способ построения системы автоматического управления с взаимодействием через сеть ethernet

Формула изобретения

1. Способ построения системы автоматического управления посредством сети Ethernet, с посылкой данных, используя протокол UDP, состоящий из следующих шагов: конфигурация элементов сети, посылка первого широковещательного пакета данных, синхронизация работы относительно времени приема первого пакета данных, определение корректности работы устройства по тому, что оно посылает пакеты с определенной периодичностью, каждое устройство может посылать данные любому другому устройству в сети, отличающийся тем, что при включении системы: широковещательные пакеты отправляются только при регистрации на устройстве мониторинга сети: датчик начинает рассылать пакеты на IP-адрес устройства управления, с которым этот датчик должен работать; устройство управления при получении этого пакета отправляет пакет датчику, после чего датчик останавливает отправку пакетов, возможны два алгоритма работы устройства управления с датчиками: при получении пакета от второго датчика устройство, реализующее воздействие на объект управления, останавливает отправку пакетов текущим датчиком и начинает работать с новым, либо устройство, реализующее воздействие на объект управления, работает одновременно с несколькими датчиками, например, по среднему значению их показаний.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при функционировании системы датчик отправляет пакеты с данными на устройство управления с определенной периодичностью, устройство управления осуществляет работу в соответствии с законом регулирования и получаемой информацией от датчиков и отправляет пакеты с данными на устройство мониторинга сети с определенной периодичностью.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отказе устройства управления устройство мониторинга сети отправляет команду, которая должна перевести механизм в предопределенное состояние, а также на датчики отправляется команда отправки пакетов с данными на устройство мониторинга сети.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отказе датчика устройство управления переводит себя в предопределенное состояние и отправляет информацию о сбое на устройство мониторинга сети.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области систем автоматического управления, в частности к способу построения системы из отдельных модулей.

Наиболее близким является способ построения системы [Пат. США US 7,162,510 B2, МПК G06F 15/16. Способ взаимодействия для систем управления с использованием Ethernet и IP сетей [текст] /Francois Jammes, Corenc (FR); заявитель и патентообладатель Schneider Automation Inc., North Andover, MA (US) - № US 2002/0194365 AL; заявл. 19.12.2002; опубл. 9.01. 2007]. Согласно этому способу устройства разделяются на простые (устройства, реализующие воздействие на объект управления, датчики) и интеллектуальные (регуляторы). Регуляторы содержат всю информацию о работе системы.

Недостатками известного способа являются сложность конфигурирования сети, большое количество рассылаемых пакетов, высокая стоимость системы.

Технической задачей изобретения является упрощение конфигурирования сети, уменьшение количества рассылаемых пакетов и снижение стоимости системы.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в предлагаемом способе построения системы автоматического управления с взаимодействием через сеть Ethernet, включающем посылку данных, используя протокол UDP, осуществляющий конфигурирование элементов сети, посылку первого широковещательного пакета данных, синхронизацию работы относительно времени приема первого пакета данных, определение корректности работы устройства по рассылке пакетов с определенной периодичностью, при этом каждое устройство может посылать данные любому другому устройству в сети, а регулятор может работать с несколькими контурами управления, новым является то, что все устройства являются интеллектуальными, данные о законе управления хранятся на устройстве, совмещенном с устройством, реализующим воздействие на объект управления, в системе отсутствует отдельное устройство регулятора, работа между устройствами ведется только по IP-адресам; при включении системы широковещательные пакеты отправляются только при регистрации на устройстве мониторинга сети: датчик начинает рассылать пакеты на IP-адрес устройства управления, с которым этот датчик должен работать, устройство управления при получении этого пакета отправляет пакет датчику, после чего датчик останавливает отправку пакетов, при этом возможны два алгоритма работы устройства управления с датчиками: при получении пакета от второго датчика устройство, реализующее воздействие на объект управления, останавливает отправку пакетов текущим датчиком и начинает работать с новым, либо устройство, реализующее воздействие на объект управления, работает одновременно с несколькими датчиками, например, по среднему значению их показаний; при функционировании системы устройство управления осуществляет работу в соответствии с законом регулирования и получаемой информацией от датчиков и отправляет пакеты с данными на устройство мониторинга сети с определенной периодичностью; при отказе устройства управления устройство мониторинга сети отправляет команду, которая должна перевести механизм в предопределенное состояние, а также на датчики отправляется команда отправки пакетов с данными на устройство мониторинга сети; при отказе датчика устройство управления переводит себя в предопределенное состояние и отправляет информацию о сбое на устройство мониторинга сети.

Технический результат изобретения заключается в способе формирования системы автоматического регулирования из отдельных модулей при взаимодействии их с использованием сети Ethernet без разделения на простые и интеллектуальные устройства, регулятор не является отдельным модулем, а его функции выполняет устройство, совмещенное с устройством управления, т.е. устройством, реализующим воздействие на объект управления. Такое построение дает возможность облегчить конфигурирование сети, уменьшить количество рассылаемых пакетов и уменьшить общую стоимость системы. Перед началом работы датчикам присваиваются IP-адреса устройств, реализующих воздействие на объект управления, с которыми они будут работать, на самих же устройствах управления находится информация о законе регулирования. датчики в системе могут быть заменены в случае неисправности без участия сетевого администратора.

На фиг. 1 представлены модули, составляющие систему управления: датчик, устройство, реализующее воздействие на объект управления, устройство мониторинга сети, на фиг. 2 - контур системы автоматического управления при заявленном методе построения.

Способ построения системы автоматического управления осуществляется в следующем порядке: датчик начинает рассылать пакеты link на IP-адрес устройства, реализующего воздействие на объект управления, с которым этот датчик должен работать; устройство, реализующее воздействие на объект управления, при получении этого пакета отправляет команду link_resp; датчик останавливает отправку пакетов и начинает отправлять пакеты с данными на устройство, реализующее воздействие на объект управления, которое начинает работу в соответствии с законом регулирования. Все устройства в сети являются интеллектуальными.

Способ позволяет отслеживать аварии и позволяет одному устройству, реализующему воздействие на объект управления, работать с несколькими датчиками.

Отдельное устройство мониторинга сети, которое выполняет периодический опрос устройств, реализующих воздействие на объект управления, обнаруживает отказы устройств управления. На устройстве мониторинга сети модули, реализующие воздействие на объект управления, и датчики регистрируются автоматически отправкой широковещательного пакета link с параметрами контура регулирования. При включении системы: широковещательные пакеты отправляются только при регистрации на устройстве мониторинга сети: датчик начинает рассылать пакеты на IP-адрес устройства управления, с которым этот датчик должен работать, устройство управления при получении этого пакета отправляет пакет датчику, после чего датчик останавливает отправку пакетов, возможны два алгоритма работы устройства управления с датчиками: при получении пакета от второго датчика устройство, реализующее воздействие на объект управления, останавливает отправку пакетов текущим датчиком и начинает работать с новым, либо устройство, реализующее воздействие на объект управления, работает одновременно с несколькими датчиками, например, по среднему значению их показаний. При отказе устройства управления устройство мониторинга сети отправляет команду, которая должна перевести механизм в предопределенное состояние, а также на датчики отправляется команда отправки пакетов с данными на устройство мониторинга сети.

При отказе устройства, реализующего воздействие на объект управления, устройство мониторинга сети отправляет команду suspend, которая должна перевести устройство управления в предопределенное состояние. Также на датчики отправляется команда отправки пакетов с данными на устройство мониторинга сети.

Устройство, реализующее воздействие на объект управления, по отсутствию пакетов от датчика определяет его отказ и переводит себя в предопределенное состояние, отправляет информацию о сбое на устройство мониторинга сети.

При работе одного устройства управления с несколькими датчиками возможны два алгоритма работы, которые выбираются при конфигурировании:

1) получение пакета link от второго датчика устройство, реализующее воздействие на объект управления, останавливает отправку пакетов текущим датчиком и начинает работать с новым;

2) устройство, реализующее воздействие на объект управления, работает одновременно с несколькими датчиками, например, по среднему значению их показаний.

Предложенный способ построения системы автоматического управления с взаимодействием через сеть Ethernet позволяет:

- упростить конфигурирование сети в соответствии с хранением данных о законе управления на устройстве, реализующем воздействие на объект управления;

- уменьшить количество рассылаемых пакетов за счет того, что широковещательные пакеты отправляются только при регистрации на устройстве мониторинга сети, и работа между устройствами ведется только по IP-адресам без дополнительных идентификаторов;

- снизить стоимость системы за счет отсутствия в системе отдельного устройства регулятора.