一种分布式控制系统及工业控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种分布式控制系统及工业控制系统，所述分布式控制系统包括：一个CPU机箱和复数个IO机箱，CPU机箱包括CPU

【技术实现步骤摘要】
一种分布式控制系统及工业控制系统


[0001]本专利技术属于工业自动化领域，尤其涉及一种分布式控制系统及工业控制系统。

技术介绍

[0002]DCS是分布式控制系统(Distributed Control System)的英文缩写，在国内自控行业又称之为集散控制系统。DCS一般由以下四部分组成：1)数据采集装置，主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理；2)现场控制单元或基本控制器，是DCS系统中的核心部分；3)过程管理级，DCS的人机接口装置，普遍配有高分辨率、大屏幕的色彩CRT、操作者键盘、打印机、大容量存储器等；4)经营管理级，这是全厂自动化系统的最高一层，综合监视系统各单元，管理全系统的所有信息。
[0003]现有的DCS，其现场控制单元与数据采集装置通常采用总线通信，通常采用串行总线如RS422/485，CAN等将控制单元的CPU模块与数据采集装置的各个IO模块连接。串行总线通信方式有以下问题：包括RS422/485，以及CAN，串行总线最大的缺点是带宽低，通常最高只有10Mbps，这意味着一个控制单元无法承载太多的IO模块，且通常采用串行总线的DCS，最多可连接64个IO模块节点。
[0004]对于越来越普遍的伺服驱动、编码器、智能仪表等I/O，一个节点的数据往往就有32字节，采用串行总线的DCS往往需要配置额外的采集设备来连接这些大数据量的I/O，导致在程序开发时无法实现所有I/O配置一视同仁，同类处理，增加了开发的难度。并且在安装时这些额外的采集设备由于是独立的设计，需要单独进行安装，也增加了安装的难度。
[0005]图1示出了使用现有技术的大型工厂控制系统，除了这些智能传感器I/O，伺服驱动器I/O，还有上万个普通I/O点，所以采用485这种低速I/O背板总线的传统DCS往往需要首先按照工艺拆分成若干个控制域，然后各个控制域内部再拆分成若干个控制站，每个控制站各自承担部分I/O，而无法统一接入管理。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种分布式控制系统及工业控制系统，所述分布式控制系统包括：一个CPU机箱和复数个IO机箱，CPU机箱包括CPU
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A模块和第一CM
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A模块，每个IO机箱包括第二CM
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A模块和复数个IO模块；CPU
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A模块通过A路AUTBUS总线连接第一CM
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A模块，第一CM
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A模块通过A路AUTBUS总线连接第二CM
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A模块，实现CPU机箱与IO机箱的连接；第二CM
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A模块通过A1路AUTBUS总线连接各IO模块，IO模块用于连接被控设备，从而CPU
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A模块通过A路AUTBUS总线和A1路AUTBUS总线实现对被控设备进行控制。本专利技术实施例提高了DCS控制I/O的数量，简化了DCS机柜。还通过在AUTBUS总线定义不同的实时等级的逻辑信道实现强实时与弱实时的控制任务的融合，还通过对IO模块的各控制信号统一编号简化IO的配置和IO模块接线，提高开发和集成的效率。
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供了一种分布式控制系统，包括：一个CPU机箱和复数个IO机箱，CPU机箱包括CPU
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A模块和第一CM
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A模块，每个IO机箱包括第二CM
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A模块和复数
个IO模块；CPU
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A模块用于运行被控设备的控制程序，第一CM
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A模块用于把所述控制程序的控制指令转发至相应的第二CM
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A模块和/或为所述控制程序从各第二CM
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A模块获取相应的被控设备的状态数据，CPU
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A模块、第一CM
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A模块和各第二CM
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A模块通过A路AUTBUS总线连接；第二CM
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A模块用于把所接收的所述控制指令转发至所在IO机箱相应的IO模块和/或从该相应的IO模块获取相应的被控设备的状态数据，第二CM
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A模块和所在IO机箱内的各IO模块通过A1路AUTBUS总线连接；IO模块连接被控设备，用于通过所接收的所述控制指令对所连接的被控设备进行控制和/或获取该所连接的被控设备的状态数据。
[0008]由上，利用AUTBUS的带宽的能力通过A路AUTBUS总线和A1路AUTBUS总线实现提高了DCS控制I/O的数量，简化了DCS机柜。
[0009]第一方面的一种可能实施方式中，CPU
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A模块是A路AUTBUS总线的主节点，第一CM
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A模块和各第二CM
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A模块是A路AUTBUS总线的从节点；一个IO机箱的第二CM
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A模块是该IO机箱的A1路AUTBUS总线的主节点，该IO机箱的各IO模块是该A1路AUTBUS总线的从节点。
[0010]由上，通过CPU
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A模块作为A路AUTBUS总线的主节点，管理A路AUTBUS总线上的各第二CM
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A模块，第二CM
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A模块作为A1路AUTBUS总线的主节点，管理各个IO模块，从而增强CPU
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A模块对IO模块的管理。
[0011]第一方面的一种可能实施方式中，各IO机箱的部署位置包括:本地或远程，其中，本地为CPU机箱所在机柜。
[0012]由上，利用AUTBUS总线在100bps带宽下具有500m传输距离，远程部署一些IO机箱，实现一个域的工业控制领域的远程和本地融合控制。
[0013]第一方面的一种可能实施方式中，所述控制程序包括多个实时控制任务，每个实时控制任务控制至少一个IO机箱上的IO模块，其中，一个IO机箱IO模块的控制信号的实时等级越高，该IO机箱对应的实时控制任务的任务周期越短。
[0014]由上，通过在控制程序包括多个实时控制任务，以相应的任务总起控制至少一个IO机箱上的IO模块，实现对不同实时等级的控制任务的融合。
[0015]第一方面的一种可能实施方式中，CPU
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A模块上还用于为每个第二CM
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A模块在A路AUTBUS总线上配置一个第一逻辑信道，其中，一个IO机箱的第二CM
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A模块的第一逻辑信道的总线周期与该IO机箱相应的实时控制任务的任务周期正向变化；一个IO机箱的第二CM
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A模块还用于为该IO机箱的各IO模块在A1路AUTBUS上配置总线周期相同的第二逻辑信道，该第二逻辑信道的总线周期与该IO机箱的第二CM
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A模块的第一逻辑信道的总线周期相同。
[0016]由上，通过在A路AUTBUS总线和A1路AUTBUS总线设置不同总线周期的逻辑信道，对应不同实时控制任务，以通过A路AUTBUS和A1路AUTBUS实现对不同实时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式控制系统，其特征在于，包括：一个CPU机箱和复数个IO机箱，CPU机箱包括CPU
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A模块和第一CM
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A模块，每个IO机箱包括第二CM
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A模块和复数个IO模块；CPU
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A模块用于运行被控设备的控制程序，第一CM
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A模块用于把所述控制程序的控制指令转发至相应的第二CM
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A模块和/或为所述控制程序从各第二CM
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A模块获取相应的被控设备的状态数据，CPU
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A模块、第一CM
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A模块和各第二CM
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A模块通过A路AUTBUS总线连接；第二CM
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A模块用于把所接收的所述控制指令转发至所在IO机箱相应的IO模块和/或从该相应的IO模块获取相应的被控设备的状态数据，第二CM
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A模块和所在IO机箱内的各IO模块通过A1路AUTBUS总线连接；IO模块连接被控设备，用于通过所接收的所述控制指令对所连接的被控设备进行控制和/或获取该所连接的被控设备的状态数据。2.根据权利要求1所述分布式控制系统，其特征在于，CPU
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A模块是A路AUTBUS总线的主节点，第一CM
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A模块和各第二CM
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A模块是A路AUTBUS总线的从节点；一个IO机箱的第二CM
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A模块是该IO机箱的A1路AUTBUS总线的主节点，该IO机箱的各IO模块是该A1路AUTBUS总线的从节点。3.根据权利要求1所述分布式控制系统，其特征在于，各IO机箱的部署位置包括:本地或远程，其中，本地为CPU机箱所在机柜。4.根据权利要求1所述分布式控制系统，其特征在于，所述控制程序包括多个实时控制任务，每个实时控制任务控制至少一个IO机箱上的IO模块，其中，一个IO机箱IO模块的控制信号的实时等级越高，该IO机箱对应的实时控制任务的任务周期越短。5.根据权利要求4所述系统，其特征在于，CPU
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A模块上还用于为每个第二CM
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A模块在A路AUTBUS总线上配置一个第一逻辑信道，其中，一个IO机箱的第二CM
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【专利技术属性】
技术研发人员：周爱平，郭丽萍，朱莹，
申请(专利权)人：北京东土科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：