一种用于高速卷烟包装设备的网络控制系统以及网络通信模块技术方案

一种用于高速卷烟包装设备的网络控制系统，该系统包括MICRO‑Ⅱ控制系统，MICRO‑Ⅱ控制系统通过GDLAN组网协议连接ARCNET模块，ARCNET模块通过RS485连接多个上位机，ARCNET模块包括：电源模块，ARCNET总线收发模块，ARCNET协议模块用于处理和解码ARCNET网络协议，为产品建立数据传输通道，信号处理模块，用于接收ARCNET协议模块原始数据，解码GDLAN协议数据，对GDLAN令牌指令回复，数据解码和转发。以及隔离模块，RS485总线通讯模块和显示模块。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高速卷烟包装设备的网络控制系统以及网络通信模块
本专利技术属于高速卷烟包装设备
，特别涉及一种用于高速卷烟包装设备的网络控制系统以及网络通信模块。
技术介绍
MICRO-Ⅱ系统是意大利GD公司推出的国际先进的高速卷烟包装设备的电控系统，其融入了当代高新技术，属于计算机网络控制系统。MICRO-Ⅱ基于80386和80486两种平台设计，并经优化用于多任务操作系统的先进的32位微处理器。该处理器能够寻址4GB的物理存储器和64TB的虚拟存储器。此外，该处理器还允许多个操作系统同时运行，确保平均指令执行时间，具有很高的系统吞吐能力。MICRO-Ⅱ系统是由17块线路板组成，所有这些线路板都是自带CPU的智能板。即MICRO-Ⅱ系统是一个多处理器并行系统，机笼内的各个线路板通过连接在母版上的数据总线和控制总线，与CPU板进行信息交换，共同控制完成系统功能。MICRO-Ⅱ系统采用Arcnet令牌网络结构，在Arcnet网络的基础上增加了GD公司专有的通讯协议，俗称GDLAN。通过GDLAN来实现CPU主板与OPC的信息通讯，GDLAN网络采用93Ω同轴电缆作为通信载体，基通讯数据传输速率最大为2.5Mbps。MICRO-Ⅱ网络结构图如图1所示。MICRO-Ⅱ控制系统主要应用于烟草卷烟设备中，如上海烟机所生产的ZB45、ZB25、ZB47，意大利GD公司生产的GDX1、GDX2、GDX2000、S900包装、烟支输送设备等。在现有烟草包装设备中，上位机与MICRO-Ⅱ控制系统的通讯数据交互通常采用上位机(工业计算机)+基于PCI总线的ARCNET网络适配组合。ARCNET网络适配器通过93Ω同轴电缆与一台或多台MICRO-Ⅱ控制系统实现物理连接，ARCNET网络适配器通过PCI总线与一台或多台上位机实现物理连接，从而实现MICRO-Ⅱ控制系统与上位机的物理通讯组网，该局域网络俗称GDLAN。如图2所示，是GDLAN网络结构示意图。GDLAN是基于令牌总线机制的通讯网络，该网络的最大特点是应答机制基于上位机软件(部署于工业计算机内的软件)与MICRO-Ⅱ控制程序实现。在该网络中ARCNET适配器在网络中只用于数据透传，不能直接参与GDLAN组网，该设备不具备协议的识别与解析能力。在GDLAN网络通讯中，MICRO-Ⅱ控制系统作主站，上位机作从站。主站控制系统启动时向GDLAN网络循环发送广播信息，ARCNET适配器将GDLAN网络接口转换成PCI总线接口，并将数据传送至从站上位机，从站上位机软件接收到主站广播信息后向主站回复节点信息(应答指令)，该指令再通过ARCNET适配器将PCI接口转换成GDLAN网络接口，并将数据传送至主站，主站程序接收到从站应答指令后将从站加入控制节点，直至所有节点加入完成，系统组网完毕。在系统组网完成后，主站按特定的数据格式向从站节点发送数据包，从站接收到主站数据包后，向主站回复相应的指令，告知主站自己已正确接收到该数据。如果主站长时间未接收到从站的应答指令，主站则将该从站从控制节点内移除，不再向该从站发送数据。图3所示是GDLAN通讯机制示意图。综上所述，GDLAN的组网方式是基于ARCNET适配器与工业计算机实现与MICRO-Ⅱ控制系统的物理连接，通讯协议的应答机制由部署于工业计算机内的软件完成。该技术实现方式的主要缺点如下：A、结构复杂基于GDLAN的组网技术要求限制，在GDLAN网络结构中，每个网络节点(从站)均需具配置ARCNET网络适配器。为减少因传输距离等因素导致的网络异常或中断，同时需采用环网冗余方式，从而导致通讯线路增加，致使网络结构复杂、凌乱。B、升级困难目前世面上能采购到的ARCNET网络适配器均是基于PCI总线通讯方式，导致上位计算机必须配备PCI总线接口。随着技术不断的更新，工业计算机的接口主要采用PCI-E、USB等总线接口替换老式的PCI接口，在对上位计算机升级时由于接口的限制，致使计算机选型困难。同也因最新操作系统对老式硬件设备驱动的兼容等问题，导致不得不使用已淘汰的操作系统。C、稳定性差在GDLAN组网技术要求中，其主站与从站物理通讯线路最大不得超过30米。但在实际的应用中因设备摆放的位置不一，通讯线路难于控制。GDLAN虽采用了环形网络组建，具备一定的容错机制，但其采用上位机软件实现的一应一答机制，在上位机故障或是上位机软件异常时极易出现节点丢失情况，导致上位机与主机通讯中断。在GDLAN网络中某上位机一旦与主站通讯断开，主站会将该上位机移出GDLAN网络中，并不再向该上位机发送数据。此时若要恢复通讯，只能将主机和上位机断电重启，重新对GDLAN组网。D、成本高昂ARCNET是1977年由Datapoint公司开发的一种通讯网络，在现有的通讯网络中并不常见，属于一种淘汰网络技术，相关的通讯硬件难于采购。目前全世界仅美国科动公司在生产用于该网络的ARCNET网络适配器，且价格昂贵。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于高速卷烟包装设备的网络控制系统以及网络通信模块。一种用于高速卷烟包装设备的网络控制系统，该系统包括MICRO-Ⅱ控制系统，MICRO-Ⅱ控制系统通过GDLAN组网协议连接ARCNET模块，ARCNET模块通过RS485连接多个上位机，ARCNET模块包括：电源模块，用于为ARCNET模块提供电源，ARCNET总线收发模块，用于ARCNET总线的数据收发，ARCNET协议模块，用于处理和解码ARCNET网络协议，为产品建立数据传输通道，信号处理模块，用于接收ARCNET协议模块原始数据，解码GDLAN协议数据，对GDLAN令牌指令回复，数据解码和转发，隔离模块，用于对RS485总线模块与信号处理模块信号进行隔离，RS485总线通讯模块，用于建立现场总线收发，用于第三方设备数据接收与发送，显示模块，提供工作状态指示功能，包括工作指示、通讯指示、数据传输指示，RS485总线通讯模块通过隔离模块与信号处理模块连接，ARCNET总线收发模块通过ARCNET协议模块与信号处理模块连接，显示模块与信号处理模块直连。进一步的，所述的高速卷烟包装设备是GDX或ZB系列包装机，所述的MICRO-Ⅱ控制系统设定为主机，将数采前置机设为上位机，则网络控制系统包括以下步骤：步骤1：主机通电后向网络发送系统初始化66指令数据包，ARCNET模块接收到66指令数据包后，向主机回复66指令，同时将数据包通过RS485发送至数采前置机，主机收到回复后将产品物理地址加入自身的控制节点；步骤2：主机向ARCNET模块发送63初始化数据，该数据包包含了GDX或ZB系列包装机的画面、仪表、设备组、参数名称、配置参数信息，ARCNET模块接收到数据包后，向主机回复63指令，同时将数据包通过RS485发送至数采前置机，数采前置机内置的采集程序对63数据进行解析、分组、归类动作；步骤3：主机向ARCNET模块发送完63初始化数据后，开始向主机发送64实时数据，实时数据包含GDX或ZB系列包装机生产、状态、故障、温度信息，ARCNET模块每接收到一条64指令数据向主机回复64指令，并通过RS485发送至数采前置机，由数采前置机内置采集程序对实时数据解析、统计、运算，直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高速卷烟包装设备的网络控制系统，其特征在于，该系统包括MICRO‑Ⅱ控制系统，MICRO‑Ⅱ控制系统通过GDLAN组网协议连接ARCNET模块，ARCNET模块通过RS485连接多个上位机，ARCNET模块包括：电源模块，用于为ARCNET模块提供电源，ARCNET总线收发模块，用于ARCNET总线的数据收发，ARCNET协议模块，用于处理和解码ARCNET网络协议，为产品建立数据传输通道，信号处理模块，用于接收ARCNET协议模块原始数据，解码GDLAN协议数据，对GDLAN令牌指令回复，数据解码和转发，隔离模块，用于对RS485总线模块与信号处理模块信号进行隔离，RS485总线通讯模块，用于建立现场总线收发，用于第三方设备数据接收与发送，显示模块，提供工作状态指示功能，包括工作指示、通讯指示、数据传输指示，RS485总线通讯模块通过隔离模块与信号处理模块连接，ARCNET总线收发模块通过ARCNET协议模块与信号处理模块连接，显示模块与信号处理模块直连。

【技术特征摘要】
1.一种用于高速卷烟包装设备的网络控制系统，其特征在于，该系统包括MICRO-Ⅱ控制系统，MICRO-Ⅱ控制系统通过GDLAN组网协议连接ARCNET模块，ARCNET模块通过RS485连接多个上位机，ARCNET模块包括：电源模块，用于为ARCNET模块提供电源，ARCNET总线收发模块，用于ARCNET总线的数据收发，ARCNET协议模块，用于处理和解码ARCNET网络协议，为产品建立数据传输通道，信号处理模块，用于接收ARCNET协议模块原始数据，解码GDLAN协议数据，对GDLAN令牌指令回复，数据解码和转发，隔离模块，用于对RS485总线模块与信号处理模块信号进行隔离，RS485总线通讯模块，用于建立现场总线收发，用于第三方设备数据接收与发送，显示模块，提供工作状态指示功能，包括工作指示、通讯指示、数据传输指示，RS485总线通讯模块通过隔离模块与信号处理模块连接，ARCNET总线收发模块通过ARCNET协议模块与信号处理模块连接，显示模块与信号处理模块直连。2.如权利要求1所述的用于高速卷烟包装设备的网络控制系统，其特征在于，所述的高速卷烟包装设备是GDX或ZB系列包装机，所述的MICRO-Ⅱ控制系统设定为主机，将数采前置机设为上位机，则网络控制系统包括以下步骤：步骤1：主机通电后向网络发送系统初始化66指令数据包，ARCNET模块接收到66指令数据包后，向主机回复66指令，同时将数据包通过RS485发送至数采前置机，主机收到回复后将产品物理地址加入自身的控制节点；步骤2：主机向ARCNET模块发送63初始化数据，该数据包包含了GDX或ZB系列包装机的画面、仪表、设备组、参数名称、配置参数信息，ARCNET模块接收到数据包后，向主机回复63指令，同时将数据包通过RS485发...

【专利技术属性】
技术研发人员：许永童，
申请(专利权)人：上海兰宝传感科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31