CN204390023U - 一种工业控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工业控制系统，所述系统为支持MODBUS-RTU协议的系统，包括：N个控制模块、通讯管理模块和上位机；N为正整数；通讯管理模块与N个控制模块通过第一串行总线连接，以从N个控制模块处读取并存储模块参数数据；上位机与通讯管理模块通过第二串行总线连接，以从通讯管理模块处读取模块参数数据，并发送控制指令至通讯管理模块，以通过通讯管理模块转发控制指令至N个控制模块。本实用新型提供的提供工业控制系统用以解决现有技术中存在的系统响应慢，传输效率低的技术问题。实现了提高上位机对用户操作的响应速度和整个系统的数据传输效率的技术效果。

Description

一种工业控制系统

技术领域

本实用新型涉及工业控制技术领域，尤其涉及一种工业控制系统。

背景技术

当前基于MODBUS-RTU协议的工业控制系统，将现场仪表、仪器作为最底层的通讯对象。现场仪表、仪器与上位机间为单向通讯，现场仪表和仪器各占用一个地址，各自采集所需数据，等待上位机读取，同时接收上位机发送的命令，但是不能主动将数据发送给上位机。上位机则轮流查询各个仪表、仪器采集到的数据，同时接收用户的操作，并将这些操作解析为命令后发送给各个模块。

然而，当上位机控制的仪表和仪器数量较多时，上位机需要不断从现场仪表、仪器读取数据，并进行大量的、频繁的数据计算校验，还需要进行命令解析等计算，导致系统响应慢，传输效率低。

也就是说，现有技术中的工业控制系统中，上位机不仅需要从各现场仪表、仪器读取数据，还需要进行大量的数据计算和命令解析，存在系统响应慢，传输效率低的技术问题。

实用新型内容

本实用新型通过提供一种工业控制系统，解决了现有技术中的工业控制系统，由于上位机不仅需要从各现场仪表、仪器读取数据，还需要进行大量的数据计算和命令解析，存在的系统响应慢，传输效率低的技术问题。

本申请实施例提供了如下技术方案：

一种工业控制系统所述系统为支持MODBUS-RTU协议的系统，所述系统包括：

N个控制模块、通讯管理模块和上位机；N为正整数；

所述通讯管理模块与所述N个控制模块通过第一串行总线连接，以从所述N个控制模块处读取并存储模块参数数据；

所述上位机与所述通讯管理模块通过第二串行总线连接，以从所述通讯管理模块处读取所述模块参数数据，并发送控制指令至所述通讯管理模块，以通过所述通讯管理模块转发所述控制指令至所述N个控制模块。

可选的，所述第一串行总线和所述第二串行总线均为RS485总线。

可选的，所述通讯管理模块包括两个RS485总线接口，所述两个RS485总线接口分别与所述上位机和所述N个控制模块连接。

可选的，所述通讯管理模块上设置有显示屏，以使所述通讯管理模块能显示所述N个控制模块的通讯地址。

可选的，所述通讯管理模块上设置有发送器，以将所述模块参数数据发送至所述上位机。

可选的，所述N个控制模块具体为：工业仪表和/或工业仪器。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例提供的工业控制系统，在上位机和控制模块之间增加通讯管理模块，将工业控制系统由两级结构改为三级结构，通过通讯管理模块读取N个控制模块的模块参数数据并保存，上位机直接一次性批量读取通讯管理模块保存的数据，并向通讯管理模块发送指令，减少了上位机去各个控制模块读取数据，并校验数据所占用的计算量，从而提高上位机对用户操作的响应速度和整个系统的数据传输效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中工业控制系统的结构图；

图2为现有技术中工业控制系统的结构图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种工业控制系统，解决了现有技术中的工业控制系统，由于上位机不仅需要从各现场仪表、仪器读取数据，还需要进行大量的数据计算和命令解析，存在的系统响应慢，传输效率低的技术问题。实现了提高上位机对用户操作的响应速度和整个系统的数据传输效率的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供技术方案的总体思路如下：

本申请提供一种工业控制系统，所述系统为支持MODBUS-RTU协议的系统，所述系统包括：

N个控制模块、通讯管理模块和上位机；N为正整数；

所述通讯管理模块与所述N个控制模块通过第一串行总线连接，以从所述N个控制模块处读取并存储模块参数数据；

所述上位机与所述通讯管理模块通过第二串行总线连接，以从所述通讯管理模块处读取所述模块参数数据，并发送控制指令至所述通讯管理模块，以通过所述通讯管理模块转发所述控制指令至所述N个控制模块。

通过上述内容可以看出，在上位机和控制模块之间增加通讯管理模块，将工业控制系统由两级结构改为三级结构，通过通讯管理模块读取N个控制模块的模块参数数据并保存，上位机直接一次性批量读取通讯管理模块保存的数据，并向通讯管理模块发送指令，减少了上位机去各个控制模块读取数据，并校验数据所占用的计算量，从而提高上位机对用户操作的响应速度和整个系统的数据传输效率。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

在本实施例中，提供了一种工业控制系统，所述系统为支持MODBUS-RTU协议的系统，请参考图1，图1为本申请实施例中工业控制系统的结构图，所述系统包括：

N个控制模块101、通讯管理模块102和上位机103；N为正整数；

所述通讯管理模块102与所述N个控制模块101通过第一串行总线104连接，以从所述N个控制模块101处读取并存储模块参数数据；

所述上位机103与所述通讯管理模块102通过第二串行总线105连接，以从所述通讯管理模块102处读取所述模块参数数据，并发送控制指令至所述通讯管理模块102，以通过所述通讯管理模块102转发所述控制指令至所述N个控制模块101。

下面对所述工业控制系统的结构和工作原理进行详细说明：

首先，介绍所述工业控制系统的结构。

当前基于MODBUS-RTU协议的工业控制系统为两层结构，如图2所示，顶层的上位机103直接与底层的仪表、仪器等控制模块101连接；上位机103的系统消耗量很大，至少包括以下消耗：从多个控制模块一一读取数据，并进行数据校验；分析并输出读取的数据给操作人员；接收操作人员的操作，解析操作生成命令；发送命令至对应的控制模块等。

当上位机103连接的控制模块数量较多时，由于上位机103的系统计算量大，消耗大，导致上位机103对操作人员的操作响应较慢，且与控制模块101之间进行数据传输的效率也较低。

本申请提供的所述工业控制系统为三层结构，如图1所示，在上位机103与N个控制模块101之间增加通讯管理模块102作为中继通讯；每个上位机103可以连接多个通讯管理模块102，每个通讯管理模块102可以连接大数量的控制模块101。上位机103的直接控制对象为少量的几个通讯管理模块102，通讯管理模块102再控制大量的控制模块。所述通讯管理模块102上可以设置有发送器，以将所述模块参数数据发送至所述上位机103。

其中，通讯管理模块102的任务包括：对控制模块101的模块参数数据的读取、复制和转移；对读取的数据的校验；向上位机103发送数据；接收上位机的命令，并将上位机的命令同步发送给控制模块101。

上位机103的任务包括：批量接收或读取通讯管理模块102中存储的数据；接收用户的操作，并解析生成命令；发送命令至通讯管理模块102。

可见，上位机103可以一次性的从通讯管理模块102中读取到多个控制模块101的模块参数数据，发挥出MODBUS-RTU协议的批读功能，使得上位机103与通讯管理模块102之间的第二串行总线的数据传输效率大大提高，且通讯管理模块102分担了上位机103从各控制模块101一一读取数据，校验数据，及向各控制模块101一一发送命令的任务，提高了上位机103响应用户操作的速度。

在本申请实施例中，所述N个控制模块101中每个控制模块可以为：工业仪表或工业仪器。

在具体实施过程中，由于所述N个控制模块101不在一条通讯总线上，因此同一个通讯管理模块102上的控制模块101，可以拥有同一个协议地址，以便于实现批读功能，这样整个系统也就可接更多的控制模块，为实现更大型的通讯系统提供了可能。

在本申请实施例中，所述第一串行总线104和所述第二串行总线105均为RS485总线。具体来讲，由于RS485总线接口信号电平较降低，故不易损坏接口电路的芯片。

当然，在具体实施过程中也可以采用RS232等串行总线，在此不作限制。

进一步，所述通讯管理模块102包括两个RS485总线接口，所述两个RS485总线接口分别与所述上位机103和所述N个控制模块101连接。

进一步，所述通讯管理模块102上设置有显示屏，以使所述通讯管理模块能显示所述N个控制模块101的通讯地址等信息。

进一步，所述通讯管理模块102上设置有控制键，以使操作人员可以对地址分配，上传数据条件等信息进行设置。

接下来，介绍所述工业控制系统的工作原理。

上行：

N个控制模块101采集获取模块参数数据；

通讯管理模块102从N个控制模块101处读取模块参数数据，并在进行数据校验后将模块参数数据存储在通讯管理模块102的存储单元中；

上位机103在需要时，到通讯管理模块102处一次性批量读取所述模块参数数据；或接收通讯管理模块102在满足预设条件时，主动上传的所述模块参数数据至上位机103；

上位机103对所述模块参数数据进行分析并输出至操作人员处。

下行：

上位机103接收操作人员的操作或操作指令，并解析所述操作或操作指令，生成控制指令；

上位机103将控制指令发送至通讯管理模块102；

通讯管理模块102将接收到的控制指令同步下发至N个控制模块101处，以使所述N个控制模块101执行所述控制指令。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

本申请实施例提供的工业控制系统，在上位机和控制模块之间增加通讯管理模块，将工业控制系统由两级结构改为三级结构，通过通讯管理模块读取N个控制模块的模块参数数据并保存，上位机直接一次性批量读取通讯管理模块保存的数据，并向通讯管理模块发送指令，减少了上位机去各个控制模块读取数据，并校验数据所占用的计算量，从而提高上位机对用户操作的响应速度和整个系统的数据传输效率。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种工业控制系统，其特征在于，所述系统为支持MODBUS-RTU协议的系统，所述系统包括：

N个控制模块、通讯管理模块和上位机；N为正整数；

所述通讯管理模块与所述N个控制模块通过第一串行总线连接，以从所述N个控制模块处读取并存储模块参数数据；

所述上位机与所述通讯管理模块通过第二串行总线连接，以从所述通讯管理模块处读取所述模块参数数据，并发送控制指令至所述通讯管理模块，以通过所述通讯管理模块转发所述控制指令至所述N个控制模块。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一串行总线和所述第二串行总线均为RS485总线。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述通讯管理模块包括两个RS485总线接口，所述两个RS485总线接口分别与所述上位机和所述N个控制模块连接。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通讯管理模块上设置有显示屏，以使所述通讯管理模块能显示所述N个控制模块的通讯地址。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通讯管理模块上设置有发送器，以将所述模块参数数据发送至所述上位机。

6.如权利要求1-5任一所述的系统，其特征在于，所述N个控制模块具体为：工业仪表和/或工业仪器。