分布式计算快速响应实时控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种分布式计算快速响应实时控制系统，包括显示与操控单元、工业以太网、分布式计算单元、设备网、现场I/O设备、网络交换机，采用两层网络架构，由工业以太网和设备网组成，现场I/O设备通过设备网与分布式计算单元相连，显示与操控单元通过以太网与分布式计算单元相连。本发明采用网络双冗余结构，提高控制系统的可靠性。故障网络自动重组，提高系统响应速度。无需计算机服务器，降低系统网络结构复杂性。分布式底层计算，实现独立控制，缩短系统响应时间。
【专利说明】分布式计算快速响应实时控制系统【技术领域】
[0001]本发明涉及一种实时控制系统，尤其涉及一种分布式计算快速响应实时控制系统，属于工业控制设备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着计算机和电子技术的发展，现代工农业生产、船舶和海洋工程装备、国防、航空、航天等领域的综合自动化水平不断提高，计算机集散控制系统已全面取代了基于现场操控的本地控制系统。现有技术的集散控制系统，采用三层网络架构，即设备网、控制网和信息网。反映工业现场的信息和状态由检测设备检测并通过设备网送达底层控制器，多个底层控制器再将上述数据经控制网送至服务器，由服务器集中处理并发布指令，挂靠在信息网上的操作站可对服务器的处理进行人工干预和调整。这种三层网络架构层次分明，各部分分工明确，但也存在系统庞大，成本较高的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种分布式计算快速响应实时控制系统，旨在通过改变控制系统的网络架构，减少设备的投入和维护，增加系统的快速响应能力，提高控制系统安全和可靠性。
[0004]本发明的目的通过以下技术方案予以实现:
一种分布式计算快速响应实时控制系统，包括显示与操控单元1、工业以太网2、分布式计算单元3、设备网4、现场I/O设备5、网络交换机6，采用两层网络架构，由工业以太网2和设备网4组成，现场I/O设备5通过设备网4与分布式计算单元3相连，显示与操控单元I通过以太网2与分布式计算单元3相连。
[0005]本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现:
前述分布式计算快速响应实时控制系统，其中以工业以太网2采用双回路冗余结构。
[0006]前述分布式计算快速响应实时控制系统，其中分布式计算单元3为具有数据处理能力的可编程逻辑控制器PLC，进行现场数据的采集、整理、计算，以及对外发布指令。
[0007]前述分布式计算快速响应实时控制系统，其中显示与操控单元I为单台计算机或触摸屏，显示与操控单元上安装有组态软件，根据控制对象显示现场信息，以及执行相关的指令操作。
[0008]前述分布式计算快速响应实时控制系统，其中分布式计算单元3设置有双以太网通讯端口，以及程序传送端口。
[0009]前述分布式计算快速响应实时控制系统，其中显示与操控单元I设置有双以太网通讯端口。
[0010]前述分布式计算快速响应实时控制系统，其中现场I/O设备5通过RS232、RS485、modbus协议、Profibus协议与分布式计算单元3通信。
[0011]前述分布式计算快速响应实时控制系统，工业以太网2上设置历史数据专用服务器。
[0012]前述分布式计算快速响应实时控制系统，工业以太网2增设网关设备扩充显示与操控单元I的数量。
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果是:I)采用网络双冗余结构，提高控制系统的可靠性。2)故障网络自动重组，提高系统响应速度。3)无需计算机服务器，降低系统网络结构复杂性。4)分布式底层计算，实现独立控制，缩短系统响应时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的网络结构示意图；
图2是采用本发明的一种典型的分布式计算快速响应实时控制系统连接图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明提供了一种分布式计算快速响应实时控制系统包括分布式计算单元3、显示与操控单元1、现场I/O设备5、工业以太网2、设备网4、网络交换机6以及打印机7。所发明的控制系统采用两层网络架构，包括工业以太网2和设备网4，现场I/O设备5通过设备网4与分布式计算单元3相连，显示与操控单元3通过以太网2与分布式计算单元3相连，现场数据通过两层网络在系统间进行传递与交换。
[0016]所述实时控制系统的现场I/O设备5可以包括阀门、泵、传感器等执行及检测装置，根据需要及实际情况选择现场数据的传递形式，包括导线连接和数据通讯两种类型。通讯协议可以是RS232, RS485, modbus协议以及Profibus协议等。
[0017]所述实时控制系统的分布式计算单元3可以选择PLC或其它处理单元，其主要实现现场数据的采集、整理和计算，以及对外发布指令等功能，分布式计算单元3应具有较强的实时计算能力，且不同的分布式计算单元间可以通过工业以太网进行通讯，实现不同计算单元间的数据传递，调用以及交换的等操作。分布式计算单元应具有2个工业以太网通讯接口，不同分布式计算单元间通过IP地址进行相互访问。
[0018]所述实时控制系统的显示与操控单元I可以是商用计算机、工控机以及触摸屏等人机交换式设备，上述设备应具有2个以太网通讯接口。
[0019]所述实时控制系统的显示与操控单元I上安装有通用组态软件，如Wincc、组态王、世纪星等，或根据使用者的需要安装自行开发的软件。利用所安装的软件，在显示与操控单元上再现工业现场的生产和控制流程，执行相关的设定与操作，显示相关报警信息等。
[0020]所述实时控制系统的以太网采用冗余结构，包括LanI和Lan2两套网络，两者间互为备用，当一套网络出现故障时，网上设备可以自动通过另一套进行互访。
[0021]所述实时控制系统的以太网中继器选用商用以太网交换机，以扩充可带终端设备的数量。
[0022]所述实时控制系统可以根据需要选配其它设备，如打印机、记录仪等，这些设备连接到以太网上，可以选择冗余或非冗余结构。
[0023]下面结合附图2，针对一船舶控制系统的网络结构，对本发明做进一步说明。
[0024]系统网络采用冗余结构,networkl和networks互为备用，根据需要利用网关对其中的networkl进行了网络扩展，得到了 netWOrk3。显示与操控单元由商用计算机和触摸屏共同组成，商用计算机作为本地工作站，触摸屏连接在扩展出的以太网network3上。每台计算机和触摸屏上采集不同的底层数据，因而他们的组态界面也有区别。计算机放置在主控制室，触摸屏放置在不同的操作现场。
[0025]由商用PLC构成分布式计算单元，其中主控单元放置在主控制室，就地控制单元放置在操作现场，主控单元和就地控制单元间通过以太网按照TCP/IP协议进行通讯，就地控制单元主要接受来自现场的报警信息，主控单元主要接受现场控制指令。
[0026]除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种分布式计算快速响应实时控制系统，其特征在于，包括显示与操控单元(I)、工业以太网(2)、分布式计算单元(3)、设备网(4)、现场I/O设备(5)、网络交换机(6)，采用两层网络架构，由工业以太网(2)和设备网(4)组成，所述现场I/O设备(5)通过设备网(4)与分布式计算单元(3 )相连，所述显示与操控单元(I)通过工业以太网(2 )与分布式计算单元(3)相连。
2.如权利要求1所述的分布式计算快速响应实时控制系统，其特征在于，所述工业以太网(2)采用双回路冗余结构。
3.如权利要求1所述的分布式计算快速响应实时控制系统，其特征在于，所述分布式计算单元(3)为具有数据处理能力的可编程逻辑控制器PLC，进行现场数据的采集、整理、计算，以及对外发布指令。
4.如权利要求1所述的分布式计算快速响应实时控制系统，其特征在于，所述显示与操控单元(I)为单台计算机或触摸屏，安装有组态软件，根据控制对象显示现场信息，以及执行相关的指令操作。
5.如权利要求1所述的分布式计算快速响应实时控制系统，其特征在于，所述现场I/O设备(5)通过RS232、RS485、modbus协议、Profibus协议与分布式计算单元(3)通信。
6.如权利要求1所述的分布式计算快速响应实时控制系统，其特征在于，所述工业以太网(2)上设置历史数据专用服务器。
7.如权利要求1所述的分布式计算快速响应实时控制系统，其特征在于，所述工业以太网(2 )设置网关设备扩充显示与操控单元(I)的数量。
8.如权利要求1所述的分布式计算快速响应实时控制系统，其特征在于，所述分布式计算单元(3)设置有双以太网通讯端口，以及程序传送端口。
9.如权利要求1所述的分布式计算快速响应实时控制系统，其特征在于，所述显示与操控单元(I)设置有双以太网通讯端口。
【文档编号】G05B19/418GK103558825SQ201310545270
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2013年11月7日
【发明者】陈松涛, 姚更生, 王建华, 付兴贺, 葛久龙, 刘安, 高萍 申请人:镇江赛尔尼柯自动化有限公司