工业自动化控制系统及方法技术方案

本申请提供一种工业自动化控制系统及方法，用以解决仅用基站广播调度资源导致传输时延增大的技术问题。具体包括：主控可编程逻辑控制器PLC单元、被控工业设备单元；可编程逻辑控制器PLC单元包括：第一网卡、与第一网卡通过光纤和光模块连接的第一基带处理模块、与第一基带处理模块通过光纤连接的第一射频处理模块；被控工业设备单元包括：第二射频处理模块、第二基带处理模块、与第二基带处理模块通过光纤和光模块连接的第二网卡、与第二网卡通过光纤连接的工业设备执行模块；这样只需下行传输便可将数据包发送到工业设备而无需通过中转站转发，大大缩短主站控制器和从站工业设备之间无线通信时间，从而减少传输时延。从而减少传输时延。从而减少传输时延。

【技术实现步骤摘要】
工业自动化控制系统及方法


[0001]本申请涉及工业控制领域，尤其涉及一种工业自动化控制系统及方法。

技术介绍

[0002]目前工业互联网主要基于通信总线协议，采用有线线缆方式完成工业现场各类数据的传输，包括过程感知数据、控制指令等。其中一种场景，一个主站（例如可编程逻辑控制器PLC）通过总线连接多个从站（如传感器、伺服机构等工业设备）。主站下发控制指令给从站，从站反馈采集数据、执行情况等，两者互相协调完成一系列操作。具体的，主站控制器和从站工业设备之间可以采用总控、令牌环、冲突检测等方式共享传输线路，以完成对传输介质使用的控制。但是这种有线连接的方式需要布线，布局选项有限。在安装时，需要的配件较多，还需要配置相应的软件，配置复杂。在安装后，移动性也不高。5G（5th Generation Mobile Communication Technology，第五代移动通信技术）规定了URLLC（Ultra Reliable Low Latency Communication，超可靠低时延通信）场景，具有超高可靠和超低时延的特性。URLLC场景可以应用于工业互联网之中，在满足各类控制业务的通信要求，工业互联网必须保障数据传输的实时性和可靠性，确保数据在给定截止期内到达，即确定性通信。用于弥补当前有线工业互联网中存在的缺陷。
[0003]在实现现有技术的过程中，专利技术人发现：根据3gpp协议，工业无线互联网中，主站控制器和从站工业设备均作为终端设备存在，相互之间通信需要依赖基站对传输资源进行调度。这相比于有线设备实际增大了传输的时延。
[0004]因此，需要提供一种工业自动化控制系统及方法，用以解决仅用基站广播调度资源导致传输时延增大的技术问题。

技术实现思路

[0005]本申请实施例需要提供一种工业自动化控制系统及方法，用以解决仅用基站广播调度资源导致传输时延增大的技术问题。
[0006]具体的，一种工业自动化控制系统，包括：主控可编程逻辑控制器PLC单元，生成表征控制指令的主控数字信号；被控工业设备单元，接收所述主控数字信号；并根据主控数字信号，执行控制指令；所述被控工业设备单元，还发出表征反馈信息的反馈数字信号；所述主控可编程逻辑控制器PLC单元，还接收所述反馈数字信号；并根据反馈数字信号，确定信号接收和执行情况；所述主控可编程逻辑控制器PLC单元包括：第一网卡，输入表征控制指令的主控信号；与第一网卡通过光纤和光模块连接的第一基带处理模块，调制主控信号，并生成
主控数字信号；与第一基带处理模块通过光纤连接的第一射频处理模块，广播发射主控数字信号；所述被控工业设备单元包括：第二射频处理模块，广播接收主控数字信号；与第二射频处理模块通过光纤连接的第二基带处理模块，解调主控数字信号，并生成主控模拟信号；与第二基带处理模块通过光纤和光模块连接的第二网卡，输出表征控制指令的主控模拟信号；与第二网卡通过光纤连接的工业设备执行模块，根据主控模拟信号，执行控制指令；所述工业设备执行模块还发出表征反馈信息的反馈信号；所述第二网卡，还输入表征反馈信息的反馈信号；所述第二基带处理模块，还调制反馈信号，生成反馈数字信号；所述第二射频处理模块，还广播发射反馈数字信号；所述第一射频处理模块，还广播接收反馈数字信号；所述第一基带处理模块，还解调反馈数字信号，生成反馈模拟信号；所述第一网卡，还输出表征反馈信息的反馈模拟信号；其中，所述主控信号包括模拟信号和数字开关信号，至少用于控制工业设备的运行状态；所述反馈信号包括模拟信号和数字开关信号，至少用于表征工业设备的运行状态。
[0007]进一步的，所述主控可编程逻辑控制器PLC单元，还分配无线网络临时标识RNTI给被控工业设备单元；还根据无线网络临时标识RNTI，建立主控可编程逻辑控制器PLC单元和被控工业设备单元的映射关系。
[0008]进一步的，所述主控可编程逻辑控制器PLC单元，生成表征控制指令的主控数字信号，还包括：根据映射关系，发出表征控制指令和无线网络临时标识RNTI的主控数字信号。
[0009]进一步的，所述主控可编程逻辑控制器PLC单元还通过DCI/RRC信令，指示被控工业设备单元的时频调度资源；基于时频调度资源，所述主控数字信号按功能、数据、冗余检查的格式承载数据。
[0010]进一步的所述主控可编程逻辑控制器PLC单元按5G协议栈，将主控数字信号添加GTP包头、信道编码以封装。
[0011]本申请实施例还提供一种工业自动化控制方法，应用于工业自动化系统，所述工业自动化系统包括：主控可编程逻辑控制器PLC单元、被控工业设备单元；所述可编程逻辑控制器PLC单元包括：第一网卡、与第一网卡通过光纤和光模块连接的第一基带处理模块、与第一基带处理模块通过光纤连接的第一射频处理模块；所述被控工业设备单元包括：第二射频处理模块、与第二射频处理模块通过光纤连接的第二基带处理模块、与第二基带处理模块通过光纤和光模块连接的第二网卡、与第二网卡通过光纤连接的工业设备执行模块；所述方法包括以下步骤：
主控可编程逻辑控制器PLC单元，生成表征控制指令的主控数字信号；被控工业设备单元，接收所述主控数字信号；并根据主控数字信号，执行控制指令；所述被控工业设备单元，还发出表征反馈信息的反馈数字信号；所述主控可编程逻辑控制器PLC单元，还接收所述反馈数字信号；并根据反馈数字信号，确定信号接收和执行情况；其中，所述主控可编程逻辑控制器PLC单元，生成表征控制指令的主控数字信号，具体包括：第一网卡输入表征控制指令的主控信号；第一基带处理模块调制主控信号，并生成主控数字信号；第一射频处理模块广播发射主控数字信号；所述被控工业设备单元，接收所述主控数字信号；并根据主控数字信号，执行控制指令，具体包括：第二射频处理模块广播接收主控数字信号；第二基带处理模块解调主控数字信号，并生成主控模拟信号；第二网卡输出表征控制指令的主控模拟信号；工业设备执行模块根据主控模拟信号，执行控制指令；所述被控工业设备单元，还发出表征反馈信息的反馈数字信号，具体包括：工业设备执行模块发出表征反馈信息的反馈信号；第二网卡输入表征反馈信息的反馈信号；第二基带处理模块调制反馈信号，生成反馈数字信号；第二射频处理模块广播发射反馈数字信号；所述主控可编程逻辑控制器PLC单元，还接收所述反馈数字信号；并根据反馈数字信号，确定信号接收和执行情况，具体包括：第一射频处理模块广播接收反馈数字信号；第一基带处理模块解调反馈数字信号，生成反馈模拟信号；第一网卡输出表征反馈信息的反馈模拟信号；其中，所述主控信号包括模拟信号和数字开关信号，至少用于控制工业设备的运行状态；所述反馈信号包括模拟信号和数字开关信号，至少用于表征工业设备的运行状态。
[0012]进一步的，所述主控可编程逻辑控制器PLC单元，分配无线网络临时标识RNTI给被控工业设备单元；还根据无线网络临时标识RNTI，建立主控可编程逻辑控制器PLC单元和被控工业设备单元的映射关系。
[0013]进一步的，所述主控可编程逻辑控制器PLC单元，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业自动化控制系统，其特征在于，包括：主控可编程逻辑控制器PLC单元，生成表征控制指令的主控数字信号；被控工业设备单元，接收所述主控数字信号；并根据主控数字信号，执行控制指令；所述被控工业设备单元，还发出表征反馈信息的反馈数字信号；所述主控可编程逻辑控制器PLC单元，还接收所述反馈数字信号；并根据反馈数字信号，确定信号接收和执行情况；所述主控可编程逻辑控制器PLC单元包括：第一网卡，输入表征控制指令的主控信号；与第一网卡通过光纤和光模块连接的第一基带处理模块，调制主控信号，并生成主控数字信号；与第一基带处理模块通过光纤连接的第一射频处理模块，广播发射主控数字信号；所述被控工业设备单元包括：第二射频处理模块，广播接收主控数字信号；与第二射频处理模块通过光纤连接的第二基带处理模块，解调主控数字信号，并生成主控模拟信号；与第二基带处理模块通过光纤和光模块连接的第二网卡，输出表征控制指令的主控模拟信号；与第二网卡通过光纤连接的工业设备执行模块，根据主控模拟信号，执行控制指令；所述工业设备执行模块还发出表征反馈信息的反馈信号；所述第二网卡，还输入表征反馈信息的反馈信号；所述第二基带处理模块，还调制反馈信号，生成反馈数字信号；所述第二射频处理模块，还广播发射反馈数字信号；所述第一射频处理模块，还广播接收反馈数字信号；所述第一基带处理模块，还解调反馈数字信号，生成反馈模拟信号；所述第一网卡，还输出表征反馈信息的反馈模拟信号；其中，所述主控信号包括模拟信号和数字开关信号，至少用于控制工业设备的运行状态；所述反馈信号包括模拟信号和数字开关信号，至少用于表征工业设备的运行状态。2.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述主控可编程逻辑控制器PLC单元，还分配无线网络临时标识RNTI给被控工业设备单元；还根据无线网络临时标识RNTI，建立主控可编程逻辑控制器PLC单元和被控工业设备单元的映射关系。3.如权利要求2所述系统，其特征在于，所述主控可编程逻辑控制器PLC单元，生成表征控制指令的主控数字信号，还包括：根据映射关系，发出表征控制指令和无线网络临时标识RNTI的主控数字信号。4.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述主控可编程逻辑控制器PLC单元还通过DCI/RRC信令，指示被控工业设备单元的时频调度资源；基于时频调度资源，所述主控数字信号按功能、数据、冗余检查的格式承载数据。5.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述主控可编程逻辑控制器PLC单元按5G协议栈，将主控数字信号添加GTP包头、信道编码以封装。
6.一种工业自动化控制方法，其特征在于，应用于工业自动化系统，所述工业自动化系统包括：主控可编程逻辑控制器PLC单元、被控工业设备单元；所述可编程逻辑控制器PLC单元包括：第一网卡、与第一网卡通过光纤和光模块连接的第一基带处理模块、与第一基带处理模块通过光纤连接的第一射...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓勇志，何诚亮，
申请(专利权)人：武汉世炬信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：