[发明专利]一种基于动态重构的异构工业网络互联方法及无线模块

说明书

本发明公开了一种基于动态重构的可重构无线模块，其特征在于，由可重构主控制电路、宽频带发射通道和接收通道组成；其与可重构控制模块、通用有线模块连接并且交互通信，组成基于动态重构的通用工业现场网联融合系统。本发明还公开了采用该模块的异构工业网络互联方法：设置通用工业现场网联融合系统，其对异构网络中链路层数据进行检测以及分析，生成与网络管理策略文件；加载对应的网络管理策略文件，将编译好的特定配置比特流文件下载至可重构控制模块的FPGA子系统中，完成网络重构。本发明可实现异构设备之间互联互通和工业数据的联网采集，使设备相互之间具备互可操作性与互用性，易于灵活组网和重构，以促进工业设备自动化、智能化升级改造的进程。

技术领域

本发明涉及工业设备现场通讯技术领域，具体涉及一种基于动态重构的异构工业网络互联方法及无线模块，其是基于软件定义的通用工业网联系统及重构不同通讯方式的通用实现方法，可用于工业现场各类工控设备不同接入方式的数据采集。

背景技术

现场总线(Fieldbus)是电气工程及其自动化领域发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点，因而受到了许多标准团体和计算机厂商的高度重视。

现场总线(Fieldbus)是20世纪80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多有实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点：具有一定的时间确定性和较高的实时性要求，还具有网络负载稳定，多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。由于上述特点，现场总线系统从网络结构到通讯技术，都具有不同上层高速数据通信网的特色。

人们一般把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代，把4～20mA 等电动模拟信号控制系统称为第二代，把数字计算机集中式控制系统称为第三代，而把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代。现场总线控制系统FCS作为新一代控制系统，一方面，突破了DCS系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。因此，开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。

如前说述，在工业设备的历史发展中，由于工业设备控制领域多种现场总线技术的竞争，产生了几大类、数百种工业设备现场通讯标准，各种标准相互不具备兼容性。同时由于各设备在厂家设计环节的独立性，导致现有的工业设备采用的通信方式、协议及接口繁杂，很多种通讯协议及接口之间往往无法兼容并存和进行连接、通信。

目前，国际上有40多种现场总线，但没有任何一种现场总线能覆盖所有的应用面，按其传输数据的大小可分为3类：传感器总线(sensor bus)，属于位传输；设备总线(devicebus)，属于字节传输；现场总线，属于数据流传输，同时，也还没有一种网联系统能够同时兼容多类工业现场总线协议，且在不更换任何硬件的情况下，在同一设备上实现多种通讯方式的互联互通，导致用户不能掌握系统集成主动权，且系统的准确性与可靠性、易重构性等均存在着明显的不足。