利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統及方法
2023-09-22 05:00:35 2
專利名稱：利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統及方法
技術領域：
本發明涉及應用於工控領域的控制系統，特別涉及一種利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統及方法。
背景技術：
在數字設備高速發展的今天，為了滿足各種系統需要處理的數據量不斷增大，系統控制愈趨複雜，需要系統間各個組件或者部件協同工作的能力越來越強，實時性越來越好，穩定性更強，故障率越來越低的要求，人們開發出了不同的控制系統。控制系統主要可以分為集中式控制系統和分布式控制系統。其中每個大類中也可以細分為人工控制系統與自動控制系統，開環控制系統與閉環控制系統等等，但是其中尤以分布式開環自動控制系統應用最為廣泛，不僅是由於其相對於集中式控制系統更加優越的運行速度，更是由於其穩定性相比集中式控制系統更加優越。因此，在現今社會的方方面面都可以看到應用的分布式開環自動控制系統的。例如公開號為「CN2906709」，名稱為「基於現場總線的煤礦乳化液泵站分布式自動控制保護系統」的中國發明專利公開了一種基於現場總線的煤礦分布式煤礦乳化液泵站自動控制保護系統，它以設置在防爆控制箱內的可編程控制器作為主控器，變頻器、壓力傳感器、溫度傳感器、液位傳感器、電磁閥、觸控螢幕通過電纜連接總線，再通過連結器連接到可編程控制器，其特徵是可編程控制器與若干個泵站相連，泵站由若干臺乳化液泵構成，並採用上位工控機監控的乳化液泵站分布式自動控制保護系統，乳化液泵與變頻器、調速電機相接，乳化液泵曲軸箱內設有溫度傳感器、壓力傳感器與液位傳感器，乳化液泵的乳化液箱內設有液位傳感器，且防爆控制箱設有觸控螢幕。本發明可以實現多個採煤工作面乳化液泵站的全自動監控控制，保障採煤工作面乳化液泵站的安全高效運轉。公開號為「CN101062593」，名稱為「一種塑料吹塑機分布式自動控制系統」的中國發明專利申請公開了一種塑料吹塑機分布式自動控制系統，其特徵在於中心控制器分別與膜泡控制器，擠出、加熱控制器，旋轉、牽引控制器，內收卷控制器，外收卷控制器連接；在中心控制器與其它控制器之間連接人機介面，電腦終端；膜泡控制器與塑料吹塑機的冷卻裝置連接，擠出、加熱控制器與塑料吹塑機的擠出機擠出量控制裝置及機筒、模頭溫度控制器連接，旋轉、牽引控制器與塑料吹塑機第一牽引，旋轉牽引裝置連接，內收卷控制器與塑料吹塑內收卷裝置連接，外收卷控制器與塑料吹塑外收卷裝置及第二牽引裝置連接。本發明有效地克服了控制裝置距離控制目標太遠，所以信號傳輸易受幹擾，影響控制精度的缺點，提高了對設備運行的精確度。雖然以上的專利均公開了實際應用的分布式控制系統，但是它們均只能用於固定信息的應用，應用的領域過於狹窄，同時由於缺少「糾錯單元」，使得整個分布式系統的穩定性不夠。
發明內容
本發明的目的之一是提供一種能廣泛應用在不同工控領域內的利用電子通訊設 備的分布式開環自動控制系統及方法。根據本發明的一個方面，提供一種利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系 統，包括電子通訊設備、信息收發模塊、至少1個信息識別傳輸模塊、通過基層網絡連接的 至少2個主控模塊及存儲控制程序序列的存儲模塊；所述電子通訊設備與所述信息收發模 塊連接，所述電子通訊設備向所述信息收發模塊發送控制指令；所述信息收發模塊與所述 信息識別傳輸模塊連接，所述信息收發模塊接收所述控制指令，將所述控制指令發送至所 述信息識別傳輸模塊；所述信息識別傳輸模塊與所述主控模塊連接，所述信息識別傳輸模 塊接收所述控制指令，對所述控制指令進行識別，將識別後的控制指令發送至所述主控模 塊；所述主控模塊與所述存儲模塊雙向數據連接，所述主控模塊接收所述識別後的控制指 令，根據識別的控制指令從所述存儲模塊中提取與所述控制指令相匹配的控制程序序列， 根據所述控制程序序列控制受控元件工作。所述信息識別傳輸模塊是1個，所有的所述主控模塊與所述信息識別傳輸模塊連 接，所述信息識別傳輸模塊與至少1個所述信息收發模塊連接，每個所述信息收發模塊與 至少1個所述電子通訊設備連接。所述信息識別傳輸模塊和所述主控模塊的個數相同，所述信息識別傳輸模塊和所 述主控模塊一一對應連接，每個所述信息識別傳輸模塊與至少1個所述信息收發模塊連 接，每個所述信息收發模塊與至少1個所述電子通訊設備連接。所述系統還包括信息驗證模塊，所述信息驗證模塊設置在所述信息收發模塊和所 述信息識別傳輸模塊之間，接收來自所述信息收發模塊的控制指令，對所述控制指令進行 驗證，以確定所述控制指令的準確性和完整性，將控制指令發送至所述信息識別傳輸模塊。所述系統還包括信息驗證模塊，所述信息驗證模塊設置在所述信息收發模塊向所 述信息識別傳輸模塊單向傳輸數據的通道上；所述信息識別傳輸模塊接收所述信息收發模 塊發送的控制指令，將所述控制指令進行識別，將識別後的控制指令發送至所述主控模塊 及所述信息驗證模塊；所述信息驗證模塊接收所述信息識別傳輸模塊發送的控制指令，對所述控制指令 進行驗證，以確定所述控制指令的準確性和完整性。所述系統還包括與所述受控元件並聯並與每個所述主控模塊連接的仿真模塊，接 收所述主控模塊根據所述控制程序序列發出的控制指令，驗證所述控制程序序列是否正確。所述系統還包括與所述存儲模塊連接的備份模塊，完成利用電子通訊設備的分布 式開環自動控制系統的工作過程以及所述控制程序序列的備份。所述基層網絡為通過光纖和/或雙絞線連接的星型拓撲網絡、環形拓撲網絡或者 混合拓撲網絡。所述的電子通訊設備包括行動電話，掌上計算機，電子商務通或者筆記本電腦。根據本發明的另一個方面，提供一種利用電子通訊設備的分布式開環自動控制方 法，可包括對來自電子通訊設備的控制指令進行驗證，以確定所述控制指令的準確性和完整 性；
識別所述控制指令；根據識別的控制指令提取與所述控制指令相匹配的控制程序序列；對所述控制程序序列進行驗證，以確定所述控制程序序列的準確性；及根據所述控制程序序列控制受控元件工作。本發明提供的利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統及方法，不僅能夠廣 泛應用在不同工控領域，而且控制精確，工作穩定性好。
圖1是本發明第一實施例的結構框圖；圖2是本發明第二實施例的結構框圖；圖3是本發明第三實施例的結構框圖；圖4是本發明第四實施例的結構框圖；圖5是本發明第五實施例的結構框圖；圖6是本發明實施例提供的利用電子通訊設備的分布式開環自動控制方法的流 程示意圖；其中，1主控模塊，2存儲模塊，3受控元件，4信息識別傳輸模塊，5信息收發模塊， 6電子通訊設備，7信息驗證模塊，8仿真模塊，9備份模塊。
具體實施例方式圖1是本發明利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統第一實施例的結構 框圖。該系統包括通過基層網絡連接的多個主控模塊1 (具體設置個數，根據需要來確定)、 與每個主控模塊1分別對應雙向數據連接的存儲模塊2、與每個主控模塊1 一一對應連接 的受控元件3、一信息識別傳輸模塊4、一信息收發模塊5及多個電子通訊設備6 (具體設置 個數，根據需要來確定)。其中，多個主控模塊1相互之間沒有統屬關係，它們可以兩兩之 間直接連接，也可以通過其它主控模塊1獲得間接的連接關係。每個主控模塊1分別與一 存儲模塊2及一受控元件3連接。多個電子通訊設備6通過一信息收發模塊5與信息識別 傳輸模塊4連接。信息收發模塊5與電子通訊設備6有線/無線數據連通。信息識別傳輸 模塊4與所有的主控模塊1連接，並向主控模塊1傳輸控制指令以控制受控元件3。當然， 本實施例中與信息識別傳輸模塊4連接的信息收發模塊5也可以是多個，每個信息收發模 塊5與一種電子通訊設備6對應，這樣可以實現使用多種通訊設備6同時完成對本系統控 制指令的發送。本實施例提供的利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統的工作過程首先 通過電子通訊設備6向信息收發模塊5發送一條能夠被信息識別傳輸模塊4唯一識別的控 制指令。信息收發模塊5接收該控制指令，將控制指令發送至信息識別傳輸模塊4。信息識 別傳輸模塊4接收該控制指令，將該控制指令翻譯為主控模塊1能夠識別的控制指令，並將 翻譯後的控制指令發送給主控模塊1。主控模塊1接收到控制指令後，通過主控模塊1內存 儲的程序分析識別，識別後從存儲模塊2中提取相應的控制程序序列。主控模塊1根據提 取的控制程序序列控制受控元件3的工作。本實施例可以實現單一通訊設備發送一條控制指令就完成對各種並聯或者並發系統中各個部件(即受控元件)工作過程的單獨控制，即使其中某個受控元件出現故障，也完全不會影響其它受控元件的工作過程，適合於具有並發的多個部件的系統的控制。圖2是本發明利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統第二實施例的結構框圖。該系統包括通過基層網絡連接的多個主控模塊1 (具體設置個數，根據需要來確定)、 與每個主控模塊1 一一對應連接的存儲模塊2、與每個主控模塊1 一一對應連接的受控元 件3、與每個主控模塊1 一一對應連接的信息識別傳輸模塊4、多個信息收發模塊5及多個 電子通訊設備6。其中，多個主控模塊1相互之間沒有統屬關係，它們可以兩兩之間直接連 接，也可以通過其它主控模塊1獲得間接的連接關係。每個電子通訊設備6依次通過一信息收發模塊5、一信息識別傳輸模塊4與一主控模塊1連接。每個主控模塊丨分別連接一個 受控元件3及一個存儲模塊2。當然，本實施例中與一信息收發模塊5連接的電子通訊設備 6可以有多個，這樣可以實現使用多種電子通訊設備6同時完成對一個信息識別傳輸模塊4 控制指令的發送。本實施例可以實現單一電子通訊設備6發送一條控制指令完成對各種並聯或者並發系統中單一部件即受控元件的工作過程的單獨控制，也可以實現第一實施例中發送一 條控制指令就能控制整個系統中不同部件的控制，這樣即使其中某個受控元件出現故障， 也完全不會影響其它受控元件的工作過程，適合於具有並發的多個部件的系統的控制。本 實施例的具體工作過程與第一實施例的工作過程基本一致，不再贅述。圖3是本發明利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統第三實施例的結構框圖。除包括圖1所示的各個模塊部件外，還包括信息驗證模塊7。信息驗證模塊7設置在 信息識別傳輸模塊4以及信息收發模塊5之間，用以驗證由信息收發模塊5中接收到的控 制指令的準確性以及完整性，這樣能夠保證上述信息識別傳輸模塊4接收到的控制指令的 完整以及準確，不會由其它信號對本系統的穩定性造成影響。當然，圖2所示實施例中的信 息收發模塊5與信息識別傳輸模塊之間也可以設置信息驗證模塊7，以保證上述信息識別 傳輸模塊4接收到的控制指令的完整以及準確。圖4是本發明利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統第四實施例的結構框圖。本實施例則是在第三實施例的更加優選的實施方式，就是將信息驗證模塊7設置在 信息收發模塊5向信息識別傳輸模塊4單向傳輸數據的通道上。這是由於在不同的系統中 可能信息收發模塊5與信息識別傳輸模塊4之間具有雙向連接通道，而為了節省本發明控 制系統的整體反應時間，就不對該控制系統的反饋出的信號做進一步的校驗了。這樣在保 證整個利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統的穩定性的同時，也提高了整個系統 的工作效率。當然，圖2所示實施例中的也可以將信息驗證模塊7設置在信息收發模塊5 向信息識別傳輸模塊4單向傳輸數據的通道上。圖5是本發明利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統第四實施例的結構框圖。單一的在接收控制信號的輸入端防止整個系統的故障雖然能夠一定程度的提高本發 明分布式控制系統的整體穩定性，但是還可以進一步的設置有與主控模塊1 一一對應連接 的仿真模塊8。仿真模塊8接收主控模塊1的控制指令，可以先行運行一遍之後，從而產生 確認信號以確定所發出的控制序列正確無誤，這樣就能夠進一步的保證整個分布式控制系 統的穩定性。為了防止意外事件的發生，本發明還採用備份模塊9來完成整個分布式系統 工作過程以及工作控制序列的備份。該備份模塊9用於與每個上述的存儲模塊2連接，進行分布式系統工作過程以及工作控制序列的備份。如圖6所示，本發明實施例提供的利用電子通訊設備的分布式開環自動控制方 法，可基於圖1 5提供的利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統來實現包括步驟Sl、電子通訊設備6通過有線或無線的方式向信息收發模塊5發送控制指令。步驟S2、信息收發模塊5接收到控制指令後，將控制指令發送至信息驗證模塊7， 信息驗證模塊7對控制指令進行驗證，以確定所述控制指令的準確性和完整性。信息驗證 模塊7對控制指令驗證後，將控制指令發送至主控模塊1。步驟S3、主控模塊1根據識別的控制指令從存儲模塊2中提取與控制指令相匹配 的控制程序序列。步驟S4、仿真模塊8對控制程序序列進行驗證，以確定控制程序序列的準確性。步驟S5、主控模塊1根據控制程序序列控制受控元件3工作。及步驟S6、備份模塊8對整個分布式系統工作過程以及工作控制序列進行備份。以上實施例中的主控模塊1之間的基層網絡為通過光纖和/或雙絞線連接的星型 拓撲網絡、環形拓撲網絡或者混合拓撲網絡。而且其它模塊之間連接的介質也可以是不限 於上述的光纖和/雙絞線等。需要說明的是只要保證各個模塊之間的數據能夠暢通的傳輸 的介質就為本發明可以在不同模塊之間採用的連接介質。電子通訊設備6包括但是不限於 行動電話，掌上計算機，電子商務通或者筆記本電腦，正如上述採用連接介質的種類一樣， 只要是能夠發送電子信號的電子通訊設備均可以應用在本發明的技術方案中。主控模塊1 包括多個寄存器以及邏輯計算單元的中央處理單元，以及與該中央處理單元連接的數模/ 模數轉換裝置和收發裝置。受控元件3是指所有工控領域內能夠被採用在分布式控制系統 中作為受控元件3的設備通過本發明提供的利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統及方法，能夠廣 泛應用在不同工控領域，控制精確高，工作穩定性好。上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的 限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統，其特徵在於，包括電子通訊設備、信息收發模塊、至少1個信息識別傳輸模塊、通過基層網絡連接的至少2個主控模塊及存儲控制程序序列的存儲模塊；所述電子通訊設備與所述信息收發模塊連接，所述電子通訊設備向所述信息收發模塊發送控制指令；所述信息收發模塊與所述信息識別傳輸模塊連接，所述信息收發模塊接收所述控制指令，將所述控制指令發送至所述信息識別傳輸模塊；所述信息識別傳輸模塊與所述主控模塊連接，所述信息識別傳輸模塊接收所述控制指令，對所述控制指令進行識別，將識別後的控制指令發送至所述主控模塊；所述主控模塊與所述存儲模塊雙向數據連接，所述主控模塊接收所述識別後的控制指令，根據識別的控制指令從所述存儲模塊中提取與所述控制指令相匹配的控制程序序列，根據所述控制程序序列控制受控元件工作。
2.根據權利要求1所述的利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統，其特徵在於所述信息識別傳輸模塊是1個，所有的所述主控模塊與所述信息識別傳輸模塊連接， 所述信息識別傳輸模塊與至少1個所述信息收發模塊連接，每個所述信息收發模塊與至少 1個所述電子通訊設備連接。
3.根據權利要求1所述的利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統，其特徵在於所述信息識別傳輸模塊和所述主控模塊的個數相同，所述信息識別傳輸模塊和所述主 控模塊一一對應連接，每個所述信息識別傳輸模塊與至少1個所述信息收發模塊連接，每 個所述信息收發模塊與至少1個所述電子通訊設備連接。
4.根據權利要求1至3任一項所述的利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統， 其特徵在於，所述系統還包括信息驗證模塊，所述信息驗證模塊設置在所述信息收發模塊和所述信息識別傳輸模塊 之間，接收來自所述信息收發模塊的控制指令，對所述控制指令進行驗證，以確定所述控制 指令的準確性和完整性，將控制指令發送至所述信息識別傳輸模塊。
5.根據權利要求1至3任一項所述的利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統， 其特徵在於，所述系統還包括信息驗證模塊，所述信息驗證模塊設置在所述信息收發模塊向所述信息識別傳輸模塊 單向傳輸數據的通道上；所述信息識別傳輸模塊接收所述信息收發模塊發送的控制指令，將所述控制指令進行 識別，將識別後的控制指令發送至所述主控模塊及所述信息驗證模塊；所述信息驗證模塊接收所述信息識別傳輸模塊發送的控制指令，對所述控制指令進行 驗證，以確定所述控制指令的準確性和完整性。
6.根據權利要求1至3任一項所述的利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統， 其特徵在於，所述系統還包括與所述受控元件並聯並與每個所述主控模塊連接的仿真模塊，接收所述主控模塊根據 所述控制程序序列發出的控制指令，驗證所述控制程序序列是否正確。
7.根據權利要求1至3任一項所述的利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統， 其特徵在於，所述系統還包括與所述存儲模塊連接的備份模塊，完成利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統 的工作過程以及所述控制程序序列的備份。
8.根據權利要求1至3任一項所述的分布式開環自動控制系統，其特徵在於 所述基層網絡為通過光纖和/或雙絞線連接的星型拓撲網絡、環形拓撲網絡或者混合拓撲網絡。
9.根據權利要求1至3任一項所述的利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統系統，其特徵在於所述的電子通訊設備包括行動電話，掌上計算機，電子商務通或者筆記本電腦。
10.一種利用電子通訊設備的分布式開環自動控制方法，其特徵在於，包括對來自電子通訊設備的控制指令進行驗證，以確定所述控制指令的準確性和完整性； 識別所述控制指令；根據識別的控制指令提取與所述控制指令相匹配的控制程序序列；對所述控制程序序列進行驗證，以確定所述控制程序序列的準確性；及根據所述控制程序序列控制受控元件工作。
全文摘要
本發明公開了利用電子通訊設備的分布式開環自動控制系統包括電子通訊設備、信息收發模塊、信息識別傳輸模塊、通過基層網絡連接的主控模塊及存儲控制程序序列的存儲模塊；電子通訊設備向信息收發模塊發送控制指令；信息收發模塊接收控制指令，將控制指令發送至所述信息識別傳輸模塊；信息識別傳輸模塊接收所述控制指令，對控制指令進行識別，將識別後的控制指令發送至所述主控模塊；主控模塊接收識別後的控制指令，根據識別的控制指令從存儲模塊中提取與控制指令相匹配的控制程序序列，根據控制程序序列控制受控元件工作。本發明還公開了利用電子通訊設備的分布式開環自動控制方法。本發明能夠廣泛應用在不同工控領域，且控制精確，工作穩定性好。
文檔編號G05B19/418GK101799680SQ20101010718
公開日2010年8月11日 申請日期2010年2月9日 優先權日2010年2月9日
發明者張文中 申請人:張文中