一種基于epics的控制系統(tǒng)跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于EPICS的控制系統(tǒng)跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)方法，實(shí)現(xiàn)將底層控制器上傳的設(shè)備信號轉(zhuǎn)換為有效的EPICS軟件的過程變量PV（Process Variable），通過通道訪問協(xié)議CA（Channel Access）與操作員接口計(jì)算機(jī)OPI（Operator Interface）客戶端建立一個(gè)連接通道；也可以將EPICS軟件的過程變量PV轉(zhuǎn)換為底層控制器能夠識別的信號類型，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場層設(shè)備的控制；方便實(shí)驗(yàn)人員通過人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控，報(bào)警和數(shù)據(jù)存檔等。
【專利說明】
一種基于EPI CS的控制系統(tǒng)跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及EPICS控制系統(tǒng)領(lǐng)域，具體是一種基于EPICS的控制系統(tǒng)跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]實(shí)驗(yàn)物理和工業(yè)控制系統(tǒng)軟件EPICS(ExperimentalPhysics and IndustrialControl System)是用于大型科學(xué)裝置控制系統(tǒng)的開發(fā)和運(yùn)行的軟件工具集;采用分布式結(jié)構(gòu)，兼容多種硬件設(shè)備。目前已在大型的實(shí)驗(yàn)物理和加速器裝置中得到廣泛的應(yīng)用，如加速器，北京正負(fù)電子對撞機(jī)，射電天文望遠(yuǎn)鏡等，采用EPICS軟件應(yīng)用的控制系統(tǒng)平臺(tái)具有可擴(kuò)展性，可重用性，可移植性等特點(diǎn)。
[0003]EPICS軟件體系結(jié)構(gòu)共有三層:
1.輸入輸出控制器10C(InputOutput Controller)，它的核心是一個(gè)常駐內(nèi)存的分布式數(shù)據(jù)庫，以記錄的形式存在，存放設(shè)備間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過記錄的名稱來訪問記錄的值和屬性；
2.通道訪問協(xié)議CA(ChanneIAccess)，建立在TCP/IP協(xié)議基礎(chǔ)上的一種訪問機(jī)制。為OPI和1C提供應(yīng)用接口。提供通道定位，數(shù)據(jù)讀寫，訪問監(jiān)控，連接監(jiān)測和自動(dòng)重接，主要為數(shù)據(jù)庫提供網(wǎng)絡(luò)透明訪問服務(wù)。
[0004]3.0PI(0perator Interface):操作員接口計(jì)算機(jī)，主要包括用戶界面/運(yùn)行工具、報(bào)警管理工具、數(shù)據(jù)存檔工具等，利用通道訪問協(xié)議訪問1C中的運(yùn)行數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測等功能的運(yùn)行工具。
[0005]目前，EPICS控制系統(tǒng)存在不同操作系統(tǒng)和不同軟件之間不同數(shù)據(jù)格式的信號傳輸和轉(zhuǎn)換的問題。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種基于EPICS的控制系統(tǒng)跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)不同操作系統(tǒng)和不同軟件之間不同數(shù)據(jù)格式的信號傳輸和轉(zhuǎn)換的問題。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種基于EPICS的控制系統(tǒng)跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:在輸入輸出控制器1C中構(gòu)建設(shè)備支持模塊程序和設(shè)備驅(qū)動(dòng)支持模塊程序，實(shí)現(xiàn)將底層控制器上傳的設(shè)備信號轉(zhuǎn)換為有效的EPICS軟件的過程變量PV(Process Variable)，同時(shí)將基于EPICS軟件的過程變量PV轉(zhuǎn)換為底層控制器能夠識別的信號類型，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場層設(shè)備的控制；
設(shè)備支持模塊程序定義了設(shè)備支持的入口表及注冊信息，建立與EPISC軟件控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫的連接;設(shè)備支持模塊程序根據(jù)設(shè)備支持的入口表里的設(shè)備支持初始化模塊名和設(shè)備支持模塊名，調(diào)用底層的設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊程序;根據(jù)數(shù)據(jù)庫記錄的DTYP字段初始化記錄；根據(jù)記錄的特定字段處理和調(diào)用記錄，執(zhí)行1/0操作，對于輸入數(shù)據(jù)，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成PV;對于輸出數(shù)據(jù)，將PV數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成原始數(shù)據(jù)；
設(shè)備驅(qū)動(dòng)支持模塊程序定義了設(shè)備驅(qū)動(dòng)入口表，建立與EPI SC軟件控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫的連接;初始化和底層控制器連接的硬件接口，實(shí)現(xiàn)和底層控制器的數(shù)據(jù)輸入輸出操作;并行運(yùn)行輸出線程，建立和設(shè)備控制層相關(guān)的操作;并行運(yùn)行輸入線程，接收到應(yīng)答后，調(diào)用I/O Intr中斷請求，設(shè)備支持模塊程序進(jìn)行EPICS的記錄處理，存入EPICS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫；
客戶端的人機(jī)操作界面通過EPICS的通道訪問協(xié)議CA實(shí)現(xiàn)從1C中的數(shù)據(jù)庫的過程變量PV的訪問，方便操作人員直觀監(jiān)控設(shè)備現(xiàn)場。
[0008]本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明公開了一種基于EPICS的控制系統(tǒng)跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)的方法，有效地解決了基于EPICS軟件的Linux操作系統(tǒng)和底層控制器之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。本發(fā)明開發(fā)了一種支持控制系統(tǒng)跨平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ肊PICS設(shè)備/驅(qū)動(dòng)支持程序，實(shí)現(xiàn)將底層控制器上傳的設(shè)備信號轉(zhuǎn)換為有效的EPICS軟件的過程變量PV(Process Variable)，通過通道訪問協(xié)議CACChannel Access)與操作員接口計(jì)算機(jī)0PI(0perator Interface)客戶端建立一個(gè)連接通道;同時(shí)將監(jiān)控層基于EPICS軟件的過程變量PV轉(zhuǎn)換為底層控制器能夠識別的信號類型，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場層設(shè)備的控制;方便實(shí)驗(yàn)人員通過人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控，報(bào)警和數(shù)據(jù)存檔等。
【附圖說明】
[0009]圖1為基于EPICS控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0010]圖2為基于EPICS的控制系統(tǒng)跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)的程序軟件結(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖3為設(shè)備支持記錄調(diào)用入口。
【具體實(shí)施方式】
[0012]一種基于EPICS的控制系統(tǒng)跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)的方法，有效地解決了基于EPICS軟件的Linux操作系統(tǒng)和底層控制器之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。
[0013]基于EPICS軟件的控制系統(tǒng)是由監(jiān)控層，過程控制層和設(shè)備控制層三個(gè)層次組成的。分別對應(yīng)操作員接口計(jì)算機(jī)OPI(Operator Interface)，輸入輸出控制器10C( InputOutput Controller)，設(shè)備控制器(Device controller)，如圖1所不。
[0014]由于控制系統(tǒng)的基于不同的操作系統(tǒng)和軟件的控制器采用了不同的數(shù)據(jù)包格式，為了實(shí)現(xiàn)在基于EPICS軟件的監(jiān)控層能夠?qū)崟r(shí)有效的顯示和控制現(xiàn)場設(shè)備，根據(jù)EPICS系統(tǒng)的設(shè)備接口規(guī)范，開發(fā)了一個(gè)通用的EPICS設(shè)備/驅(qū)動(dòng)支持程序，如圖2所示，程序在基于EPICS軟件的Linux系統(tǒng)的1C上開發(fā)運(yùn)行，1C和底層控制器之間的數(shù)據(jù)交互采用多線程并發(fā)運(yùn)行的端對端通訊方式。一個(gè)1C可以同時(shí)連接多臺(tái)同種類型的底層控制器。
[0015]開發(fā)的通用的EPICS設(shè)備/驅(qū)動(dòng)支持程序包括設(shè)備支持模塊和驅(qū)動(dòng)支持模塊程序。上層是EPICS數(shù)據(jù)庫記錄支持模塊，下層是和底層控制器的通訊接口模塊。
[0016]建立設(shè)備支持模塊與數(shù)據(jù)庫的連接，設(shè)備支持模塊頭上有一個(gè)“設(shè)備支持入口表”，進(jìn)行設(shè)備支持入口表的定義和注冊，根據(jù)設(shè)備支持初始化模塊名和設(shè)備支持模塊名，調(diào)用底層的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；調(diào)用涉及到三個(gè)文件:數(shù)據(jù)庫記錄*.db文件，數(shù)據(jù)庫定義*.dbd文件，設(shè)備支持源文件devXXX.c文件，。如圖3所示。數(shù)據(jù)庫定義文件*.dbd定義了設(shè)備支持模塊與數(shù)據(jù)庫的連接。
[0017]根據(jù)設(shè)備支持和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，初始化和底層控制器的硬件接口，建立設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊與數(shù)據(jù)庫的連接，在設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊頭上有一個(gè)“驅(qū)動(dòng)入口表”，定義設(shè)備驅(qū)動(dòng)入口表，從而建立了和數(shù)據(jù)庫的聯(lián)系。
[0018]1C初始化時(shí)，每個(gè)記錄使用DTYP字段指定的設(shè)備支持的initRecord來初始化記錄。該規(guī)則驗(yàn)證INP和OUTP字段，檢查硬件地址是否存在，分配記錄的存儲(chǔ)空間，操作硬件寄存器，以及設(shè)定記錄的特定字段來將記錄中的原始值轉(zhuǎn)換成工程數(shù)據(jù)，或工程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成原始數(shù)據(jù)。
[0019]實(shí)現(xiàn)方法如下:
I.設(shè)備支持入口表定義和注冊；
2.驅(qū)動(dòng)程序的驅(qū)動(dòng)入口表定義，建立和數(shù)據(jù)庫的聯(lián)系；
3.設(shè)備支持調(diào)用入口表指出的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；
4.記錄初始化函數(shù)和記錄讀寫函數(shù)；
5.對記錄的連接域INP進(jìn)行解析，建立輸入輸出控制器1C和底層控制器的連接；
6.記錄處理時(shí)，根據(jù)記錄名解析得到控制信號名和控制參數(shù)；
7.并行運(yùn)行輸出線程，建立和設(shè)備控制層相關(guān)的操作；
8.并行運(yùn)行輸入線程，接收到應(yīng)答后，調(diào)用I/OIntr中斷請求，進(jìn)行EPICS的記錄處理；
9.記錄處理時(shí)，讀是將硬件中的值并拷貝到precord->rval，轉(zhuǎn)換成過程變量PV;寫是將過程變量PV precord->rval中的值輸出到硬件；
10.存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫；
11.操作員接口計(jì)算機(jī)OPI人機(jī)界面實(shí)時(shí)監(jiān)視當(dāng)前的過程變量PV。
[0020]本發(fā)明開發(fā)了一種支持控制系統(tǒng)跨平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ肊PICS設(shè)備/驅(qū)動(dòng)支持程序，實(shí)現(xiàn)將底層控制器上傳的設(shè)備信號轉(zhuǎn)換為有效的EPICS軟件的過程變量PV(Prc)cessVariable)，通過通道訪問協(xié)議CA(ChanneI Access)與操作員接口計(jì)算機(jī)OPI(OperatorInterf ace)客戶端建立一個(gè)連接通道;也可以將EPICS軟件的過程變量PV轉(zhuǎn)換為底層控制器能夠識別的信號類型，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場層設(shè)備的控制;方便實(shí)驗(yàn)人員通過人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控，報(bào)警和數(shù)據(jù)存檔等。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于EPICS的控制系統(tǒng)跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:在輸入輸出控制器1C中構(gòu)建設(shè)備支持模塊程序和設(shè)備驅(qū)動(dòng)支持模塊程序，實(shí)現(xiàn)將底層控制器上傳的設(shè)備信號轉(zhuǎn)換為有效的EPICS軟件的過程變量PV，同時(shí)將基于EPICS軟件的過程變量PV轉(zhuǎn)換為底層控制器能夠識別的信號類型，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場層設(shè)備的控制； 設(shè)備支持模塊程序定義了設(shè)備支持的入口表及注冊信息，建立與EPISC軟件控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫的連接;設(shè)備支持模塊程序根據(jù)設(shè)備支持的入口表里的設(shè)備支持初始化模塊名和設(shè)備支持模塊名，調(diào)用底層的設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊程序;根據(jù)數(shù)據(jù)庫記錄的DTYP字段初始化記錄；根據(jù)記錄的特定字段處理和調(diào)用記錄，執(zhí)行I/O操作，對于輸入數(shù)據(jù)，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成PV;對于輸出數(shù)據(jù)，將PV數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成原始數(shù)據(jù)； 設(shè)備驅(qū)動(dòng)支持模塊程序定義了設(shè)備驅(qū)動(dòng)入口表，建立與EPI SC軟件控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫的連接;初始化和底層控制器連接的硬件接口，實(shí)現(xiàn)和底層控制器的數(shù)據(jù)輸入輸出操作;并行運(yùn)行輸出線程，建立和設(shè)備控制層相關(guān)的操作;并行運(yùn)行輸入線程，接收到應(yīng)答后，調(diào)用I/O Intr中斷請求，設(shè)備支持模塊程序進(jìn)行EPICS的記錄處理，存入EPICS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫；客戶端的人機(jī)操作界面通過EPICS的通道訪問協(xié)議CA實(shí)現(xiàn)從1C中的數(shù)據(jù)庫的過程變量PV的訪問，方便操作人員直觀監(jiān)控設(shè)備現(xiàn)場。
【文檔編號】G05B19/04GK106094583SQ201610425083
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月13日
【發(fā)明人】何詩英, 黃連生, 高格, 傅鵬, 王廣紅, 朱黎黎, 沈君, 王澤京, 李令鵬, 陳曉嬌
【申請人】中國科學(xué)院等離子體物理研究所