去中心化控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种去中心化控制系统。所述去中心化控制系统用于控制多个现场设备，控制系统包括主节点模块，至少一个从属节点模块；所述至少一个从属节点模块形成分散网络，以及每个从属节点模块耦合到相应现场设备的控制端以对其控制；主节点模块被配置为能够通信地连接到所述分散网络的至少一个从属节点模块；远程控制端被配置为能够通信地连接到所述主节点模块以通过所述分散网络控制现场设备，以及现场控制端能够连接到所述分散网络以控制现场设备。该去中心化控制系统安全冗余高、维护便利性和可扩展性提升，成本降低。成本降低。成本降低。

【技术实现步骤摘要】
去中心化控制系统


[0001]本技术涉及设备控制
，具体涉及一种去中心化控制系统。

技术介绍

[0002]图1示出了现有技术的使用可编程逻辑控制器(PLC)的工业控制系统。可编程逻辑控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统，承担了工业领域中衔接现场设备层与信息层的任务和指令、数据上下传递的职责。然而，如图1所示出的，使用可编程逻辑控制器的工业控制场景中，每一个需要被控制的现场设备是通过耦合在其控制端的相应节点(例如节点1至节点6之一)通信地连接到位于该控制链中心(或称为上一层)的可编程逻辑控制器PLC，然后由可编程逻辑控制器PLC将每一个现场设备的相应节点的数据汇集并上传到远程控制终端，或将来自远程控制终端的指令下发到目标现场设备相应的节点，以由该节点实现对该现场设备的控制。在这样的工业控制场景中可编程逻辑控制器作为控制链路中的枢纽占有重要比重，一旦损坏就会使整个控制系统瘫痪，不利于控制过程安全冗余的保证。同时其严格的层级设定也不利于整个控制网络以及现场设备的可扩展性和灵活布置性，尤其是现场操作人员远离远程控制终端后就无法便利地对现场设备进行数据查看或调试。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的上述技术问题，本技术提供了一种用于控制多个现场设备的去中心化控制系统，其中所述去中心化控制系统包括主节点模块和至少一个从属节点模块；
[0004]其中，每个从属节点模块耦合到相应的现场设备以能够对其控制；
[0005]所述至少一个从属节点模块和主节点模块中的每一个包括第一通信模块和用于控制其的处理模块，其中所述第一通信模块被配置为能够根据相应的处理模块的控制而相互通信，使得所述至少一个从属节点模块构成分散网络并将所述主节点模块通信地连接到所述分散网络的至少一个从属节点模块；以及
[0006]所述主节点模块还包括第二通信模块，所述第二通信模块被配置为能够被相应的处理模块控制而通信地连接到远程控制端以将来自所述远程控制端的控制指令通过所述分散网络下发给相应的现场设备。
[0007]根据本技术所述的去中心化控制系统，优选的，每个从属节点模块被配置为直接连接到所述主节点模块或者通过至少一个其他从属节点模块中继地连接到所述主节点模块。
[0008]根据本技术所述的去中心化控制系统，优选的，所述主节点模块和所述至少一个从属节点模块根据位置、彼此之间的距离、数据流负荷以及通信连接质量中的至少一个来确定所述分散网络中各个从属节点模块的连接次序以及与所述主节点模块直接连接的从属节点模块。
[0009]根据本技术所述的去中心化控制系统，优选的，所述从属节点模块还包括第三通信模块，所述第三通信模块被配置为能够被相应的处理模块控制以无线和/或有线连接到现场控制端，从而由所述现场控制端通过所述分散网络控制所述现场设备。
[0010]根据本技术所述的去中心化控制系统，优选的，所述从属节点模块还包括人机交互模块，所述人机交互模块被配置为能够实现所述现场设备通过所述分散网络与外部的人机交互。
[0011]根据本技术所述的去中心化控制系统，优选的，所述处理模块采用片上系统芯片。
[0012]根据本技术所述的去中心化控制系统，优选的，所述第一通信模块采用基于802.14.5无线通信标准的Sub
‑
G通信芯片。
[0013]根据本技术所述的去中心化控制系统，优选的，所述第二通信模块采用ZigBee、WiFi、蓝牙、射频识别或NFC通信标准中的至少一个。
[0014]根据本技术所述的去中心化控制系统，优选的，所述第三通信模块被配置为与所述第二通信模块相同。
[0015]根据本技术所述的去中心化控制系统，优选的，所述去中心化控制系统还包括所述远程控制端。
[0016]根据本技术所述的去中心化控制系统实现了扁平化控制网络，因此控制系统的安全冗余更高，相互连接方式更灵活，现场设备可扩展性提升，维护便利性提升，成本降低。
附图说明
[0017]以下参照附图对本技术实施例作进一步说明，其中：
[0018]图1示出了现有技术的使用可编程逻辑控制器(PLC)的工业控制系统；
[0019]图2示出了根据本技术的去中心化控制系统的第一实施例的拓扑关系；
[0020]图3示出了根据图2所示的去中心化控制系统的结构关系。
具体实施方式
[0021]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本技术进一步详细说明。
[0022]图2示出了根据本技术的去中心化控制系统的第一实施例的拓扑关系。去中心化控制系统包括远程控制端、一个主节点模块和多个从属节点模块。其中，主节点模块和从属节点模块可具有类似的结构，主节点模块由处理单元(MCU)、第一通信单元和第二通信单元构成，而从属节点模块由处理单元、第一通信单元和第三通信单元构成。其中，所述第一通信单元被配置为能够与其他装置(例如另一个从属节点模块)的第一通信单元通信；所述第二通信单元配置为能够与所述远程控制端或者其他外部控制端通信。由此，在一个典型的配置场景中，去中心化控制系统的远程控制端配置为与主节点模块通信，多个从属节点模块中的至少一个能够与主节点模块通信，并且每一个从属节点模块耦合到某一现场设备的控制端。由于每一个从属节点模块都具有第一通信单元，因此并不必须将每一个从属节点模块均连接到主节点模块以与其通信，而是可以配置为每一个从属节点模块仅连接到
与其距离较近的一个或多个从属节点模块，从而形成多个从属节点模块相互中继连接的分散网络，因此在该分散网络中不需要中心数据连接点即可保证任意两个节点的通信。在此配置模式下，主节点模块仅需要连接到与其最接近的一个或多个从属节点模块，即可实现与该分散网络中任意的从属节点模块的数据通信。分散网络的连接关系(即该从属节点模块要连接到哪些目标从属节点模块)可以由每个从属节点模块的处理单元根据自身所处位置和相互距离、周边其他从属节点模块的数据流负荷、彼此连接通信质量的优劣来优化配置；或者分散网络的连接关系也可以由安装人员预先配置。如图2所示，从属节点模块(节点5、节点4和节点3)依次连接通信，其中仅节点3与主节点模块(节点6)连接通信。例如当操作远程控制端的控制人员希望获取来自节点5所连接的第一现场设备的第一数据时，由远程控制端(如图2所示出的连接到节点6的手机端)下发的第一指令传递到主节点模块(节点6)，然后第一指令依次通过从属节点模块节点3和节点4传递到从属节点模块节点5，然后节点5根据该第一指令获得所述第一数据并将其依次通过从属节点模块节点4和节点3传递到主节点模块(节点6)并回传到远程控制端。又例如，当操作远程控制端的控制人员希望控制从属节点模块节点2所连接的第二现场设备由运行状态转换为关断状态时，由于从节点2仅通信地连接到从属节点模块节点1并且节点1通信地连接到主节点模块(节点6)，因此远程控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种去中心化控制系统，其用于控制多个现场设备，其特征在于，所述去中心化控制系统包括主节点模块和至少一个从属节点模块；其中，每个从属节点模块耦合到相应的现场设备以能够对其控制；所述至少一个从属节点模块和主节点模块中的每一个包括第一通信模块和用于控制其的处理模块，其中所述第一通信模块被配置为能够根据相应的处理模块的控制而相互通信，使得所述至少一个从属节点模块构成分散网络并将所述主节点模块通信地连接到所述分散网络的至少一个从属节点模块；以及所述主节点模块还包括第二通信模块，所述第二通信模块被配置为能够被相应的处理模块控制而通信地连接到远程控制端以将来自所述远程控制端的控制指令通过所述分散网络下发给相应的现场设备。2.根据权利要求1所述的去中心化控制系统，其特征在于，每个从属节点模块被配置为直接连接到所述主节点模块或者通过至少一个其他从属节点模块中继地连接到所述主节点模块。3.根据权利要求1所述的去中心化控制系统，其特征在于，所述从属节点模块还包括第三通信模块，所述第三通信模块被配...

【专利技术属性】
技术研发人员：王正中，张冬林，边石雷，郭圣韬，
申请(专利权)人：伊顿电气有限公司，
类型：新型
国别省市：