專利名稱：一種多通道現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)通信數(shù)據(jù)報(bào)文傳輸?shù)臄?shù)字濾波方式的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)大型集散型控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，更具體地說(shuō)涉及一種多通道現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)通信數(shù)據(jù)報(bào)文傳輸?shù)臄?shù)字濾波方式。
背景技術(shù)：
在大中型分散式控制系統(tǒng)、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、水電站自動(dòng)化系統(tǒng)中，往往經(jīng)常涉及到大量設(shè)備狀態(tài)的遙信與遙控。這些設(shè)備可能是電動(dòng)閥門、馬達(dá)電機(jī)、開關(guān)接點(diǎn)、斷路器接點(diǎn)、重合閘信號(hào)、電磁閥等，這些設(shè)備的動(dòng)作一般通過(guò)開閉狀態(tài)來(lái)完成。對(duì)于這些接點(diǎn)信號(hào)狀態(tài)的識(shí)別與控制我們一般可以通過(guò)就地現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備完成，也可以由中央控制器通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)接受遙信和發(fā)布遙控信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在上述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，對(duì)其狀態(tài)的正確動(dòng)作要求非常高，以保證按照實(shí)際的需求正確地動(dòng)作，不允許發(fā)生誤傳、誤動(dòng)、拒動(dòng)的現(xiàn)象。
在上述的控制系統(tǒng)中，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的最終狀態(tài)識(shí)別與控制一般通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備(或裝置)完成，現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和智能數(shù)字量監(jiān)控單元組成?，F(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備將采集的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)信息傳輸至中央控制器，其傳輸現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的接口模件稱DI設(shè)備(或DI模件)即Digital Input。中央控制器將對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備動(dòng)作進(jìn)行控制，其傳輸控制命令的接口模件稱DO設(shè)備(或DO模件)即Digital Output。
由于在現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備一般負(fù)責(zé)監(jiān)控負(fù)載的啟停功能，在負(fù)載動(dòng)作的過(guò)程中很容易產(chǎn)生大量的電磁干擾，這些干擾不可避免地將對(duì)現(xiàn)場(chǎng)DI、DO模件、通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生沖擊。因此，如何保證現(xiàn)場(chǎng)DI、DO模件可以正確傳送現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)與接受來(lái)自中央控制器的動(dòng)作命令，同時(shí)對(duì)下掛的終端設(shè)備發(fā)出正確的動(dòng)作指令直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
目前意義上的解決方法大部分是提高現(xiàn)場(chǎng)智能DI、DO模件的可靠性以及高抗干擾能力，包括提高其電磁兼容性等級(jí)，通信總線設(shè)備內(nèi)部?jī)?nèi)置，采用各種屏蔽措施提高外置通信網(wǎng)絡(luò)的抗干擾特性，采用高級(jí)的通信協(xié)議(比如CAN現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議)、復(fù)雜的通信校驗(yàn)方式(比如CRC校驗(yàn))保證通信報(bào)文的正確傳送等等。在上述措施的采取下，雖然極大地提高了現(xiàn)場(chǎng)DI/DO模件監(jiān)控的可靠性，但是在個(gè)別的情況下，仍然存在通信出錯(cuò)導(dǎo)致設(shè)備誤動(dòng)、拒動(dòng)、誤發(fā)的可能。
在通信網(wǎng)絡(luò)上，中央控制器與現(xiàn)場(chǎng)各種智能設(shè)備的通信指令均是按照規(guī)定的通信規(guī)約，通過(guò)通信電平的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)上，不可避免的存在通信電平異化的可能。比如，對(duì)某個(gè)設(shè)備發(fā)出的指令為高電平，因干擾導(dǎo)致電平變位為低電平。而傳統(tǒng)意義上的報(bào)文校驗(yàn)雖然可以識(shí)別出該通信指令發(fā)往哪個(gè)設(shè)備，但無(wú)法識(shí)別出系統(tǒng)發(fā)送的原始電平命令是高還是低，在這種情況下，DI模件發(fā)出有誤的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)信息，中央控制器根據(jù)這一有誤的狀態(tài)信息，發(fā)出錯(cuò)誤動(dòng)作指令，并由DO模件通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備而使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種使中央控制器與各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備能夠完全正確地傳送雙向數(shù)據(jù)的一種多通道現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)通信數(shù)據(jù)報(bào)文傳輸?shù)臄?shù)字濾波方式。它通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)基于中央控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備的CAN總線通信連接，現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備與中央控制系統(tǒng)相互間通過(guò)通信數(shù)據(jù)報(bào)文分別對(duì)多通道現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)和動(dòng)作進(jìn)行搖信和遙控，其中對(duì)所述通信數(shù)據(jù)報(bào)文中對(duì)應(yīng)多通道現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)狀態(tài)位三次重復(fù)傳送，形成三重冗余通信數(shù)據(jù)報(bào)文；在報(bào)文解析過(guò)程中，對(duì)所述三重冗余通信數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行兩兩比較，選擇至少兩次完全重復(fù)的報(bào)文作為正確的通信數(shù)據(jù)報(bào)文。
所述通信數(shù)據(jù)報(bào)文中的數(shù)據(jù)狀態(tài)位采用每四通道設(shè)備狀態(tài)位用一十六進(jìn)制的字節(jié)表達(dá)。
本發(fā)明的有益效果是對(duì)通信數(shù)據(jù)報(bào)文中的數(shù)據(jù)狀態(tài)位采用三重冗余方式傳輸，并在報(bào)文解析中采用三選二比較方法確認(rèn)正確報(bào)文，可有效回避報(bào)文傳輸過(guò)程中多個(gè)數(shù)據(jù)變位造成的校驗(yàn)失效，同時(shí)也避免了采用復(fù)雜的循環(huán)CRC校驗(yàn)方式帶來(lái)的CPU校驗(yàn)導(dǎo)致的響應(yīng)時(shí)間延遲。


圖1是DI模件讀取全通道狀態(tài)響應(yīng)幀報(bào)文格式定義。
圖2是DO模件全通道狀態(tài)設(shè)置報(bào)文格式定義。
圖3是16通道狀態(tài)位的雙字節(jié)定義。
圖4是DI模件全通道狀態(tài)讀取的報(bào)文格式定義。
具體實(shí)施例方式
本實(shí)施例以中央控制器下掛40個(gè)16通道的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備為例。
將中央控制器和智能數(shù)字量監(jiān)控單元的通信口按CANBUS串行通信網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行物理相連，連接介質(zhì)采用高可靠的屏蔽雙絞線，再將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信號(hào)采集端與信號(hào)控制端分別用電纜與智能數(shù)字量監(jiān)控單元對(duì)應(yīng)端連接，最終形成一完整的分散式控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
中央控制器是一套IBM_PC兼容機(jī)(也可采用嵌入式操作系統(tǒng)的高檔大容量微處理器)，其操作系統(tǒng)為WINDOWS(也可為DOS6.0、LINUX、WINCE之中的一種)，該計(jì)算機(jī)具有CAN通信接口，采用CAN2.0的通信協(xié)議。
中央控制器通過(guò)CAN通信接口連接40個(gè)現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備，每一現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備上的智能數(shù)字量監(jiān)控單元設(shè)有16個(gè)監(jiān)控通道。每一通道對(duì)應(yīng)一個(gè)二進(jìn)制的數(shù)據(jù)狀態(tài)位(0或1)，其對(duì)應(yīng)設(shè)備的接點(diǎn)常開時(shí)，狀態(tài)位為0；接點(diǎn)常閉時(shí)，狀態(tài)位為1。則16通道對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)狀態(tài)位用二進(jìn)制(由16通道到1通道)表示為0000，0000，0000，0000-1111，1111，1111，1111，用16進(jìn)制的雙字節(jié)表達(dá)為0000H-FFFFH。我們規(guī)定雙字節(jié)的低字節(jié)(前面的字節(jié))分別對(duì)應(yīng)1-8通道的狀態(tài)(從8到1)，高字節(jié)(后面的字節(jié))分別對(duì)應(yīng)9-16通道的狀態(tài)(從16到9)，請(qǐng)參見(jiàn)圖3。雙字節(jié)中的每十六進(jìn)制表達(dá)了對(duì)應(yīng)4通道的狀態(tài)數(shù)據(jù)。
根據(jù)CAN現(xiàn)場(chǎng)總線每幀報(bào)文只能包含8個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)幀的特點(diǎn)，所以DI模件讀取中央控制器的報(bào)文格式見(jiàn)圖4，智能數(shù)字量監(jiān)控單元根據(jù)讀取的報(bào)文，向中央控制器發(fā)出響應(yīng)幀報(bào)文，以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的搖信，其格式定義見(jiàn)圖1，在報(bào)文的數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)用三個(gè)雙字節(jié)分別重復(fù)傳送16通道狀態(tài)位，形成三重冗余通信數(shù)據(jù)報(bào)文。
如對(duì)應(yīng)的1-16通道的設(shè)備狀態(tài)分別為開；開，閉；開；閉；閉；開；開，開；閉；開；閉；開；開，閉；開；1-16通道對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)狀態(tài)位正確表示為0，0，1，0，1，1，0，0，0，1，0，1，0，0，1，0。
二進(jìn)制報(bào)文排序?yàn)?0110100；01001010十六進(jìn)制雙字節(jié)表示為34；4A(H)智能數(shù)字量監(jiān)控單元通過(guò)ID發(fā)出的通信數(shù)據(jù)報(bào)文，其中的傳輸?shù)臄?shù)據(jù)狀態(tài)為00；34；4A；34；4A；34；4A；Bytel。
中央控制器讀取完整報(bào)文后，對(duì)上述三重冗余通信數(shù)據(jù)報(bào)文中的三個(gè)雙字節(jié)數(shù)據(jù)狀態(tài)位的數(shù)字分別兩兩比較，選擇至少兩次完全重復(fù)的雙字節(jié)報(bào)文作為正確的通信數(shù)據(jù)報(bào)文。
極端的情況下，因?yàn)楦蓴_的存在導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸區(qū)的狀態(tài)發(fā)生變位，上述通信數(shù)據(jù)報(bào)文中的數(shù)據(jù)狀態(tài)位變?yōu)?0；33；4B；34；4A；34；4A；Bytel；這種情況下，校驗(yàn)和的數(shù)據(jù)仍為Bytel，在采用了三選二的機(jī)制后仍然可以判斷出對(duì)應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的16通道狀態(tài)位的真實(shí)數(shù)據(jù)為344A H。
中央控制器根據(jù)所接收的報(bào)文，可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的動(dòng)作進(jìn)行遙控，其發(fā)出的控制指令由智能數(shù)字量監(jiān)控單元上的DO讀取，并通過(guò)其現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制端來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備對(duì)應(yīng)接點(diǎn)的動(dòng)作，其通信數(shù)據(jù)報(bào)文格式見(jiàn)圖2。
如果中央控制器在讀取了上述智能數(shù)字量監(jiān)控單元發(fā)出的16通道狀態(tài)位的通信數(shù)據(jù)報(bào)文后，經(jīng)判斷第14通道的狀態(tài)不正確，需要糾正，發(fā)出正確的16通道狀態(tài)位數(shù)據(jù)，并通過(guò)DO模件向?qū)?yīng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的對(duì)應(yīng)通道的控制端發(fā)出控制指令。上述智能數(shù)字量監(jiān)控單元所對(duì)應(yīng)的16通道的設(shè)備狀態(tài)分別應(yīng)為開；開，開；閉；開；閉；開；開，開；閉；開；開；閉；開，閉；開；其二進(jìn)制報(bào)文排序?yàn)?0010100；01001010。用十六進(jìn)制雙字節(jié)表示為14；4A(H)。
通信數(shù)據(jù)報(bào)文中的數(shù)據(jù)狀態(tài)位為00；14；4A；14；4A；14；4A；Bytel；形成三重冗余通信數(shù)據(jù)報(bào)文。
智能數(shù)字量監(jiān)控單元通過(guò)DO模件讀取完整報(bào)文后，對(duì)上述三重冗余通信數(shù)據(jù)報(bào)文中的三個(gè)雙字節(jié)數(shù)據(jù)狀態(tài)位的數(shù)字分別兩兩比較，選擇至少兩次完全重復(fù)的報(bào)文作為正確的通信數(shù)據(jù)報(bào)文。
極端的情況下，因?yàn)楦蓴_的存在導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸區(qū)的狀態(tài)發(fā)生變位，上述通信數(shù)據(jù)報(bào)文中的數(shù)據(jù)狀態(tài)位變?yōu)?0；13；4B；14；4A；14；4A；Bytel；這種情況下，校驗(yàn)和的數(shù)據(jù)仍為Bytel，在采用了三選二的機(jī)制后仍然可以判斷出真實(shí)數(shù)據(jù)為144A H，該報(bào)文仍有效，并通過(guò)DO模件傳達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制端，對(duì)對(duì)應(yīng)接點(diǎn)進(jìn)行控制，使14通道原閉合的接點(diǎn)打開。
權(quán)利要求
1.一種多通道現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)通信數(shù)據(jù)報(bào)文傳輸?shù)臄?shù)字濾波方式，基于中央控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備的CAN總線通信連接，現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備與中央控制系統(tǒng)相互間通過(guò)通信數(shù)據(jù)報(bào)文分別對(duì)多通道現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)和動(dòng)作進(jìn)行搖信和遙控，其特征在于對(duì)所述通信數(shù)據(jù)報(bào)文中對(duì)應(yīng)多通道現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)狀態(tài)位實(shí)行三次重復(fù)傳送，形成三重冗余通信數(shù)據(jù)報(bào)文；在報(bào)文解析過(guò)程中，對(duì)所述三重冗余通信數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行兩兩比較，選擇至少兩次完全重復(fù)的報(bào)文作為正確的通信數(shù)據(jù)報(bào)文。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多通道現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)通信數(shù)據(jù)報(bào)文傳輸?shù)臄?shù)字濾波方式，其特征在于所述通信數(shù)據(jù)報(bào)文中的數(shù)據(jù)狀態(tài)位采用每四通道設(shè)備狀態(tài)位用一十六進(jìn)制的字節(jié)表達(dá)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多通道現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)通信數(shù)據(jù)報(bào)文傳輸?shù)臄?shù)字濾波方式。其技術(shù)方案是基于中央控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備的CAN總線通信連接，現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備與中央控制系統(tǒng)相互間通過(guò)通信數(shù)據(jù)報(bào)文分別對(duì)多通道現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)和動(dòng)作進(jìn)行搖信和遙控，其中，對(duì)所述通信數(shù)據(jù)報(bào)文中對(duì)應(yīng)多通道現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)狀態(tài)位三次重復(fù)傳送，形成三重冗余通信數(shù)據(jù)報(bào)文；在報(bào)文解析過(guò)程中，對(duì)所述三重冗余通信數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行兩兩比較，選擇至少兩次完全重復(fù)的報(bào)文作為正確的通信數(shù)據(jù)報(bào)文。優(yōu)點(diǎn)是可有效回避報(bào)文傳輸過(guò)程中多個(gè)數(shù)據(jù)變位造成的校驗(yàn)失效，同時(shí)也避免了采用復(fù)雜的循環(huán)CRC校驗(yàn)方式帶來(lái)的CPU校驗(yàn)導(dǎo)致的響應(yīng)時(shí)間延遲。
文檔編號(hào)H04L1/00GK1794635SQ20051013494
公開日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者章素華, 楊衛(wèi)民, 胡姣娥 申請(qǐng)人:章素華, 楊衛(wèi)民, 王丹麟