[发明专利]现场总线网络控制器

说明书

本发明涉及自动化系统，具体地说是一种用于过程自动化或制造自动化现场设备互连通信网络的现场总线网络控制器。

在现有技术中，现场总线控制系统为基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统，其中主要是集散控制系统(DCS)，DCS是采用一个或多个“控制单元”对多回路进行控制，其控制部分分散到一些控制板上，每个控制板上有多个回路。在DCS系统形成的过程中，由于受计算机系统早期存在的系统封闭这一缺陷的影响，各厂家的产品自成体系，不同厂家的设备不能互连在一起，这种基于封闭、专用的解决方案难以实现互换与互操作，组成更大范围信息共享的网络系统存在很多困难。

为了克服通信由专用网络的封闭系统来实现所造成的缺陷，本发明的目的是提供一种基于公开化、标准化的解决方案，即可以把来自不同厂商而遵守同一协议规范的自动化设备，通过现场总线网络连接成系统，实现综合自动化的各种功能的现场总线网络控制器，它把DCS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，把控制功能彻底分散到现场，依靠现场智能设备本身便可实现基本控制功能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是硬件结构包括：

一中央处理器(CPU)；

一双口存储器(DPRAM)，完成所述中央处理器(CPU)和所述连接的计算机中央处理器之间访问；

一随机存储器(RAM)，作为所述中央处理器(CPU)与现场总线进行通讯的内存；

一可编程只读存储器(EPROM)，存放控制程序；

一标准ISA接口电路，与标准PC或工业PC机插接，连接计算机；

一符合现场总线H1标准的现场总线接口，提供标准的31.25K的现场总线访问连接；

其中：所述控制程序由现场总线报文规范模块(FMS)、现场总线访问子层模块(FAS)、系统管理模块(SM)、网络管理模块(NM)、数据链路层模块(DLL)和链路活动调度器(LAS)组成，现场总线报文规范模块(FMS)经主机卡访问模块中的双口存储器(DPRAM)、通过主机驱动程序与上位机连接，又分别与系统管理模块(SM)和现场总线访问子层模块(FAS)通讯；数据链路层模块(DLL)及链路活动调度器(LAS)与系统管理模块(SM)和现场总线访问子层模块(FAS)通讯，又经现场总线驱动模块(ICDriver)输出至现场总线接口；网络管理模块(NMA)与现场总线报文规范模块(FMS)、现场总线访问子层模块(FAS)、数据链路层模块(DLL)及链路活动调度器(LAS)均有通讯连接关系；

所述现场总线报文规范模块(FMS)规定了消息发送的格式及协议的行为，提供上下文管理、对象字典服务、变量访问、事件服务、上载/下载服务、程序调用六种服务，具体流程为：处理经主机卡访问模块下传数据时，取双口存储器(DPRAM)中的用户数据，对用户数据进行认定，如果数据正确，进行编码，发送给现场总线报文规范模块(FMS)协议数据单元，否则给出出错报告；处理现场总线报文规范模块(FMS)协议数据单元传上来的数据时，先解码，判断是否发给用户，如判断结果为发给用户，则执行操作；若判断结果为不发给用户则实现服务，应经确认的则发确认命令，未经确认的则结束程序；

所述现场总线访问子层模块(FAS)负责为上层现场报文规范模块(FMS)提供信息传递通路，包括三种应用协议机对应三种不同的虚拟通信关系，即：客户/服务器方式、发布者/订阅者方式、报告分发方式，其中报告分发方式的通讯应用队列的、用户触发的单向方式(QUU)应用协议机；客户/服务器方式方式应用队列的、用户触发的双向方式(QUB)应用协议机；发布者/订阅者方式应用缓冲区的、网络触发的单向方式应用协议机(NBU)；其流程为：来自现场总线报文规范模块(FMS)的信息，通过现场总线访问子层模块(FAS)服务协议机提供对不同通讯方式的选择，然后用数据链路层模块(DLL)映射协议机提供与数据链路层模块(DLL)的通讯；