测控网络的通信控制装置

摘要

本发明提出一种测控网络的通信控制装置，所述测控网络包括复数个智能电子设备，该装置包括通信端口以及端口驱动单元，所述端口驱动单元通过所述通信端口来控制所述智能电子设备，所述装置还包括总控制单元，所述总控制单元通过总线与复数个所述端口驱动单元相连，所述复数个端口驱动单元彼此间相互独立，且并行地通过所述总线分别与所述总控制单元进行通信，所述总控制单元根据载入的配置文件来分别配置所述各个端口驱动单元。与现有控制装置相比，该装置能够大幅度提高智能电子设备的刷新频率，提高系统资源使用率，灵活构建工业测控设备网络。

权利要求

1.一种测控网络的通信控制装置，所述测控网络包括复数个智能电子设备，该装置包括通信端口以及端口驱动单元，所述端口驱动单元通过所述通信端口来控制所述智能电子设备，其特征在于：所述装置还包括总控制单元，所述总控制单元通过总线与复数个所述端口驱动单元相连，所述复数个端口驱动单元彼此间相互独立并采用分布式处理方法，且并行地通过所述总线分别与所述总控制单元进行通信，所述总控制单元根据载入的配置文件来分别配置所述各个端口驱动单元。

2.根据权利要求1所述的测控网络的通信控制装置，所述总控制单元分别配置所述各个端口驱动单元的自我开启或者关闭。

3.根据权利要求1所述的测控网络的通信控制装置，所述总控制单元分别配置所述各个端口驱动单元访问其控制的通信端口的访问方式。

4.根据权利要求3所述的测控网络的通信控制装置，所述的访问方式为轮询。

5.根据权利要求3所述的测控网络的通信控制装置，所述的访问方式为事件触发。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的测控网络的通信控制装置，所述端口驱动单元为分布式处理器。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的测控网络的通信控制装置，当端口驱动单元控制的智能电子设备或通信端口出现故障时，总控制单元将该端口驱动单元挂起至后台。

8.根据权利要求6所述的测控网络的通信控制装置，当端口驱动单元控制的智能电子设备或通信端口出现故障时，总控制单元将该端口驱动单元挂起至后台。

9.根据权利要求7所述的测控网络的通信控制装置，其特征在于，总控制单元检测到端口驱动单元控制的智能电子设备或通信端口排除了故障时，将该端口驱动单元重新激活。

10.根据权利要求8所述的测控网络的通信控制装置，其特征在于，总控制单元检测到端口驱动单元控制的智能电子设备或通信端口排除了故障时，将该端口驱动单元重新激活。

说明书

测控网络的通信控制装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种通信控制技术，特别是涉及一种工业测控设备网络的通信控制装置。

背景技术

[0002] 在工业控制及测量领域中，经常会遇到需要由多个智能电子设备构成工业测控设备网络的情况，也就是说需要同时协调、控制多个智能电子设备。为了可以有效地协调、控制多个智能电子设备，就需要设置一控制装置，采用一定的通信方式，使得控制装置可以有效地与各个设备通信。

[0003] 目前测控网络的通信控制装置主要是，设置多个通信端口、一个端口驱动单元，该端口驱动单元例如可以为一个协议驱动器，以及连接各单元和智能电子设备的总线来控制工业测控设备网络。通常，设备与通信端口之间采用半双工通信模式，也就是说每次只能有一个智能电子设备与通信端口进行通信，且该通信在同一时刻只能是单向的。通信端口与端口驱动单元之间的通信通常也是半双工通信模式。

[0004] 为了有效通信，也就是要保证各个设备与通信端口或通信端口与端口驱动单元之间的通信不会混乱，就需要采用一定的访问方式来控制通信的时间、顺序等。目前所采用的访问方式为轮询，也就是说，连接在同一个总线上的每个智能电子设备依次与该总线上的通信端口进行通信，并且每个设备的通信时间相同，通信端口与端口驱动单元之间的访问方法与前述方法相同。

[0005] 利用上述装置与轮询访问方法可以顺利实现控制工业测控设备网络的通信，达到实现复杂工业测控的目的。但是，这样构建成的工业测控设备网络的控制装置存在一定的问题。首先，当智能电子设备数目增多时，会造成一个通信端口下的设备过多，如果保持每个设备的通信时间不变，那么将每个设备都访问到，即轮询一周所需要的时间会随之增加，这就降低了刷新频率，延长了刷新时间，无法满足高速实时刷新的要求。进一步的说，由于端口驱动单元对其所控制的通信端口也采用轮询的访问方法，所以智能电子设备的增加，也会影响其它通信端口与端口驱动单元之间的通信，延长刷新时间。其次，如果某一智能电子设备出现故障，或者某一通信端口出现故障，则故障设备或端口所在的整个总线无法正常工作，但是，利用轮询方法控制设备网络通信时，处于非正常状态的总线仍要参加轮询，占用轮询时间，使得系统资源无法充分利用，降低了系统资源使用率。

[0006] 因此，在构建工业测控设备网络时，上述控制装置已经无法满足进一步提高实时刷新频率、改进系统资源利用率的要求，逐渐成为工业测控设备网络技术发展的一个瓶颈。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于提出一种测控网络的通信控制装置，该装置基于半双工通信方式，采用分布式处理方法控制设备网络的通信，可以进一步地提高刷新频率，改善系统资源利用率。

[0008] 为了实现上述目的，本发明提供了一种测控网络的通信控制装置，用来控制工业测控设备网络中，智能电子设备间的通信，并提高实时刷新速度，改善系统资源使用率，其中智能电子设备与控制装置，以及控制装置内部的通信方式均为半双工通信方式。

[0009] 所述测控网络的通信控制装置，所述测控网络包括复数个智能电子设备，该装置包括通信端口以及端口驱动单元，所述端口驱动单元通过所述通信端口来控制所述智能电子设备，其特征在于：所述装置还包括总控制单元，所述总控制单元通过总线与复数个所述端口驱动单元相连，所述复数个端口驱动单元彼此间相互独立，且并行地通过所述总线分别与所述总控制单元进行通信，所述总控制单元根据载入的配置文件来分别配置所述各个端口驱动单元。

[0010] 在本发明的装置中，总控制单元对于其所控制的端口驱动单元采取生命周期控制方法。也就是说，该总控制单元负责协调其所控制的所有端口驱动单元间的通信，端口驱动单元根据总控制单元提供的配置信息彼此独立的自行开启或关闭，并且各个端口驱动单元与总控制单元之间为并行通信。总控制单元和端口驱动单元均可以采用目前通用的通信控制方法通过软件或硬件实现。

[0011] 端口驱动单元与其所控制的通信端口之间为串行通信，并且可以根据总控制单元的配置信息对通信端口采用不同的访问方式，例如采用轮询或者事件触发的方式，但每个端口驱动单元对其所控制的所有通信端口采用相同的访问方式。具体举例说明，第一个端口驱动单元可以根据总控制单元的配置信息，对其所控制的所有通信端口采用轮询的访问方式，而第二个端口驱动单元可以根据总控制单元的配置信息，对该端口驱动单元所控制的通信端口采用事件触发的访问方式。并且，端口驱动单元在采用相同的访问方式时，例如为轮询，可以采用不同的轮询时间。

[0012] 端口驱动单元彼此之间是独立的，其可以被独立的开启、关闭、维修、升级等，采用分布式处理方法，从而增加了控制装置构成的灵活性，提高了系统资源的利用比例。并且，总控制单元可以检测端口驱动单元的工作状态，实现负载平衡。当端口驱动单元由于其下控制的通信端口或者智能电子设备发生故障而处于故障状态时，总控制单元可以检测到该故障状态，并将该端口驱动单元挂起到后台进行维护、替换等，使该端口驱动单元不再存在于活动设备列表中。当总控制单元检测到被挂起到后台的端口驱动单元已经从故障状态中恢复，则将该端口驱动单元重新激活，加入到活动设备列表中。

[0013] 通信端口控制若干个智能电子设备，通信端口对于智能电子设备的控制也采用轮询的方法，轮询时间由端口驱动单元决定。

[0014] 本发明的装置可以有效地控制智能电子设备构成的工业测控设备网络的通信，提高工业测控设备网络实时刷新率，减少系统资源的浪费，提高系统资源使用率，并使工业测控设备网络的构建拥有更大程度的灵活性。

附图说明

[0015] 图1是现有技术测控网络的通信控制装置的结构示意图。

[0016] 图2是本发明测控网络的通信控制装置的结构示意图。

具体实施方式

[0017] 利用本发明的装置对工业测控设备网络进行控制时，可以根据具体智能电子设备的数量配置端口驱动单元和通信端口的数量。同时，端口驱动单元的数量还由所要求的实时刷新率决定。通常情况下，设置的端口驱动单元的数量与刷新率呈正比，即端口驱动单元的数量越多，刷新率就越高。

[0018] 请参阅图2，本发明提出了一种用于测控网络的通信控制装置，该装置包括：一个总控制单元1，复数个端口驱动单元10’，通信连接所需的总线以及通信端口100。

[0019] 所述总控制单元1通过总线与端口驱动单元10’相连，并且各个端口驱动单元10’与总控制单元1之间采用并行通信。总控制单元1用于载入配置文件，并且按照配置信息协调端口驱动单元10’之间的通信，解决各个端口驱动单元间10’通信的冲突。端口驱动单元10’彼此独立，进一步地说，端口驱动单元10’可以根据总控制单元1的配置信息互不影响地自行开启和关闭。故此，所述控制装置可以灵活的构建工业测控设备网络，能够在不需要某一功能的智能电子设备时，通过关闭控制该功能的智能电子设备的端口驱动单元，来减少系统资源的占用。

[0020] 所述总控制单元1还具有平衡负载的功能。当某个端口驱动单元10’，例如通过端口响应超时判断，发现其下控制的智能电子设备110或通信端口100出现故障时，该总控制单元可以将这个端口驱动单元挂起至后台进行处理，例如进行维修或更换，以减少该端口驱动单元10’及其控制的设备对系统资源的占用。为了能够及时掌握被挂起的端口驱动单元10’的情况，总控制单元1对所述挂起的端口驱动单元10’进行检测，例如定时访问，如果发现被挂起的端口驱动单元10’下管理的设备已经排除了故障，即该端口驱动单元10’从故障状态中恢复，则重新激活该端口驱动单元10’，将其重新加入到活动设备的列表中。该操作使得在智能电子设备110或通信端口100处于故障状态时，可以被及时有效的从活动设备列表中排除，以减少对系统资源的占用，提高系统资源利用效率，而在智能电子设备
110或通信端口100从故障状态中恢复时，可以重新被加入活动设备列表，实现其具有的工业测控功能。

[0021] 所述端口驱动单元10’通过总线与通信端口100相连，并且各个通信端口100与端口驱动单元10’之间采用串行通信。端口驱动单元10’之间彼此独立，采用分布式处理方法，每个端口驱动单元10’可以互补影响的自行开启、关闭，并且可以独立的应用不用的访问方式控制其下属的通信端口100。例如第一个端口驱动单元10’可以应用轮询的方式访问其下属的通信端口100，采用轮询时间为3s；第二个端口驱动单元10’可以同样应用轮询的方式访问其下属的通信端口100，采用轮询时间为5s；第三个通信驱动单元10’可以应用事件触发的方式访问其下属的通信端口100。

[0022] 采用分布式处理的端口驱动单元10’使得工业测控设备网络的构建具有很大的灵活性。例如可以根据智能电子设备的功能来构建工业测控设备网络，将达到相同或类似功能的智能电子设备110集中在一个或多个端口驱动单元10’下，以便在不需要此类功能时，可以通过关闭该独立的一个或多个端口驱动单元10’，实现关闭该功能，减少系统资源占用的目的。同样也可以根据智能电子设备110的响应时间来构建工业测控设备网络，将响应时间相近的智能电子设备110集中在一个或多个端口驱动单元10’下，由于端口驱动单元10’可以独立的应用不同的轮询时间，所以对于响应时间长的智能电子设备110可以配置较长的轮询时间，对于响应时间短的智能电子设备110可以配置较短的轮询时间，提高智能电子设备110的刷新率，也提高了系统资源应用的效率。所以说，独立的端口驱动单元
10’可以达到细化功能控制的目的或减少访问时间，提高实时刷新速度的目的。

[0023] 端口驱动单元10’和总控制单元1可以根据现有的通信控制方法，通过软件或硬件实现。

[0024] 所述通信端口100通过总线与智能电子设备110相连，并且各智能电子设备110与通信端口100之间采用串行通信。通信端口100之间不是彼此独立的，端口驱动单元10’对其下控制的通信端口100的访问方式是相同的，并且通信端口100对智能电子设备110的访问方式也是一致的，同时端口驱动单元10’对通信端口100的控制方式与通信端口100对智能电子设备110的访问方式是相同的。端口驱动单元10’通过通信端口100负责控制智能电子设备110，并将智能电子设备110的状态信息上传给端口驱动单元10’。

[0025] 参照图1，现有技术中控制装置仅包括一个端口驱动单元10，复数个通信端口100和通信连接所需总线。现有技术中，通信端口100的数量可以根据实际需要增加或减少，每个通信端口100下设置的智能电子设备110数量，以及智能电子设备110的分布均可根据实际需要调整，图1仅为其中的一个实施例。

[0026] 参照图2，本发明的控制装置中，可以根据实际刷新率等的要求，增加或减少端口驱动单元10’的数量，且每个端口驱动单元下设置的通信端口100的数量可以不同，每个通信端口100下设置的智能电子设备可以不同，图2仅为其中一个实施例。其中，由于本发明的控制装置中，端口驱动单元10’为复数个，且采用分布式处理方法，所以区别于现有技术的端口控制单元10用10’进行标识。

[0027] 具体以由16个智能电子设备110构成的工业测控设备网络为例，并且每个智能电子设备110的响应时间为4秒。参见图1，利用现有技术，由端口驱动单元10、通信端口100以及总线构成测控网络的通信控制装置。由于现有技术端口驱动单元10对通信端口100的访问方式为轮询，而通信端口100对智能电子设备110的访问方式也是轮询，并且每个智能电子设备110的访问时间的长度是相同的，所以无论如何排列，将工业测控设备网络中的16个智能电子设备110全部轮询一周都需要至少64秒，为了均衡分配总线和通信端口100的负担，可以设置4个通信端口100，每个通信端口100均通过同一根总线与端口控制单元10进行通信。

[0028] 按照现有的工业测控设备网络通信装置，端口将16个智能电子设备110全部访问一次的时间为64秒，所以每个智能电子设备110的刷新时间就是64秒。例如，在工作中，第一个通信端口100控制下的第一个智能电子设备110出现故障，则该通信端口100控制下的整个总线处于非正常工作状态，但是由于端口控制单元10的访问仍然是按照固定时间，将每个通信端口轮询的访问一次，所以第一个通信端口100仍要占用16秒的时间。而在这段时间中，系统没有完成任何操作，所以在端口驱动单元10轮询一周的64秒中，只有48秒系统处于正常工作状态，16秒属于闲置状态，系统资源使用率降低25％。如果其他通信端口100控制下的设备也出现故障，则会进一步增加系统闲置状态的时间，降低系统资源使用率。

[0029] 在使用依据本发明的工业测控设备网络的控制装置时，智能电子设备的刷新率将会提高，系统资源的使用率也会有所改善。参见图2，仍以16个智能电子设备构成的工业测控设备网络为例，且每个智能电子设备的响应时间仍为4秒。本发明的装置包括一个总控制单元1，4个端口驱动单元10’，8个通信端口100以及13根总线。总控制单元1通过1根总线与4个端口驱动单元10’分别相连，并负责载入配置文件、协调端口驱动单元10’之间的通信及负载平衡等。所述4个端口驱动单元10’分别通过各自的1根总线与各自控制的通信端口100相连，其中每个端口驱动单元10’控制2个通信端口100。所述8个通信端口100通过各自的1根总线与各自控制的智能电子设备110相连，其中每个通信端口
100控制2个智能电子设备110。

[0030] 通信端口100对于智能电子设备110的访问方式为轮询，所以每个通信端口100将其控制的所有智能电子设备110访问一次的时间为8秒。端口驱动单元10’对于其所控制的通信端口100的访问方式也是轮询，所以每个端口驱动单元10’将其所控制的所有通信端口100访问一次的时间为16秒。总控制单元1对于所有端口驱动单元10’的访问方式为生命周期式，进一步地说，端口驱动单元10’根据总控制单元1的配置信息彼此独立的自行开启、关闭。所有的端口驱动单元10’与总控制单元1之间的通信为并行通信，所以总控制单元1处理所有端口驱动单元10’的时间为16秒。故此，总控制单元1将每个智能电子设备110都访问一次的时间为16秒，也就是说，每个智能电子设备110的刷新时间为16秒。可以看到在同样的工业测控设备搭建的网络中，本发明的装置比起现有技术可以将刷新时间减少4倍。

[0031] 在智能电子设备110出现故障的状态下，本发明的装置能进一步提高系统使用率。例如第一个端口驱动单元10’控制下的第一个通信端口100的第一个智能电子设备110出现故障，则该通信端口100控制的总线处于非正常工作状态，并且该端口驱动单元10’控制下的总线也处于非正常工作状态。此时，端口驱动单元10’通过反映时间超时等判断方法判断出故障状态，向总控制单元1发出故障信息，总控制单元1将该端口驱动单元10’从活动设备列表中除去，也就是将该端口驱动单元10’挂起，进入后台进行维护，不再占用系统资源。此时，系统将所有智能电子设备110都访问一次的时间仍为16秒，且这16秒中系统一直处于工作状态，不会出现系统闲置，系统资源使用率不会因为出现故障设备而降低。并且，在其他智能电子设备110也出现故障的情况下，系统资源使用率也不会因此而进一步降低。在故障设备后台维护成功，排除故障后，总控制单元1可以通过检测端口驱动单元
10’状态信息而得知故障已经排除。此时总控制单元1会将该端口驱动单元10’重新加入活动设备列表，该端口驱动单元10’下的智能电子设备110恢复工作状态，所以故障设备不会因为被挂起到后台而无法再次恢复工作状态。