Pas100控制系统的智能通信模块及其处理方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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10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10模块通信的方式实现与输入输出模块组的各10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10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10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10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10模块通信速率的方式是减少控制器与10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10模块的通道数，可以适量减少同样容量系统中10模块数量，在一定程度上减少控制器与10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，10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10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10模块的通信效率的效果也是有限的。
【发明内容】
[0003]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10模块之间的通信速率，兼容性好，运行安全稳定，成本低廉。
[0004]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10模块的通信效率。
[0005]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10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10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。
[0006]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。
[0007]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10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。
[0008]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。
[0009]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10模块的组态信息；
2)所述智能通信模块根据组态信息读取10模块的初始状态信息并初始化10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10模块指令；
4)所述智能通信模块根据读写指令修改10模块缓冲区中输出区的数据，并提取10模块缓冲区中输入区的数据返回给控制器；
5)所述智能通信模块根据组态信息和10模块缓冲区输出区的数据，发送输出指令到各输出模块；
6)所述智能通信模块根据组态信息，发送读取指令到各输入模块并将读取数据存储到10模块数据缓冲输入区；
7)返回步骤3)，循环执行。
[0010]所述智能通信模块设有主处理器和协处理器，所述协处理器用于与控制层的控制器进行通信，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10模块的组态信息指令；根据控制器的组态信息指令要求设置指令标志，将指令中的输出数据存放到缓存区内，并将各输入输出模块组的10模块数据缓冲区中输入区数据返回给控制器；
所述智能通信模块的主处理器用于实现本输入输出模块组内各10模块相关数据处理以及与本输入输出模块组内各10模块进行通信，具体步骤如下:
1)所述智能通信模块接收到控制器发送的输入输出模块组中各10模块的组态信息指令标志；
2)智能通信模块根据组态信息读取10模块的初始状态信息并初始化10模块缓冲区数据，即对初始化缓冲区中输入区的数据进行有效标志，最后清除控制器的组态信息指令标志，等待接收控制器的下一条指令； 3)如果智能通信模块接收到控制器发送的读写输入输出模块组中各10模块指令标志，判断10模块缓冲区数据是否已进行有效标志，如果10模块缓冲区数据已进行有效标志，则进入步骤4)，如果10模块缓冲区数据未进行有效标志，则进入步骤7);如果智能通信模块未接收到控制器发送的读写输入输出模块组中各10模块指令标志，则进入步骤8);
4)智能通信模块会根据控制器的读写输入输出模块组中各10模块指令，修改10模块缓冲区中输出区的数据，并提取10模块缓冲区中输入区的数据返回给控制器；
5)根据各10模块的组态信息和10模块缓冲区中输出区的数据，发送输出指令到各输出丰吴块；
6)智能通信模块根据各10模块的组态信息，发送读取指令到各输入模块，并将读取数据存储到10模块缓冲区中输入区，对10模块缓冲区中输入区数据进行有效标志；
7)清除控制器读写输入输出模块组的各10模块指令标志，等待接收控制器发送的下一条指令；
8)智能通信模块在2s后未接收到控制器发出的读写输入输出模块组中各10模块指令标志，清除10模块缓冲区中输入区数据的有效标志，等待接收控制器发送的下一条指令。
[0011]所述智能通信模块采用Modbus协议用于与控制层的控制器和输入输出模块组中各10模块进行通信，其中与控制层的控制器通信中，智能通信模块为Modbus从节点，即控制器发送指令，智能通信模块予以响应；所述