[发明专利]一种轨道交通现场总线系统及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，尤其涉及一种采用滑动精简器的轨道交通现场总线系统及其使用方法。

背景技术

综合监控系统(Integrated Supervisory Control System，简称ISCS)正成为国内城市轨道交通自动化系统的发展趋势，ISCS按两级管理(中央、车站)、三级控制(中央、车站及现场)进行设计。中央级可以对整个线路各个站点系统管辖范围内设备运行状态、故障情况进行监视，并向各个站点发布指令，统一指挥、协调各个站点的运行；车站级设备的监控功能主要是完成本站点设备监控、管理；现场级作为车站级、中央级的被监控对象，是车站地铁机电设备的主体，由环境与设备监控系统(BAS)、火灾自动报警系统(FAS)、电力监控系统(PSCADA)、屏蔽门(PSD)、防淹门(FG)、电视监视系统(CCTV)、乘客信息系统(PIS)、信号系统(SIG)、自动售检票系统(AFC)、门禁系统(ACS)、广播系统(PA)等系统组成。

ISCS车站级、中央级本地监控网络一般均采用100M/1000M冗余以太网构建，而底层设备控制层(现场级)一般使用总线方式互联。目前在轨道交通中使用的现场总线有Profibus，Modbus，CANbus等，随着轨道交通网络控制系统规模的不断扩展，系统资源的受限特征也日趋显著，而资源受限往往会造成信息延迟、系统控制性能降低和资源利用率降低等问题，从而无法有效地保证网络控制系统的各项性能指标。

发明内容

本发明针对轨道交通中的现场总线资源受限问题，提出通过滑动精简采样信号来解决多回路网络控制系统的资源受限问题，并提出通过采用动态改变滑动精简器的步长来实现对带宽受限下的多控制回路的总线系统进行有效调度的策略。实现在有限的网络带宽资源下，有效地对资源进行分配和利用。

本发明这样实现：构造一种轨道交通现场总线系统，包括多个独立的控制回路，每个控制回路包括控制器、执行器、被控对象、滑动精简器；控制器用于产生控制信号；执行器用于将控制信号还原为作用于被控对象的控制动作；被控对象还装配有传感器，传感器用于将采集被控对象的实际响应动作并转换为采样数据；滑动精简器用于将采样数据进行滑动精简处理，并将经过精简处理的采样数据发送至控制器。

本发明的轨道交通现场总线系统还包括传输网络，用于将控制器生成的控制信号传输给执行器器以及将滑动精简器生成的精简数据传输给控制器。各个独立的控制回路共享整个传输网络，且各个独立控制网络使用传输网络中的不同链路。

本发明的轨道交通现场总线系统还包括调度器，调度器同时调度各个控制回路中的滑动精简器和控制器的数据发送。即调度器根据对于各个独立回路中发送数据的优先级高低，调度数据发送的顺序以及延迟发送数据的延迟时间。

本发明的轨道交通现场总线系统每一个独立控制回路这样实现对被控对象的控制：控制器生成控制信号；控制信号通过传输网络传输至控制器；控制器接收到控制信号后将控制信号转化为对被控对象的控制动作，实现对被控对象的控制；被控对象同时还通过自身的传感器对被控对象的实际响应动作进行采集并转换为采样数据，采样数据反映了被控对象的实际状态；传感器将采集到的采样数据发送至滑动精简器，滑动精简器对采样数据进行滑动精简后通过传输网络发送回控制器，控制器将精简后的采样数据还原，并与对应的控制信号进行比对，根据比对结果以确定下一控制信号的发送以及供调度器根据控制性能来调度滑动精简器和控制器。

本发明中，各个控制回路的传感器到控制器的采样数据采用周期触发产生；从控制器到执行器的控制信号采用事件触发产生。

本发明还提供一种轨道交通现场总线系统的使用方法，适用于上述的轨道交通现场总线系统。轨道交通现场总线系统的使用方法包括以下步骤：S1)各个独立控制网络的控制器发送控制信号至传输网络；S2)各个独立的控制信号通过传输网络的不同链路发送至各控制回路对应的执行器；S3)各执行器将接收到的控制信号转换为对被控对象的控制动作，实现对被控对象的控制；S4)各控制回路的被控对象的传感器对被控对象的实际响应动作进行采集并转换为采样数据；S5)各控制回路的传感器将采样数据发送至各控制回路回路中的滑动精简器，滑动精简器对采样数据进行滑动精简；S6)各滑动精简器将精简后的采样数据发送至对应控制回路的控制器，控制器还原采样数据并与对应的控制信号进行对比；S7)各回路的控制器根据对比结果决定下一控制信号的发送，调度器根据各控制回路的对比结果对各控制回路中的控制器和滑动精简器对传输网络的占用进行调度。