本發(fā)明涉及工業(yè)級控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存領(lǐng)域，特別是采用總線轉(zhuǎn)存大量數(shù)據(jù)的核電安全級控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是近年來的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng)，是繼DCS之后的又一種更加優(yōu)越的開放式的全分布工業(yè)控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線用于過程自動化、工業(yè)自動化等領(lǐng)域的現(xiàn)場智能設(shè)備互聯(lián)通信，作為工業(yè)數(shù)字通信的基礎(chǔ)，建立了工業(yè)現(xiàn)場與控制設(shè)備及其管理層之間的通信聯(lián)系。

目前現(xiàn)場總線有很多種類，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的就有10多種，如CAN，LONWORKS，PROFIBUS等，這些總線方法各有其優(yōu)點，數(shù)據(jù)能夠可靠通信，但通信響應(yīng)時間長，通信速率過低，不滿足高速控制系統(tǒng)要求的快速高效通信，故不能完全解決大型核電工業(yè)控制系統(tǒng)中的可靠高速通信問題。

同時，一般的大型核電工業(yè)控制系統(tǒng)由多個模塊組成，每個模塊通過獨立的總線與控制模塊通信，完成相對獨立的采集、運算輸出和控制功能。在多個總線共同通信的系統(tǒng)中，如何分配總線時隙，則是保證通信可靠、可控的最大難點，也是目前核電工業(yè)控制系統(tǒng)亟需解決的問題。

目前在核電安全級控制系統(tǒng)中，大多采用總線一問一答式的總線分配方式，每個單元占用總線的時隙不固定，且單元之間干擾較大，通信易破壞。因此，一問一答式的總線分配通信方式功能較單一，不能滿足核電安全級控制系統(tǒng)可靠、高速通信的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種既能可靠通信又能快速響應(yīng)通信且交互時間短的令牌總線時隙預(yù)定義方法。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案：一種令牌總線時隙預(yù)定義方法，其系統(tǒng)預(yù)先定義令牌總線時隙優(yōu)先級，每個單元通過接收的報文，判定當前占用總線的單元、時隙及占用時隙的先后順序，并計算出自己占用的總線時隙，依次占用總線發(fā)送報文。

如上所述的一種令牌總線時隙預(yù)定義方法，其所述的系統(tǒng)為核電安全級控制系統(tǒng)。

如上所述的一種令牌總線時隙預(yù)定義方法，該具體方法包括如下步驟：

第一步：系統(tǒng)啟動前，把總線周期T等分為N個時隙，記為t_n，n∈{1,2,...,N}，每個時隙占用的時間Δt＝T/N，并預(yù)先定義總線上所有M個單元的時隙優(yōu)先級，其中控制單元A優(yōu)先級最高，分配時隙為t₁至t_i，共i個時隙，且每個時隙僅有一個單元，每個單元只發(fā)一個報文；

第二步：系統(tǒng)啟動后，控制單元A載入初始令牌啟動的等待時間t₀；

第三步：等待時間到達后啟動總線令牌，所有單元開始工作，控制單元A在第一個總線時隙t₁占用總線發(fā)送第一個報文，在第二個時隙t₂發(fā)送第二個報文，直到i個時隙結(jié)束；

第四步：同時，總線上其他M-1個單元接收報文，判斷當前占用總線的單元、時隙及占用時隙的先后順序；

第五步：根據(jù)接收的報文時間及個數(shù)，其他M-1個單元計算出自己占用的總線時隙t_n，依次占用總線發(fā)送報文。

如上所述的一種令牌總線時隙預(yù)定義方法，其第二步系統(tǒng)啟動后，控制單元A載入初始令牌啟動的等待時間t₀，等到時間到達后啟動總線令牌，在第一個總線時隙t₁，控制單元A發(fā)送第一個報文，經(jīng)過Δt后即在時隙t₂發(fā)送第二個報文，直到i個時隙結(jié)束，總線上其他M-1個單元接收報文；同理，在時刻t，各個單元通過式(1)計算

若k-1＜t/Δt≤k，可知總線時隙是t_k，并通過計算得出是第m單元的第2個時隙，又第m單元共分配j個時隙，則第m+1單元需繼續(xù)等待，在時隙t_k+j-1即在(j+k-1)Δt時刻開始占用總線發(fā)送報文，以此類推，所有單元均按照總線時隙預(yù)定義的模式占用總線發(fā)送報文。

本發(fā)明的效果在于：

針對現(xiàn)有核電安全級控制系統(tǒng)中傳統(tǒng)總線分配不能快速響應(yīng)和通信速率低的問題，本發(fā)明提出一種新的令牌總線時隙分配預(yù)定義方法，即在系統(tǒng)啟動前預(yù)先定義總線上所有單元的時隙優(yōu)先級及其所占用的時隙個數(shù)，其中控制單元A為最高優(yōu)先級，系統(tǒng)啟動后，控制單元A載入初始令牌啟動的等待時間，等待時間到達后啟動總線令牌，首先觸發(fā)總線發(fā)送報文，其他單元通過接收的報文判斷出當前的單元及時隙，并計算出該單元發(fā)送報文的時隙及時刻，從而既能可靠通信，又可提高通信速率。

采用本發(fā)明提出的總線時隙預(yù)定義的存儲工作模式，總線上所有單元能夠通過接收報文的個數(shù)及時間，判斷當前占用總線的單元及時隙，按照預(yù)定義總線時隙優(yōu)先級順序發(fā)送報文。本發(fā)明提出的令牌總線時隙預(yù)定義通信方法即可實現(xiàn)可靠通信，又可加快通信響應(yīng)并縮短交互時間。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的一種令牌總線時隙預(yù)定義方法實施步驟；

圖2為本發(fā)明所述的令牌總線時隙預(yù)定義模型。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明所述的一種令牌總線時隙預(yù)定義方法作進一步描述。

實施例1

如圖1至圖2所示，本發(fā)明所述的一種令牌總線時隙預(yù)定義方法，核電安全級控制系統(tǒng)預(yù)先定義令牌總線時隙優(yōu)先級，每個單元通過接收的報文，判定當前占用總線的單元、時隙及占用時隙的先后順序，并計算出自己占用的總線時隙，依次占用總線發(fā)送報文。以此實現(xiàn)每個單元與總線通信獨立，降低單元之間的干擾，并能快速響應(yīng)縮短交互時間。

具體方法的實施步驟如下，如圖1所示：

第一步：系統(tǒng)啟動前，把總線周期T等分為N個時隙，記為t_n，n∈{1,2,...,N}，每個時隙占用的時間Δt＝T/N，并預(yù)先定義總線上所有M個單元的時隙優(yōu)先級，其中控制單元A優(yōu)先級最高，分配時隙為t₁～t_i，共i個時隙，且每個時隙僅有一個單元，每個單元只發(fā)一個報文；

第二步：系統(tǒng)啟動后，控制單元A載入初始令牌啟動的等待時間t₀；

第三步：等待時間到達后啟動總線令牌，所有單元開始工作，控制單元A在第一個總線時隙t₁占用總線發(fā)送第一個報文，在第二個時隙t₂發(fā)送第二個報文，直到i個時隙結(jié)束；

第四步：同時，總線上其他M-1個單元接收報文，判斷當前占用總線的單元、時隙及占用時隙的先后順序；

第五步：根據(jù)接收的報文時間及個數(shù)，其他M-1個單元計算出自己占用的總線時隙t_n，依次占用總線發(fā)送報文。

在上述第二步系統(tǒng)啟動后，控制單元A載入初始令牌啟動的等待時間t₀，等到時間到達后啟動總線令牌，在第一個總線時隙t₁，控制單元A發(fā)送第一個報文，經(jīng)過Δt后即在時隙t₂發(fā)送第二個報文，以此類推，直到i個時隙結(jié)束，總線上其他M-1個單元接收報文。同理，在時刻t，各個單元通過式(1)計算

若k-1＜t/Δt≤k，可知總線時隙是t_k，并通過計算得出是第m單元的第2個時隙，又第m單元共分配j個時隙，則第m+1單元需繼續(xù)等待，在時隙t_k+j-1即在(j+k-1)Δt時刻開始占用總線發(fā)送報文，以此類推，所有單元均按照總線時隙預(yù)定義的模式占用總線發(fā)送報文。

實施例2

本發(fā)明所述的一種令牌總線時隙預(yù)定義方法：

首先，系統(tǒng)啟動前，把總線周期360ms等分為72個時隙t₁至t₇₂，每個時隙間隔Δt＝5ms，并按照優(yōu)先級順序定義總線上26個單元占用的總線時隙，其中控制單元A分配第1～12個時隙即0～60ms，控制單元B分配第13～24個時隙，其他24個單元每個單元分配2個時隙。

系統(tǒng)啟動后，控制單元A載入初始令牌啟動的等待時間t₀＝3s；

接著，3s后啟動總線令牌，26個單元開始工作，在第1～12個總線周隙內(nèi)，控制單元A在0～5ms內(nèi)發(fā)送第一個報文，在5～10ms內(nèi)發(fā)送第二個報文……，同時控制單元B和其他24個單元都接收報文，并計算得出當前占用總線的是控制單元A。

然后，控制單元B在第13個時隙開始發(fā)送報文，其他25個單元(包括控制單元A)接收報文，統(tǒng)計接收報文的總數(shù)，計算其占用總線的時隙并在該時隙發(fā)送報文。若在時刻t＝242ms，除了正在發(fā)送報文的單元，其他25個單元通過計算得到即判定當前是第15單元占用時隙t₄₉，第16單元還需等待8ms在時隙t₅₁發(fā)送報文，第22單元通過計算得知需繼續(xù)等待((22-1-2)×2+24)×5-242＝68ms才能占用總線發(fā)送報文。

同時，控制單元A在第一個總線周期的t₁～t₁₂發(fā)送報文后，接收來自其他25個單元的報文，以此計算下一個總線周期的開始。26個單元按照總線周期內(nèi)時隙預(yù)定義依次占用總線發(fā)送報文。

采用本發(fā)明提出的令牌總線時隙預(yù)定義方法，每個單元與總線獨立通信，且能通過接收的報文計算其預(yù)定義的時隙順序占用總線，即使總線上有某單元或某幾個單元發(fā)生故障，其它單元依然能繼續(xù)正常通信。故本發(fā)明提出的總線時隙預(yù)定義通信方法既可提高通信的可靠性，又能夠快速響應(yīng)縮短總線與單元的交互時間。