一种基于火电厂嵌入式智能控制的装置及方法制造方法及图纸

一种基于火电厂嵌入式智能控制的装置及方法，包括嵌入式逻辑处理器、主存储器、第一协处理器以及第二协处理器；主存储器、第一协处理器以及第二协处理器均与嵌入式逻辑处理器相连。本发明专利技术提出了基于嵌入式逻辑处理器和第二协处理器并行分布式计算架构，充分利用第二协处理器硬件电路和灵活配置的特点，将大量简单的运算从嵌入式逻辑处理器分离出来提高了运算效率，而且将总功耗控制在了一个较低的水平，实现了在普通的嵌入式火电DCS控制器内运行复杂智能算法的可能。行复杂智能算法的可能。行复杂智能算法的可能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于火电厂嵌入式智能控制的装置及方法


[0001]本专利技术属于火电厂DCS嵌入式智能控制
，具体涉及一种基于火电厂嵌入式智能控制的装置及方法。

技术介绍

[0002]目前，国内大多数火电厂采用的DCS控制系统是由控制功能分散的多个控制单元组组成，为了满足稳定性的要求，每个控制单元组又是由一对冗余的控制器构成，而每个控制器中只有一个嵌入式处理器。此嵌入式处理器大都采用AMD、Intel的X86架构，少部分采用PowerPC、ARM、MIPS、UltraSPARC、Alpha等处理器架构，单个控制器的全部计算都依赖采用复杂指令集的嵌入式处理器处理。现有智能算法计算的特点是单次计算方式简单但整体计算量非常庞大且耗时，而火电厂控制领域对实时性有比较高的要求，故常规情况下智能算法都是在上位机的处理器中进行智能算法计算的。因为上位机的处理器拥有更高的主频和更大的带宽，并且上位机的机体空间没大小限制，这样可以选择采用具有更多核心的处理器，还可以在高功耗的情况下采用更多更有效的散热方式以满足处理器稳定运行，然而上述各种嵌入式处理器的主频和功耗都无法和上位机处理器相比，要使普通DCS控制器运行智能算法，需要在传统的嵌入式硬件平台上解决如下几方面问题：1）对于通用架构的嵌入式处理器来说，提高这种处理器计算能力的两种简单的方式，一是提高主频，二是增加内核数量。然而现阶段成熟DCS控制系统中受到各种条件的限制，控制器的嵌入式处理器硬件大都采用单核嵌入式处理器，主频也只有区区几百MHz、内存只有几百MB，因此嵌入式控制器硬件级别很难满足嵌入式控制器的智能算法的计算要求。
[0003]2）现有控制器中嵌入式处理器大都采用复杂指令集的通用处理器架构，这种复杂指令集的通用处理器的计算方式都是先从内存中提取一小部分数据，放在寄存器或者缓存中，然后使用一系列指令对这些数据进行操作，操作完毕后将数据写回缓存，再由缓存写回内存，下一步提取另一小部分数据，再用一系列指令进行处理，以此循环往复。然而针对单次计算方式简单但整体计算量又非常大的智能算法来说，哪怕执行一条很简单的加减计算，对复杂指令集的通用处理器来说，也是执行了多条的指令序列，这种复杂指令集的通用嵌入式处理器架构大大增加了计算的复杂程度，执行效率十分低下，无法满足嵌入式控制器的智能算法计算的要求。
[0004]3）现阶段智能控制算法处于初期的探索阶段，各家的实现方式也不尽相同，当然也无法分析并总结出其中通用的规律。故此DCS厂家也不能为了提高效率，为所有智能算法定制特定的处理芯片，这样成本太高。传统嵌入式控制器采用的通用嵌入式处理器，从架构上决定了无法满足各种智能控制算法修改灵活、运行高效和低成本的要求。

技术实现思路

[0005]为了解决在嵌入式智能控制器中运行智能控制算法的需求，本专利技术的目的是提出
一种基于火电厂嵌入式智能控制装置及方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于火电厂嵌入式智能控制的装置，包括嵌入式逻辑处理器、主存储器、第一协处理器以及第二协处理器；主存储器、第一协处理器以及第二协处理器均与嵌入式逻辑处理器相连。
[0007]进一步的，嵌入式逻辑处理器包括内存管理单元、第一PCI
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E控制器、第二PCI
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E控制器、第一直接存储器访问模块及第二直接存储器访问模块；第一直接存储器访问模块及第二直接存储器访问模块均与内存管理单元相连，内存管理单元、第一直接存储器访问模块及第二直接存储器访问模块均与主存储器相连；第一协处理器通过第一PCI
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E控制器与第一直接存储器访问模块相连，第二协处理器通过第二PCI
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E控制器与第二直接存储器访问模块相连。
[0008]进一步的，第一协处理器用于扩展网口和串口，其中，网口用于接收上位机DCS操作指令，并将上位机DCS操作指令通过第一PCI
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E控制器与第一直接存储器访问模块存储到主存储器的共享内存；串口用于接收IO卡件采集的数据，并将IO卡件采集的数据通过第一PCI
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E控制器与第一直接存储器访问模块存储到主存储器的共享内存。
[0009]进一步的，第一PCI
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E控制器通过第一PCI
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E总线与第一协处理器连接。
[0010]进一步的，第二PCI
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E控制器通过第二PCI
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E总线与第二协处理器连接。
[0011]进一步的，第一协处理器和第二协处理器均为国产FPGA芯片。
[0012]进一步的，嵌入式逻辑处理器、第一协处理器与第二协处理器设置在带有散热孔的壳体内。
[0013]进一步的，壳体侧面设置有散热鳍。
[0014]进一步的，壳体材质为航空铝材。
[0015]一种基于火电厂嵌入式智能控制的方法，采用如上所述的装置，该方法包括以下步骤：第一协处理器将接收到的IO卡件采集的数据通过第一PCI
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E控制器与第一直接存储器访问模块存储到主存储器的共享内存中；第二协处理器通过第二PCI
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E控制器与第二直接存储器访问模块从主存储器的共享内存获取数据，进行计算后，将计算结果通过第二PCI
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E控制器与第二直接存储器访问模块存储到主存储器的共享内存中。
[0016]和现有技术相比较，本专利技术具备如下有益效果：本专利技术提出基于嵌入式逻辑处理器和第二协处理器并行分布式计算架构，充分利用第二协处理器运算速度的优势和电路配置灵活的特点，将大量简单的运算从嵌入式逻辑处理器分离出来，提高了运算效率，将控制器整体功耗控制在一个较低的水平，实现了在普通的嵌入式火电DCS控制器内运行复杂智能算法的可能。为了满足智能控制算法的实时计算和版本频繁迭代升级的要求，本专利技术通过灵活配置第二协处理器，能够将大量智能算法中简单但比较耗时的计算从传统的嵌入式逻辑控制器中分离出来，并将这部分数据交由第二协处理器进行处理，极大的提高了单位时间内的计算性能，同时降低了嵌入式逻辑处理器的负荷，在满足嵌入式智能控制功能要求的条件下，降低产品功耗，提高了单位时间内的处理能力，解决了普通嵌入式控制器在采用传统嵌入式处理器架构下，无法满足智能算法
计算量大的问题。本专利技术采用模块化设计架构，便于第一协处理器和第二协处理器的升级和扩展。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的基于火电厂嵌入式智能控制的装置框图。
[0018]图中，1为嵌入式逻辑处理器，2为内存管理单元，3为主存储器，4为第一PCI
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E控制器，5为第一协处理器，6为第二PCI
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E控制器，7为第二协处理器，8为第一直接存储器访问模块，9为第二直接存储器访问模块。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本专利技术进行详细说明。
[0020]参见图1，一种基于火电厂嵌入式智能控制的装置，包括嵌入式逻辑处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于火电厂嵌入式智能控制的装置，其特征在于，包括嵌入式逻辑处理器（1）、主存储器（3）、第一协处理器（5）以及第二协处理器（7）；主存储器（3）、第一协处理器（5）以及第二协处理器（7）均与嵌入式逻辑处理器（1）相连。2.根据权利要求1所述的一种基于火电厂嵌入式智能控制的装置，其特征在于，嵌入式逻辑处理器（1）包括内存管理单元（2）、第一PCI
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E控制器（4）、第二PCI
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E控制器（6）、第一直接存储器访问模块（8）及第二直接存储器访问模块（9）；第一直接存储器访问模块（8）及第二直接存储器访问模块（9）均与内存管理单元（2）相连，内存管理单元（2）、第一直接存储器访问模块（8）及第二直接存储器访问模块（9）均与主存储器（3）相连；第一协处理器（5）通过第一PCI
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E控制器（4）与第一直接存储器访问模块（8）相连，第二协处理器（7）通过第二PCI
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E控制器（6）与第二直接存储器访问模块（9）相连。3.根据权利要求2所述的一种基于火电厂嵌入式智能控制的装置，其特征在于，第一协处理器（5）用于扩展网口和串口，其中，网口用于接收上位机DCS操作指令，并将上位机DCS操作指令通过第一PCI
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E控制器（4）与第一直接存储器访问模块（8）存储到主存储器（3）的共享内存；串口用于接收IO卡件采集的数据，并将IO卡件采集的数据通过第一PCI
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E控制器（4）与第一直接存储器访问模块（8）存储到主存储器（3）的共享内存。4.根据权利要求2所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘畅，程国栋，蔡丹，张勇，柳曦，王鑫，徐卫峰，贾泽冰，李忠柱，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，
类型：发明
国别省市：