基于Linux系统的轨道交通控制数据的传输系统的制作方法

本实用新型涉及轨道交通控制系统领域，特别是涉及一种基于Linux系统的轨道交通控制数据的传输系统。

背景技术：

目前轨道交通控制的PLC采用通用PLC，其功耗大、成本高，再次研发时间长，外扩设备多。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于Linux系统的轨道交通控制数据的传输系统，本数据传输系统具备很高的实时性、精确度高、数据传输速度快、模块独立、容错性高、数据处理速度快、可移植性强。

本实用新型的目的是这样实现的：一种基于Linux系统的轨道交通控制数据的传输系统，包括PLC模块、IO模块和HMI模块，所述PLC模块内设有IO通信输入模块、IO通信输出模块、输入转换模块、输出转换模块、任务计算模块以及多个缓冲区，所述IO模块内设有输入模块、输出模块以及输入数据缓冲区和输出数据缓冲区，所述IO模块的输入模块用于将IO点的输入数据读取出来放到IO模块的输入数据缓冲区中；所述PLC模块的IO通信输入模块用于读取IO模块的输入数据缓冲区中保存的输入数据，并将其保存到PLC模块的输入数据缓冲区中；所述PLC模块的输入转换模块用于将PLC模块的输入数据缓冲区保存的输入数据转换成所需要的输入值，并将其保存到输入值缓冲区中，供HMI模块取用以及任务计算模块取用；所述HMI模块用 于读取PLC模块的缓冲区中的所有数据，并显示；所述HMI模块用于输出指令数据给PLC模块，所述PLC模块用于将HMI模块发送的指令数据保存到输出值缓冲区中；所述PLC模块的任务计算模块用于提取输入值缓冲区和输出值缓冲区中的数据，并进行计算，将计算结果放入到输出值缓冲区中；所述PLC模块中的输出转换模块用于将PLC模块的输出值缓冲区中需要输出的值转换成IO模块所需要的输出数据，存放到输出数据缓冲区中；所述PLC模块中IO通信输出模块用于将保存到输出数据缓冲区的输出数据取出，并发送到IO模块对应的输出数据缓冲区中；所述IO模块的输出模块用于读取其输出数据缓冲区的输出数据，将数据输出到对应的IO点上。输出的数据都是经过任务计算模块输出的。HMI不直接参与控制，当HMI需要修改数据时，先将输出数据发送到PLC中，PLC根据任务计算模块结果进行控制输出。当HMI模块输出指令数据如开门指令数据给PLC模块，PLC模块的任务计算模块需要提取该开门指令数据，并进行计算，判断是否可以执行开门操作，防止误操作。输出数据大多输出的是状态、指示灯、报警数据。

任务计算模块里设置了若干功能计算模块，各个功能计算模块相互独立，用于实现不同的任务计算。

所述HMI模块包括读取操作模块、写入操作模块和人机界面，所述读取操作模块、写入操作模块用于分别读取、写入PLC数据，所述人机界面用于显示读取的PLC数据。

所述IO模块通过以太网与PLC模块进行通讯。

所述HMI模块通过以太网与PLC模块进行通讯。

由于采用了上述方案，本实用新型实时性、可靠性要求非常高，PLC实现需要占用资源少、运行效率高。本实用新型的各模块工作不干扰，例如跟 HMI通信模块不工作时，不影响PLC的控制。且本实用新型简单修改后，可以应用到其他领域，可移植性强。本实用新型运行周期短，任务过程简单，数据交互速度快，程序运行占用资源少，剩余给以太网数据传输时间多，数据传输速度快。本数据传输系统自身任务少，占用内存低，内部循环少，占用CPU较低，对于其他任务而言判断更精确，数据处理更及时，数据处理速度快。

总之，本数据传输系统及方法具备很高的实时性、精确度高、数据传输速度快、模块独立、容错性高、数据处理速度快、可移植性强。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型的数据传输系统的原理框图；

图2为本实用新型的任务计算模块的一个功能计算模块的运行流程图；

图3为本实用新型的任务计算模块的另一个功能计算模块的运行流程图。

具体实施方式

参见图1，一种基于Linux系统的轨道交通控制数据的传输系统，包括PLC模块、IO模块和HMI模块，所述IO模块通过以太网与PLC模块进行通讯。所述HMI模块通过以太网与PLC模块进行通讯。所述HMI模块包括读取操作模块、写入操作模块和人机界面，所述读取操作模块、写入操作模块用于分别读取、写入PLC数据，所述人机界面用于显示读取的PLC数据。所述PLC模块内设有IO通信输入模块、IO通信输出模块、输入转换模块、输出转换模块、任务计算模块以及多个缓冲区，所述IO模块内设有输入模块、输出模块以及输入数据缓冲区和输出数据缓冲区，所述IO模块的输入模块用于 将IO点的输入数据读取出来放到IO模块的输入数据缓冲区中；所述PLC模块的IO通信输入模块用于读取IO模块的输入数据缓冲区中保存的输入数据，并将其保存到PLC模块的输入数据缓冲区中；所述PLC模块的输入转换模块用于将PLC模块的输入数据缓冲区保存的输入数据转换成所需要的输入值，并将其保存到输入值缓冲区中，供HMI模块取用以及任务计算模块取用。例如IO模块获取到电源柜电压值2，而该IO模块通道值的范围为0-5，所测量的电压值范围为0-50v，则需要将获取到的电压值转换成实际电压值20v，供计算模块计算和HMI监控使用。所述HMI模块用于读取PLC模块的缓冲区中的所有数据，并显示；所述HMI模块用于输出指令数据给PLC模块，所述PLC模块用于将HMI模块发送的指令数据保存到输出值缓冲区中；所述PLC模块的任务计算模块用于提取输入值缓冲区和输出值缓冲区中的数据，并进行计算，将计算结果放入到输出值缓冲区中。所述PLC模块中的输出转换模块用于将PLC模块的输出值缓冲区中需要输出的值转换成IO模块所需要的输出数据，存放到输出数据缓冲区中；所述PLC模块中IO通信输出模块用于将保存到输出数据缓冲区的输出数据取出，并发送到IO模块对应的输出数据缓冲区中；所述IO模块的输出模块用于读取其输出数据缓冲区的输出数据，将数据输出到对应的IO点上。输出的数据都是经过任务计算模块输出的。HMI不直接参与控制，当HMI需要修改数据时，先将输出数据发送到PLC中，PLC根据任务计算模块结果进行控制输出。当HMI模块输出指令数据如开门指令数据给PLC模块，PLC模块的任务计算模块需要提取该开门指令数据，并进行计算，判断是否可以执行开门操作，防止误操作。输出数据大多输出的是状态、指示灯、报警数据。

任务计算模块里设置了若干功能计算模块，各个功能计算模块相互独立， 用于实现不同的任务计算。以轨道交通控制为例，任务计算模块里有一个功能计算模块，参见图2，为该功能计算模块的运行流程，该功能计算模块用于接收所有门关闭时发送的全关信号，并判断是否所有门都关闭了，如果所有门关闭了，则该功能计算模块会发送一个全关信号给IO模块的一个IO点，如果这个IO点没有全关信号，列车不能进站、出站。任务计算模块里有一个报警计算模块，如图3所示为该报警计算模块的运行流程，该报警计算模块采集各种IO模块的输入数据，经过如图3所示的流程计算判断，输出报警信息给蜂鸣器、指示灯。

对于输入数据而言，IO模块周期性的取出本身的输入数据，将其保存到对应缓冲区中。PLC的IO通信驱动部分则周期性的读取IO模块保存输入缓冲区的空间，并将其保存的本身的输入缓冲区中。之后PLC运行对应的数据转换，将转换的结果放入对应的缓冲区中。HMI需要读取数据时，通过通信读取PLC的数据缓冲区。输入数据转换模块是将IO模块获取到数据转换为计算模块计算和HMI需要的数据。输出数据转换模块是将计算模块输出的数据转换为IO模块需要的数据。

对应输出数据而言，如果HMI有需要修改的输出或者属性，则发送修改数据帧将PLC对应的缓冲区修改。PLC先运行对应的功能计算模块，将其计算结果放入到对应的输出模块，之后IO通信驱动则取出输出缓冲区的数据，将其发送卡IO模块中。IO模块周期性的读取存放在输出空间中的数据，将数据输出对应的IO点上。

具体工作流程如表1所示

表1为PLC相关模块工作内容

HMI的数据来源于PLC的数据缓冲区中，HMI能读取到PLC存放的所有数据，包括输入、输出原始值和输入输出转换值。HMI写入的数据存放在PLC中的输出缓冲区中。

PLC中输出值缓冲区的值由HMI输入或者PLC的任务计算模块的输出决定，如果HMI对该区域有修改，而同时PLC中的任务计算模块对该HMI修改的区域也有修改，那么HMI所修改的操作是无效的。

PLC中的输出转换模块则将需要输出的值转换成IO模块所需要的输出值，存放到输出原始数据缓冲区中，当PLC中的IO通信模块执行时，将会把之前保存到输出原始数据缓冲区的值取出用Modbus TCP/IP的方式发送到IO模块对应的输出缓冲区中。

PLC中输入转换模块则将IO模块输入的原始值转换成所需要的输入值，并将其保存到输入值缓冲区中，以方便给HMI取用以及任务计算模块取用。输入原始值的来源则是由IO通信模块读取到IO模块中对应的输出缓冲区。

IO模块实时的将输出数据从自身的缓冲区中读取出来输入到IO模块中，同时将输入数据从IO模块中读取出来存放到缓冲区。

本传输系统可以实现对屏蔽门/安全门的控制和监控，提供对应的指示灯信息和报警信息。

本设计基于Linux系统，具备很高的实时性、精确度高。经过各级模块的单独工作，可以将数据从IO模块快速的传输到HMI中。本设计数据传输速度快、实时性高、模块独立、容错性高、数据处理速度快、可移植性强。

本实用新型不仅仅局限于上述实施例，在不背离本实用新型技术方案原则精神的情况下进行些许改动的技术方案，应落入本实用新型的保护范围。