[发明专利]分布式控制系统的通讯架构及方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种通讯架构，且特别是有关于一种分布式控制系统的通讯架构。

背景技术

传统的分布式控制系统（DCS）大多采用模拟总线来传递控制信号。模拟总线通信速度无限快，传递信号几乎没有延迟，但它非常的不灵活，缺乏可操作性，而且对隔离有较高的要求。除此之外，它极大的限制了DCS的可扩展性。

在今天数字总线已经成为了DCS通信系统的发展趋势。和模拟总线不同，而且数字总线在应用时会有不同的通信架构，其通信方式灵活，可操作性非常高，可与IT技术或网络技术紧密结合，为大规模DCS的通信系统提供良好的可扩展性。但缺点是数字总线会不可避免地给所传递的信号带来通信延迟。

在采用数字总线的DCS中，最常见的通信架构是主从式架构。专利201210362069.X就采用了类似的通讯架构，这种通讯框架对主机的通讯带宽要求较高。如图1所示，主从式架构通常拥有一个主控制节点和许多从控制节点，主控制节点和每个从控制节点之间实现双向通信。从控制节点之间不能直接通信。从控制节点之间若想进行通信，必须经过主控制节点。如果主控制节点需要广播一条信息，那么它需要一个接一个的通知所有从控制节点，每次主从控制节点之间点对点的往返通信时间被称为主从周期，那么整个系统需要主从周期乘以模块数N这么久的时间才能将一个信息发送到每个控制节点。而且该架构对主控制节点的接口资源和通讯带宽都有着很高的要求。因此当整个系统需要扩展时，随着从控制节点的增加，无论是时间还是空间复杂度都会显著提高，这会增加系统的不稳定性。除此之外，主从式架构还有着较高的电气隔离要求，因为主控制节点需要和每一个从控制节点实现同样电压等级的隔离要求，当从控制节点以级联模式连接时，电压最高的从控制节点与电压最低的从控制节点之间可能存在数十千伏的电压差。

发明内容

本发明的所述分布式控制系统包括多个控制节点，每个所述控制节点中含有通讯装置，所述的通讯装置构成环形的通讯架构，相邻的通讯装置之间进行数据通讯，其特征在于，所述的通信装置同时进行数据的发送或接受。

本发明一具体实施例中，所述的通讯装置通过数字通讯端口相互串联构成环形的通讯架构。

本发明一具体实施例中，所述的通讯装置至少包括一数字接受端口和一数字发送端口，所述的数字接受端口与相邻的上一模块变换器的通讯装置的数字发送端口连接；所述的数字发送端口与相邻的下一模块变换器的通讯装置的数字接受端口连接。

本发明一具体实施例中，所述的通讯装置之间传递的数据具有这样的数字结构，包含一公共区域，所述公共区域的值可以被每个所述通讯装置修改。

本发明一具体实施例中，所述的数据结构还包含一保留区域，所述的保留区域中的值只能被指定的模块变换器的通讯装置修改。

本发明一具体实施例中，所述的保留区域中放置每个模块变换器的公共参考值。

本发明一具体实施例中，所述的分布式控制系统为一由多个电能转换器的输入端串联，输出端并联构成的多模块电能转换系统。

本发明一具体实施例中，所述的电能转换器中含有所述通讯装置，多个所述电能转换器的通讯装置相互串联构成一环形的通讯架构。

本发明一具体实施例中，所述通讯装置包含一数字接受端口和一数字发送端口，通讯装置的数字接受端口和相邻的上一通讯装置的数字发送端口连接，数字发送端口和相邻的下一通讯装置的数字接受端口连接。

本发明一具体实施例中，将每个模块变换器的输入电流的参考值和输出电压的参考值放置在所述数据结构中的保留区域中，并指定一通讯装置可以修改保留区域中的数据。

本发明一具体实施例中，所述指定的通讯装置检测分布式控制系统的输出电压并据以修改保留区域中的数值。

本发明一具体实施例中，将每个所述模块变换器的输入电压的累加值放置在数据结构的公共区域中。

本发明一具体实施例中，所述模块变换器检测输入端的电压，并在所述累加值中减去原有的输入端的电压值，再加入最新检测到的输入端的电压值。

本发明还提供一种分布式控制系统的通讯方法：

步骤一，将分布式控制系统中每个模块的通讯装置构建为环形的通讯架构；

步骤二，每个通讯装置同时发送或接受数据。

本发明一具体实施例中，所述步骤二中的数据，具有这样的数据结构，包含一公共区域和一保留区域。

本发明一具体实施例中，更包括：