[发明专利]PAS100控制系统的智能通信模块及其处理方法

说明书

技术领域

本发明属于控制系统，具体涉及一种PAS100控制系统的智能通信模块及其处理方法。

背景技术

PAS100控制系统一般包括输入输出层、控制层和监控层，输入输出层是集散型控制系统的最底层，直接与各类现场仪表、传感器和执行机构等设备等连接，负责现场监测信号采集和系统控制信号输出。输入输出层的主要部件是输入输出模块（简称IO模块）。控制层在系统中还起着承上启下的作用，不仅要实现系统数据的采集和处理功能，而且肩负着控制逻辑运算和控制结果输出以及实现与上层监控层的数据交互功能的重任。监控层负责系统运行管理和监控，主要包括工程师站、操作站和服务器等管理单元和管理计算机。PAS100控制系统的控制器是控制系统的核心部件，不仅要实现控制现场数据的采集和处理功能，而且肩负着控制逻辑运算和控制结果输出以及实现与上层监控层的数据交互等多种功能。随着技术的发展，CPU的性能逐渐提升，提高了控制器的工作效率。如果控制器采用逐一与IO模块通信的方式实现与输入输出模块组的各IO模块的数据交互，无论采取目前何种通信技术，控制器不得不花费很长的时间去处理与IO模块的的通信任务，不但影响控制器的工作效率，也制约了控制器挂接IO模块的数量。就目前的通信技术而言，相对控制器的运算效率，控制器与各个IO模块通信的效率是制约控制处理能力的一个瓶颈。采用新技术提高控制器与各IO模块通信速率的方式是减少控制器与IO模块通信时间的一种最直接最有效的方法。但是新技术的高速通信技术难度相对较高，成本也相对高，同时新通信技术的引进必然涉及到系统整体构架设计的变化，不但增加了系统设计的难度，提高了系统的成本，也不便于实现与原有系统的兼容。如果采用增加各个IO模块的通道数，可以适量减少同样容量系统中IO模块数量，在一定程度上减少控制器与IO模块的通信时间，但是在模块体积趋向小型化的趋势下，增加模块通道数很难实现，甚至是实现不了的。此外，IO模块过多的通道设计不符合集散型控制系统的设计思想，而且增加的各个IO模块的通道数是很有限的，因此通过这个方法提高控制器与IO模块的通信效率的效果也是有限的。

发明内容

本发明的目的之一是为了克服现有技术的不足，提供一种PAS100控制系统的智能通信模块，智能通信模块的结构简单，能提高控制器与各IO模块之间的通信速率，兼容性好，运行安全稳定，成本低廉。

本发明的目的之二提供一种PAS100控制系统的智能通信模块的处理方法，该处理方法能够提高控制器与IO模块的通信效率。

本发明的目的之一可以通过以下技术方案实现：

一种PAS100控制系统的智能通信模块，其特征在于：包括微控制单元MCU、第一总线驱动电路、第二总线驱动电路、用于与控制层的控制器进行通信的第一总线通信接口和用于与输入输出模块组内各IO模块进行通信的第二总线通信接口，所述微控制单元MCU的第一输入输出端口通过第一总线驱动电路与第一总线通信接口电连接，微控制单元MCU的第二输入输出端口通过第二总线驱动电路与第二总线通信接口电连接；所述智能通信模块用于通过总线和Modbus通信协议实现与控制层的控制器和输入输出模块组的各IO模块进行通信，将各输入模块的数据发送给控制层的控制器，同时解析来自控制器的输出控制指令，分别控制各输出模块的输出。

所述智能通信模块还设有第一隔离电路和第二隔离电路，所述第一隔离电路位于第一总线驱动电路与微控制单元MCU之间，所述第二隔离电路位于第二总线驱动电路与微控制单元MCU之间。

所述微控制单元MCU采用双核MCU，所述双核MCU的其中一个内核为主处理器，另一个内核为协处理器，所述主处理器用于实现输入输出模块组内各模块相关数据处理和与输入输出模块组内各IO模块之间的通信；所述协处理器用于处理与控制层的控制器之间通信。

所述第一总线驱动电路和第二总线驱动电路均采用RS485驱动电路。

本发明的目的之二可以通过以下技术方案实现：

一种PAS100控制系统的智能通信模块的处理方法，其特征在于：包括权利要求1至4任一所述的智能通信模块，步骤如下：

1）所述智能通信模块接收到控制器发送的各输入输出模块组中IO模块的组态信息；

2）所述智能通信模块根据组态信息读取IO模块的初始状态信息并初始化IO模块缓冲数据；

3）所述智能通信模块接收到控制器发送的读写IO模块指令；

4）所述智能通信模块根据读写指令修改IO模块缓冲区中输出区的数据，并提取IO模块缓冲区中输入区的数据返回给控制器；