中读取。同样，上位机的控制命令、配置信息等通过所述总线送至所述双口RAM，再由所述CPLD控制逻辑单元中的CPU控制命令交换逻辑子单元通知所述单片机从所述双口RAM中读取，经由485转换模块送至485总线。
本实施例中，所述控制器还可以包括：
用于供所述主CPU读写数据的掉电保存铁电存储器，通过所述总线和所述主CPU相连；
所述CPLD控制逻辑单元还可以包括：
用于控制所述掉电保存铁电存储器的铁电控制逻辑子单元，和所述总线接口逻辑子单元相连。
所述主CPU通过所述总线接口逻辑子单元要求读写所述掉电保存铁电存储器，所述铁电控制逻辑子单元控制所述铁电控制掉电保存铁电存储器，供所述主CPU通过所述总线读写，从而实现重要数据的掉电存储。
本实施例中，所述CPLD可选用ALTERA公司的EPM3128芯片；CPLD控制逻辑单元是整个从CPU设计中核心模块之一。数据的接收、分析、处理、发送，总线对铁电存储器和双口RAM的控制都是通过CPLD中的内部逻辑来实现。
本实施例的控制器可以完成以下功能：
(1)从CPU接收I/O模块经由底板上485总线传送过来的数据，并通过PC104/ISA总线或其它总线传送给主CPU。
(2)从CPU通过PC104/ISA总线接收主CPU的控制命令和配置信息，并通过485总线发送到I/O模块以控制其工作状态。
(3)主CPU通过提供并口控制从CPU上的GPS模块，实现系统的时间同步。
(4)主CPU通过PC104/ISA总线或其它总线通过CPLD控制逻辑单元中的铁电存储器控制逻辑子单元实现数据在掉电保存铁电存储器中的存储。
主CPU与CPLD控制逻辑单元之间控制命令的传输以及对掉电保存铁电存储器、双口RAM的读写操作都通过PC104/ISA总线或其它总线实现。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本实用新型的各模块可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，可以将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本实用新型不限制于任何特定的硬件结合。
当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型的权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种分散控制系统的控制器，其特征在于，包括：
包含以太网口的主CPU；
用于接收现场数据并通知所述主CPU读取的从CPU；
所述主CPU通过总线与从CPU相连，通过所述总线从所述从CPU读取现场数据，及发送控制命令和配置信息给所述从CPU；通过所述以太网口将所述现场数据上传给主控工作站，并接收主控工作站下发的所述控制命令和配置信息。
2.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述从CPU包括：
单片机；
双口RAM，通过所述总线与所述主CPU相连，从主CPU接收所述控制命令和配置信息，以及供所述主CPU读取所述现场数据；
复杂可编程器件CPLD控制逻辑单元，与所述单片机相连，将所述现场数据发送给所述单片机；通过所述总线与所述主CPU相连，从所述主CPU接收所述控制命令，并发送给所述单片机；
所述单片机与所述双口RAM和所述CPLD控制逻辑单元相连，将所述现场数据保存进所述双口RAM，并通过所述CPLD控制逻辑单元通知所述主CPU读取；当收到所述控制命令时，从所述双口RAM读取所述控制命令和配置信息发送；
485转换模块，与所述CPLD控制逻辑单元和单片机相连，通过485总线接收所述现场数据，进行格式转换后发送给所述CPLD控制逻辑单元；从所述单片机接收所述控制命令和配置信息，进行格式转换后通过485总线发送。
3.如权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述从CPU还包括：
GPS模块；
所述主CPU通过串口和GPS模块相连，通过所述GPS模块接收卫星信号同步时间信号。
4.如权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述从CPU还包括：
用于存储所述单片机程序的程序存储器；
用作缓存的静态随机存储器。
5.如权利要求2到4中任一项所述的控制器，其特征在于，所述CPLD控制逻辑单元包括：
用于接收所述现场数据并处理后发送给所述单片机的485数据处理子单元，与所述485转换模块及所述单片机相连；
用于控制所述双口RAM的双口RAM控制逻辑子单元；
用于通知主CPU读取及发送所述控制命令给所述单片机的CPU控制命令交换逻辑子单元；
用于控制所述双口RAM控制逻辑子单元和CPU控制命令交换逻辑子单元的总线接口逻辑子单元，通过所述总线和所述主CPU相连。
6.如权利要求5所述的控制器，其特征在于，还包括：
用于供所述主CPU读写数据的掉电保存铁电存储器，通过所述总线和所述主CPU相连；
所述CPLD控制逻辑单元还包括：用于控制所述掉电保存铁电存储器的铁电控制逻辑子单元，和所述总线接口逻辑子单元相连。
7.如权利要求2到4中任一项所述的控制器，其特征在于：
所述CPLD为EPM3128芯片。
8.如权利要求1到4中任一项所述的控制器，其特征在于：
所述主CPU包含的以太网口包括第一、第二以太网口。
9.如权利要求1到4中任一项所述的控制器，其特征在于：
所述总线是PC104/ISA总线。
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