工业自动化控制系统及方法与流程

本技术涉及工业控制领域，尤其涉及一种工业自动化控制系统及方法。

背景技术：

1、目前工业互联网主要基于通信总线协议，采用有线线缆方式完成工业现场各类数据的传输，包括过程感知数据、控制指令等。其中一种场景，一个主站（例如可编程逻辑控制器plc）通过总线连接多个从站（如传感器、伺服机构等工业设备）。主站下发控制指令给从站，从站反馈采集数据、执行情况等，两者互相协调完成一系列操作。具体的，主站控制器和从站工业设备之间可以采用总控、令牌环、冲突检测等方式共享传输线路，以完成对传输介质使用的控制。但是这种有线连接的方式需要布线，布局选项有限。在安装时，需要的配件较多，还需要配置相应的软件，配置复杂。在安装后，移动性也不高。5g（5th generationmobile communication technology，第五代移动通信技术）规定了urllc（ultra reliablelow latency communication，超可靠低时延通信）场景，具有超高可靠和超低时延的特性。urllc场景可以应用于工业互联网之中，在满足各类控制业务的通信要求，工业互联网必须保障数据传输的实时性和可靠性，确保数据在给定截止期内到达，即确定性通信。用于弥补当前有线工业互联网中存在的缺陷。

2、在实现现有技术的过程中，发明人发现：

3、根据3gpp协议，工业无线互联网中，主站控制器和从站工业设备均作为终端设备存在，相互之间通信需要依赖基站对传输资源进行调度。这相比于有线设备实际增大了传输的时延。

4、因此，需要提供一种工业自动化控制系统及方法，用以解决仅用基站广播调度资源导致传输时延增大的技术问题。

技术实现思路

1、本技术实施例需要提供一种工业自动化控制系统及方法，用以解决仅用基站广播调度资源导致传输时延增大的技术问题。

2、具体的，一种工业自动化控制系统，包括：

3、主控可编程逻辑控制器plc单元，生成表征控制指令的主控数字信号；

4、被控工业设备单元，接收所述主控数字信号；并根据主控数字信号，执行控制指令；

5、所述被控工业设备单元，还发出表征反馈信息的反馈数字信号；

6、所述主控可编程逻辑控制器plc单元，还接收所述反馈数字信号；并根据反馈数字信号，确定信号接收和执行情况；

7、所述主控可编程逻辑控制器plc单元包括：

8、第一网卡，输入表征控制指令的主控信号；

9、与第一网卡通过光纤和光模块连接的第一基带处理模块，调制主控信号，并生成主控数字信号；

10、与第一基带处理模块通过光纤连接的第一射频处理模块，广播发射主控数字信号；

11、所述被控工业设备单元包括：

12、第二射频处理模块，广播接收主控数字信号；

13、与第二射频处理模块通过光纤连接的第二基带处理模块，解调主控数字信号，并生成主控模拟信号；

14、与第二基带处理模块通过光纤和光模块连接的第二网卡，输出表征控制指令的主控模拟信号；

15、与第二网卡通过光纤连接的工业设备执行模块，根据主控模拟信号，执行控制指令；

16、所述工业设备执行模块还发出表征反馈信息的反馈信号；

17、所述第二网卡，还输入表征反馈信息的反馈信号；

18、所述第二基带处理模块，还调制反馈信号，生成反馈数字信号；

19、所述第二射频处理模块，还广播发射反馈数字信号；

20、所述第一射频处理模块，还广播接收反馈数字信号；

21、所述第一基带处理模块，还解调反馈数字信号，生成反馈模拟信号；

22、所述第一网卡，还输出表征反馈信息的反馈模拟信号；

23、其中，所述主控信号包括模拟信号和数字开关信号，至少用于控制工业设备的运行状态；所述反馈信号包括模拟信号和数字开关信号，至少用于表征工业设备的运行状态。

24、进一步的，所述主控可编程逻辑控制器plc单元，还分配无线网络临时标识rnti给被控工业设备单元；

25、还根据无线网络临时标识rnti，建立主控可编程逻辑控制器plc单元和被控工业设备单元的映射关系。

26、进一步的，所述主控可编程逻辑控制器plc单元，生成表征控制指令的主控数字信号，还包括：根据映射关系，发出表征控制指令和无线网络临时标识rnti的主控数字信号。

27、进一步的，所述主控可编程逻辑控制器plc单元还通过dci/rrc信令，指示被控工业设备单元的时频调度资源；

28、基于时频调度资源，所述主控数字信号按功能、数据、冗余检查的格式承载数据。

29、进一步的所述主控可编程逻辑控制器plc单元按5g协议栈，将主控数字信号添加gtp包头、信道编码以封装。

30、本技术实施例还提供一种工业自动化控制方法，应用于工业自动化系统，所述工业自动化系统包括：主控可编程逻辑控制器plc单元、被控工业设备单元；

31、所述可编程逻辑控制器plc单元包括：第一网卡、与第一网卡通过光纤和光模块连接的第一基带处理模块、与第一基带处理模块通过光纤连接的第一射频处理模块；

32、所述被控工业设备单元包括：第二射频处理模块、与第二射频处理模块通过光纤连接的第二基带处理模块、与第二基带处理模块通过光纤和光模块连接的第二网卡、与第二网卡通过光纤连接的工业设备执行模块；

33、所述方法包括以下步骤：

34、主控可编程逻辑控制器plc单元，生成表征控制指令的主控数字信号；

35、被控工业设备单元，接收所述主控数字信号；并根据主控数字信号，执行控制指令；

36、所述被控工业设备单元，还发出表征反馈信息的反馈数字信号；

37、所述主控可编程逻辑控制器plc单元，还接收所述反馈数字信号；并根据反馈数字信号，确定信号接收和执行情况；

38、其中，所述主控可编程逻辑控制器plc单元，生成表征控制指令的主控数字信号，具体包括：

39、第一网卡输入表征控制指令的主控信号；

40、第一基带处理模块调制主控信号，并生成主控数字信号；

41、第一射频处理模块广播发射主控数字信号；

42、所述被控工业设备单元，接收所述主控数字信号；并根据主控数字信号，执行控制指令，具体包括：

43、第二射频处理模块广播接收主控数字信号；

44、第二基带处理模块解调主控数字信号，并生成主控模拟信号；

45、第二网卡输出表征控制指令的主控模拟信号；

46、工业设备执行模块根据主控模拟信号，执行控制指令；

47、所述被控工业设备单元，还发出表征反馈信息的反馈数字信号，具体包括：

48、工业设备执行模块发出表征反馈信息的反馈信号；

49、第二网卡输入表征反馈信息的反馈信号；

50、第二基带处理模块调制反馈信号，生成反馈数字信号；

51、第二射频处理模块广播发射反馈数字信号；

52、所述主控可编程逻辑控制器plc单元，还接收所述反馈数字信号；并根据反馈数字信号，确定信号接收和执行情况，具体包括：

53、第一射频处理模块广播接收反馈数字信号；

54、第一基带处理模块解调反馈数字信号，生成反馈模拟信号；

55、第一网卡输出表征反馈信息的反馈模拟信号；

56、其中，所述主控信号包括模拟信号和数字开关信号，至少用于控制工业设备的运行状态；所述反馈信号包括模拟信号和数字开关信号，至少用于表征工业设备的运行状态。

57、进一步的，所述主控可编程逻辑控制器plc单元，分配无线网络临时标识rnti给被控工业设备单元；

58、还根据无线网络临时标识rnti，建立主控可编程逻辑控制器plc单元和被控工业设备单元的映射关系。

59、进一步的，所述主控可编程逻辑控制器plc单元，生成表征控制指令的主控数字信号，具体包括：

60、根据映射关系，发出表征控制指令和无线网络临时标识rnti的主控数字信号。

61、进一步的，所述方法还包括：

62、主控可编程逻辑控制器plc单元通过dci/rrc信令，指示被控工业设备单元的时频调度资源；

63、基于时频调度资源，所述主控数字信号按功能、数据、冗余检查的格式承载数据。

64、进一步的，所述方法还包括：

65、主控可编程逻辑控制器plc单元按5g协议栈，将主控数字信号添加gtp包头、信道编码以封装。

66、本技术实施例提供的技术方案，至少具有如下有益效果：

67、主控可编程逻辑控制器plc单元中，第一网卡、与第一网卡通过光纤和光模块连接的第一基带处理模块、与第一基带处理模块通过光纤连接的第一射频处理模块；被控工业设备单元包括：第二射频处理模块、第二基带处理模块、与第二基带处理模块通过光纤和光模块连接的第二网卡、与第二网卡通过光纤连接的工业设备执行模块。通过设置主控可编程逻辑控制器plc单元和被控工业设备单元，这样，只需下行传输便可将数据包发送到工业设备而无需通过中转站转发，一方面节省了数据处理时间，另一方面避免了基站转发，大大缩短主站控制器和从站工业设备之间无线通信时间，从而减少传输时延。