CN105049312A - 工业控制环网系统及其组网方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业控制环网系统及其组网方法，属于工业控制环网技术领域，本发明解决传统工业控制现场总线在通信速率和通信距离方面的能力限制导致工业控制系统的某些特殊应用无法实施的问题。技术方案为：工业控制环网系统，包括一套主站设备和至少一套从站设备，主站设备与从站设备顺次连接，形成一个闭合的环形网络结构。工业控制环网系统的组网方法，对工业控制环网系统进行组网，主站设备的数据发送端口通过总线连接至第一套从站设备的数据接收端口，第一套从站设备的数据发送端口通过总线连接至第二套从站设备的数据接收端口，依次类推，最后一套从站设备的数据发送端口通过总线连接至主站设备的数据接收端口。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业控制环网技术领域，具体地说是工业控制环网系统及其组网方法。
背景技术
随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，传统的控制领域正经历着一场前所未有的变革，开始向网络化方向发展。控制系统的结构从最初的CCS（计算机集中控制系统），到第二代的DCS（分散控制系统），发展到现在流行的FCS（现场总线控制系统）。
工业控制过程中有时候一个站点并不能完全满足现场的控制要求，这时可以采用主从的方式进行通信，也就是配置一个站点作为主站，其它站点作为从站的通讯方式。
主从通信过程中，主站可以与每个从站直接通信，下达控制命令，接收反馈信息等；从站不能主动发起通信，只能响应主站的访问，为主站提供数据或者接收主站发送的数据；一个从站不能访问其它从站。
目前，在工业控制系统中广泛使用的通信总线包括CAN现场总线、Profibus现场总线等，存在通信速率和通信距离的限制。
传统工业控制现场总线在通信速率和通信距离方面的能力限制导致工业控制系统的某些特殊应用（如对实时性要求高的应用）无法实施。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种工业控制环网系统及其组网方法。本发明解决传统工业控制现场总线在通信速率和通信距离方面的能力限制导致工业控制系统的某些特殊应用（如对实时性要求高的应用）无法实施的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
工业控制环网系统，包括一套主站设备和一套从站设备，所述的主站设备与从站设备顺次连接，形成一个闭合的环形网络结构；主站设备和从站设备均包括：至少一个数据发送端口、至少一个数据接收端口；
主站设备的数据发送端口连接至从站设备的数据接收端口，从站设备的数据发送端口连接至主站设备的数据接收端口；形成一个闭合的环形网络结构。
工业控制环网系统，包括一套主站设备和至少两套从站设备，所述的主站设备与从站设备顺次连接，形成一个闭合的环形网络结构；主站设备和从站设备均包括：至少一个数据发送端口、至少一个数据接收端口；
主站设备的数据发送端口连接至第一套从站设备的数据接收端口，第一套从站设备的数据发送端口连接至第二套从站设备的数据接收端口，依次类推，最后一套从站设备的数据发送端口连接至主站设备的数据接收端口；如此顺次连接，形成一个闭合的环形网络结构。
所述的工业控制环网系统，主站设备和从站设备均包括：至少一个数据发送端口、至少一个数据接收端口、通信模块、CPU模块，通信模块连接数据发送端口及数据接收端口，主站设备的CPU模块连接主站设备的通信模块；
数据发送端口，用于发送数据信号至与该设备相连的主站设备或者从站设备；
数据接收端口，用于接收与该设备相连的主站设备或者从站设备发送的数据信号；
通信模块用于与该设备相连的主站设备或者从站设备进行通信；
主站设备的CPU模块用作所述工业控制环网系统的CPU模块使用，从站设备的CPU模块为预留模块。
所述的工业控制环网系统，主站设备和从站设备通过以下至少之一的总线连接成一个闭合的环网结构：光纤、高速电缆。
所述的工业控制环网系统，通信模块包括数据处理模块、数据接收模块、数据发送模块，数据处理模块连接数据接收模块与数据发送模块；数据接收模块连接数据接收端口，数据发送模块连接数据发送端口；数据处理模块用于对数据处理。
工业控制环网系统的组网方法，对工业控制环网系统进行组网，包括如下步骤：
（1）、选取需要进行组网的主站设备和从站设备，其中，主站设备一套，从站设备至少一套，主站设备与从站设备顺次连接组成一个闭合的环形网络结构；
（2）、主站设备的数据发送端口通过总线连接至第一套从站设备的数据接收端口，第一套从站设备的数据发送端口通过总线连接至第二套从站设备的数据接收端口，依次类推，最后一套从站设备的数据发送端口通过总线连接至主站设备的数据接收端口；
（3）、通信模块，用于与所述的主站设备或者从站设备进行通信；
（4）、主站设备的CPU模块用作所述工业控制环网系统的CPU模块使用，从站设备的CPU模块为预留模块。
所述的工业控制环网系统的组网方法，总线为光纤或者为高速电缆。
所述的工业控制环网系统的组网方法，通信模块包括数据发送模块、数据接收模块、数据处理模块；
数据发送模块和数据接收模块：用于与该设备相连的主站设备或者从站设备进行数据传输；
数据处理模块：用于对数据处理。
本发明的工业控制环网系统及其组网方法和现有技术相比，具有以下优点：
1、可以有效的进行工业控制系统的组网并实施工业控制系统的某些特殊应用，如对实时性要求高的应用；
2、将一套主站设备和N套从站设备（N≥1，N为自然数）通过利用“光纤”或者“高速电缆”组成一个闭合的环网，可以大幅提高通信速率，同时增大了数据传输距离。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
附图1为工业控制环网系统的结构拓扑框图；
附图2为工业控制环网系统的主站设备的结构拓扑框图；
附图3为工业控制环网系统的从站设备的结构拓扑框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
本发明的工业控制环网系统，包括一套主站设备和一套从站设备，所述的主站设备与从站设备顺次连接，形成一个闭合的环形网络结构；主站设备和从站设备均包括：至少一个数据发送端口、至少一个数据接收端口；
主站设备的数据发送端口连接至从站设备的数据接收端口，从站设备的数据发送端口连接至主站设备的数据接收端口；形成一个闭合的环形网络结构。
实施例2：
本发明的工业控制环网系统，包括一套主站设备和一套从站设备，所述的主站设备与从站设备顺次连接，形成一个闭合的环形网络结构；主站设备和从站设备均包括：至少一个数据发送端口、至少一个数据接收端口；
主站设备的数据发送端口连接至从站设备的数据接收端口，从站设备的数据发送端口连接至主站设备的数据接收端口；形成一个闭合的环形网络结构。
主站设备和从站设备均包括：至少一个数据发送端口、至少一个数据接收端口、通信模块、CPU模块，通信模块连接数据发送端口及数据接收端口，主站设备的CPU模块连接主站设备的通信模块；
数据发送端口，用于发送数据信号至与该设备相连的主站设备或者从站设备；
数据接收端口，用于接收与该设备相连的主站设备或者从站设备发送的数据信号；
通信模块用于与该设备相连的主站设备或者从站设备进行通信；
主站设备的CPU模块用作所述工业控制环网系统的CPU模块使用，从站设备的CPU模块为预留模块。
通信模块包括数据处理模块、数据接收模块、数据发送模块，数据处理模块连接数据接收模块与数据发送模块；数据接收模块连接数据接收端口，数据发送模块连接数据发送端口；数据处理模块用于对数据处理。
主站设备和从站设备通过光纤连接成一个闭合的环网结构。
实施例3：
本发明的工业控制环网系统，包括一套主站设备和至少两套从站设备，所述的主站设备与从站设备顺次连接，形成一个闭合的环形网络结构；主站设备和从站设备均包括：至少一个数据发送端口、至少一个数据接收端口；
主站设备的数据发送端口连接至第一套从站设备的数据接收端口，第一套从站设备的数据发送端口连接至第二套从站设备的数据接收端口，依次类推，最后一套从站设备的数据发送端口连接至主站设备的数据接收端口；如此顺次连接，形成一个闭合的环形网络结构。
实施例4：
本发明的工业控制环网系统，包括一套主站设备和至少两套从站设备，所述的主站设备与从站设备顺次连接，形成一个闭合的环形网络结构；主站设备和从站设备均包括：至少一个数据发送端口、至少一个数据接收端口；
主站设备的数据发送端口连接至第一套从站设备的数据接收端口，第一套从站设备的数据发送端口连接至第二套从站设备的数据接收端口，依次类推，最后一套从站设备的数据发送端口连接至主站设备的数据接收端口；如此顺次连接，形成一个闭合的环形网络结构。
主站设备和从站设备均包括：数据发送端口、数据接收端口、通信模块、CPU模块，通信模块连接数据发送端口及数据接收端口，主站设备的CPU模块连接主站设备的通信模块；
数据发送端口，用于发送数据信号至与该设备相连的主站设备或者从站设备；
数据接收端口，用于接收与该设备相连的主站设备或者从站设备发送的数据信号；
通信模块用于与该设备相连的主站设备或者从站设备进行通信；
主站设备的CPU模块用作所述工业控制环网系统的CPU模块使用，从站设备的CPU模块为预留模块。
通信模块包括数据处理模块、数据接收模块、数据发送模块，数据处理模块连接数据接收模块与数据发送模块；数据接收模块连接数据接收端口，数据发送模块连接数据发送端口；数据处理模块用于对数据处理。
主站设备和从站设备通过高速电缆连接成一个闭合的环网结构。
主站设备作为整个工业控制环网系统通信的发起端，主站设备的通信模块接收工业控制环网系统的CPU模块的数据，并对数据进行解析，如果主站设备解析到CPU模块的数据是发送给主站设备的数据，则主站设备将数据接收，并进数据行处理，如果主站设备解析到CPU模块的数据是发送其它从站设备的，则主站设备将CPU模块的数据转发给与主站设备通过高速电缆相连下一级从站设备，通过数据转发机制，将CPU模块的数据发送至目的从站设备，如果在工业控制环网系统中找不到目的从站设备（站点），则对数据进行丢弃处理。
主站设备作为通信的终端，主站设备的通信模块接收通过高速电缆与主站设备相连的从站设备发送的数据，将各个从站设备的数据发送给工业控制环网系统的CPU模块。
从站设备作为工业控制环网系统中的一个站点，接收通过高速电缆与从站设备相连的主站设备或者从站设备发送的数据，在对数据进行转发的同时，解析数据是否是工业控制环网系统的CPU模块发送给本从站设备的数据：如果是，则将数据接收，并进行处理，处理完成后，从站设备将本地处理完成的数据发送给与本从站设备通过高速电缆相连的下一级主站设备或者从站设备，通过数据转发机制，从站设备的数据发送给主站设备，由主站设备发送给工业控制环网系统的CPU模块；若从站设备解析到CPU模块的数据不是发送给本地从站设备的数据，则对此数据进行转发，通过数据转发机制，将CPU模块的数据发送至目的从站设备，如果在工业控制环网系统中找不到目的从站设备，则有主站设备对数据进行丢弃处理。
实施例5：
本发明的工业控制环网系统的组网方法，对工业控制环网系统进行组网，包括如下步骤：
（1）、选取需要进行组网的主站设备和从站设备，其中，主站设备一套，从站设备至少一套，主站设备与从站设备顺次连接组成一个闭合的环形网络结构；
（2）、主站设备的数据发送端口通过总线连接至第一套从站设备的数据接收端口，第一套从站设备的数据发送端口通过总线连接至第二套从站设备的数据接收端口，依次类推，最后一套从站设备的数据发送端口通过总线连接至主站设备的数据接收端口；
（3）、通信模块，用于与所述的主站设备或者从站设备进行通信；
（4）、主站设备的CPU模块用作所述工业控制环网系统的CPU模块使用，从站设备的CPU模块为预留模块。
实施例6：
本发明的工业控制环网系统的组网方法，对工业控制环网系统进行组网，包括如下步骤：
（1）、选取需要进行组网的主站设备和从站设备，其中，主站设备一套，从站设备至少一套，主站设备与从站设备顺次连接组成一个闭合的环形网络结构；
（2）、主站设备的数据发送端口通过总线连接至第一套从站设备的数据接收端口，第一套从站设备的数据发送端口通过总线连接至第二套从站设备的数据接收端口，依次类推，最后一套从站设备的数据发送端口通过总线连接至主站设备的数据接收端口；
（3）、通信模块，用于与所述的主站设备或者从站设备进行通信；
（4）、主站设备的CPU模块用作所述工业控制环网系统的CPU模块使用，从站设备的CPU模块为预留模块。
总线为光纤或者为高速电缆。
通信模块包括数据发送模块、数据接收模块、数据处理模块；
数据发送模块和数据接收模块：用于与该设备相连的主站设备或者从站设备进行数据传输；
数据处理模块：用于对数据处理。
主站设备的数据处理模块的功能：主站设备的数据处理模块接收主站设备数据发送模块发送的工业控制环网系统的CPU模块的数据，并将数据存储到寄存器中，数据接收完成之后，主站设备的数据处理模块对数据进行处理，数据处理完成之后，主站设备的数据处理模块将处理完成之后的数据发送给主站设备的数据接收模块，由主站设备的数据接收模块将数据发送给工业控制环网系统的CPU模块。
主站设备的数据接收模块的功能：主站设备的数据接收模块接收主站设备数据处理模块的数据和与主站设备通过光纤或者高速电缆相连的上一级从站设备的数据发送模块的数据，并判断数据是否有效，若有效，则将数据发送给工业控制环网系统的CPU模块，若无效，则将数据丢弃。
从站设备的数据发送模块的功能：从站设备的数据发送模块接收从站设备的数据接收模块和从站设备数据处理模块的数据，并将从站设备的数据接收模块和从站设备数据处理模块的数据发送给与本从站设备通过光纤或者高速电缆相连的下一级主站设备或者从站设备的数据接收模块。
从站设备的数据处理模块的功能：从站设备的数据处理模块接收从站设备的数据接收模块转发的工业控制环网系统CPU模块发送给本从站设备的数据，并对数据进行处理，数据处理完成之后，按照一定的数据格式，发送给本从站设备的数据发送模块。
从站设备的数据接收模块的功能：从站设备的数据接收模块接收与本从站设备通过光纤或者高速电缆相连的上一级主站设备或者从站设备的数据发送模块的数据，在判断为有效数据之后，一方面将数据交给本从站设备的数据发送模块进行数据转发，另一方面对数据进行的解析，如果解析到是工业控制环网系统的CPU模块发送给本从站设备的数据，则将数据发送给本从站设备的数据处理模块，由数据处理模块进行数据处理；如果从站设备的数据接收模块解析到CPU模块的数据不是发送给本从站设备的数据，则不处理。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的工业控制环网系统及其组网方法的权利要求书的且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。
Claims (10)
1.工业控制环网系统，其特征在于包括一套主站设备和一套从站设备，所述的主站设备与从站设备顺次连接，形成一个闭合的环形网络结构；主站设备和从站设备均包括：至少一个数据发送端口、至少一个数据接收端口；
主站设备的数据发送端口连接至从站设备的数据接收端口，从站设备的数据发送端口连接至主站设备的数据接收端口；形成一个闭合的环形网络结构。
2.根据权利要求1所述的工业控制环网系统，其特征在于主站设备和从站设备均包括：至少一个数据发送端口、至少一个数据接收端口、通信模块、CPU模块，通信模块连接数据发送端口及数据接收端口，主站设备的CPU模块连接主站设备的通信模块；
数据发送端口，用于发送数据信号至与该设备相连的主站设备或者从站设备；
数据接收端口，用于接收与该设备相连的主站设备或者从站设备发送的数据信号；
通信模块用于与该设备相连的主站设备或者从站设备进行通信；
主站设备的CPU模块用作所述工业控制环网系统的CPU模块使用，从站设备的CPU模块为预留模块。
3.根据权利要求2所述的工业控制环网系统，其特征在于通信模块包括数据处理模块、数据接收模块、数据发送模块，数据处理模块连接数据接收模块与数据发送模块；数据接收模块连接数据接收端口，数据发送模块连接数据发送端口；数据处理模块用于对数据处理。
4.工业控制环网系统，其特征在于包括一套主站设备和至少两套从站设备，所述的主站设备与从站设备顺次连接，形成一个闭合的环形网络结构；主站设备和从站设备均包括：至少一个数据发送端口、至少一个数据接收端口；
主站设备的数据发送端口连接至第一套从站设备的数据接收端口，第一套从站设备的数据发送端口连接至第二套从站设备的数据接收端口，依次类推，最后一套从站设备的数据发送端口连接至主站设备的数据接收端口；如此顺次连接，形成一个闭合的环形网络结构。
5.根据权利要求4所述的工业控制环网系统，其特征在于主站设备和从站设备均包括：至少一个数据发送端口、至少一个数据接收端口、通信模块、CPU模块，通信模块连接数据发送端口及数据接收端口，主站设备的CPU模块连接主站设备的通信模块；
数据发送端口，用于发送数据信号至与该设备相连的主站设备或者从站设备；
数据接收端口，用于接收与该设备相连的主站设备或者从站设备发送的数据信号；
通信模块用于与该设备相连的主站设备或者从站设备进行通信；
主站设备的CPU模块用作所述工业控制环网系统的CPU模块使用，从站设备的CPU模块为预留模块。
6.根据权利要求4所述的工业控制环网系统，其特征在于所述的主站设备和从站设备通过以下至少之一的总线连接成一个闭合的环网结构：光纤、高速电缆。
7.根据权利要求5所述的工业控制环网系统，其特征在于通信模块包括数据处理模块、数据接收模块、数据发送模块，数据处理模块连接数据接收模块与数据发送模块；数据接收模块连接数据接收端口，数据发送模块连接数据发送端口；数据处理模块用于对数据处理。
8.工业控制环网系统的组网方法，其特征在于对工业控制环网系统进行组网，包括如下步骤：
（1）、选取需要进行组网的主站设备和从站设备，其中，主站设备一套，从站设备至少一套，主站设备与从站设备顺次连接组成一个闭合的环形网络结构；
（2）、主站设备的数据发送端口通过总线连接至第一套从站设备的数据接收端口，第一套从站设备的数据发送端口通过总线连接至第二套从站设备的数据接收端口，依次类推，最后一套从站设备的数据发送端口通过总线连接至主站设备的数据接收端口；
（3）、通信模块，用于与所述的主站设备或者从站设备进行通信；
（4）、主站设备的CPU模块用作所述工业控制环网系统的CPU模块使用，从站设备的CPU模块为预留模块。
9.根据权利要求8所述的工业控制环网系统的组网方法，其特征在于总线为光纤或者为高速电缆。
10.根据权利要求8所述的工业控制环网系统的组网方法，其特征在于通信模块包括数据发送模块、数据接收模块、数据处理模块；
数据发送模块和数据接收模块：用于与该设备相连的主站设备或者从站设备进行数据传输；
数据处理模块：用于对数据处理。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20151111 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |