基于FPGA的仪控系统参数整定方法和装置与流程

本发明涉及核电站仪控系统的技术领域，尤其涉及一种基于fpga的仪控系统参数整定方法和装置。

背景技术：

fpga(全称field－programmablegatearray，即现场可编程门阵列)凭借着快速成品、可编辑性强等优点，在各个控制领域得到了广泛的应用，但是在核电站dcs(全称distributedcontrolsystem，分布式控制系统)中还未得到非广泛的应用；传统的核电站dcs大多数都是基于cpu架构来设计的，基于cpu架构最大的特点是逐条顺序执行指令，对于多个参数的整定操作，所以存在执行效率较低的技术问题。

虽然现有技术也有一些基于fpga技术的核电站dcs，能够具备并行处理机制，执行效率较高，但与基于cpu架构的控制系统比较，在同等应用条件下，硬件成本较高。具体地，如图1所示，传统的参数整定方法中，上位机(计算机)只需要向控制站发送整定指令，而控制站的fpga则需要完成整理eeprom数据、整定eeprom、整定在线运行等功能，使得控制站的参数整定功能需要具备复杂的逻辑功能，尤其是整定eeprom数据功能需要从eeprom读取数据，再用新参数更新读取eeprom数据，最后重新计算crc(英文全称cyclicredundancycheck，循环冗余校验)，因此参数整定过程中，整个控制系统的逻辑复杂，对fpga资源产生很大的开销。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的基于fpga技术的核电站仪控系统中存在的对fpga内资源产生很大开销的技术问题，本发明提供一种能够降低对fpga资源开销的基于fpga的仪控系统参数整定方法和装置。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案包括：

一方面，本发明提供一种基于fpga的仪控系统参数整定方法，所述fpga与上位机相连，其特征在于，所述方法包括：

所述fpga读取与fpga相连的存储器中参数；

如果读取所述存储器中参数成功，则所述fpga逐个整定在线运行参数；

如果所述逐个整定在线运行参数整定成功，则所述上位机根据读取的所述逐个整定在线运行参数，重新整理所述存储器中对应的参数，并重新向所述存储器中写入参数。

优选地，重新整理所述存储器中对应的参数包括：对逐个整定在线运行参数整定后的结果进行循环冗余校验和基于所述逐个整定在线运行参数整定后的结果，更新读取所述存储器中参数。

优选地，所述方法还包括：通过所述上位机发送针对重新写入所述存储器中的参数的回读检查指令。

优选地，所述方法还包括：将上位机读取到的参数显示在上位机的界面上。

优选地，所述方法还包括：所述上位机将整定在线运行参数数据包发送至fpga，然后fpga按照所述整定在线运行参数数据包逐个整定在线运行参数；所述fpga回读所述存储器中参数，并将所述存储器中参数回传至所述上位机，所述上位机完成对所述存储器中对应参数重新整理后，通过所述fpga重新向所述存储器中写入参数。

另一方面，本发明还提供一种基于fpga的仪控系统参数整定装置，其特征在于，包括设置在所述fpga上的用于读取与fpga相连的存储器中参数的读取单元、设置在所述fpga上的用于逐个整定在线运行参数的参数整定单元和设置在与所述fpga相连的上位机内的整定在线运行单元、用于重新整理所述存储器中对应参数的数据整理单元和用于重新向所述存储器中写入参数的写入单元。

优选地，重新整理所述存储器中对应的参数包括：对逐个整定在线运行参数整定后的结果进行循环冗余校验和基于所述逐个整定在线运行参数整定后的结果，更新读取所述存储器中参数。

优选地，所述装置还包括：与所述存储器连接的回读存储器数据单元，当所述上位机发送针对重新写入所述存储器中参数的回读检查检查指令时，所述回读存储器数据单元读取所述存储器内的参数。

优选地，所述装置还包括设在所述上位机内的显示单元，并且上位机读取到的参数被显示在所述上位机的界面单元上，使得用户能够直接判断参数整定结果。

优选地，所述装置包括设置在上位机内的以太网端口和设置在所述fpga内的命令处理单元；所述上位机将整定在线运行参数数据包通过所述以太网端口发送至所述命令处理单元，然后通过fpga按照所述整定在线运行参数数据包逐个整定在线运行参数；所述fpga回读所述存储器中参数，并通过所述命令处理单元和所述以太网端口，将所述存储器中参数回传至所述上位机，所述上位机完成对所述存储器中对应参数重新整理后，通过所述以太网端口和所述fpga内的命令处理单元重新向所述存储器中写入参数。

采用本发明提供的上述技术方案，能够至少获得以下有益效果中的一种：

1、重新整理所述存储器中对应的参数是通过与所述fpga相连的上位机完成，这样fpga不需要专门对处理存储器中对应参数进行整定的硬件，所以能够降低fpga在参数整定过程中硬件资源的开销。

2、整个参数整定过程中读取到与fpga相连存储器对应参数，可以直接展示在上位机的用户界面上，可以对整个仪控系统中组态数据进行完整的呈现。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书变得显而易见，或者通过实施本发明的技术方案而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。

附图说明

图1为现有技术中一种基于fpga的仪控系统的结构框图；

图2为本发明实施例提供的一种基于fpga的仪控系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种基于fpga的仪控系统参数整定方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种基于fpga的仪控系统参数整定装置结构框图；

图5为本发明实施例提供的一种基于fpga的仪控系统参数整定过程中，命令解析和数据处理的状态图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，这些具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本发明，而非对本发明的限定性解释；并且只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组控制器可执行指令的控制系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

下面通过附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细描述：

如图2所示，实施例提供的一种基于fpga的仪控系统，该仪控系统包括基于fpga的现场控制站主控板卡210和对该现场控制站主控板卡210进行诊断、维护用的fitrel-mt(fitrel为一种控制平台的名称，mt是程序名称)维护工具200(即上位机)，该fitrel-mt维护工具200包括：整定参数输入单元201、整定在线运行单元202、以太网协议端口203、eeprom(英文全称为electricallyerasableprogrammableread-onlymemory，中文全称为电可擦可编程只读存储器)数据整理单元204，eeprom写入单元205。本实施例提供的现场控制站主控板卡210(即下位机)包括主fpga211、afpga(多个fpga组合起来的逻辑处理单元，afpga内部设置有参数存储单元216)、eeprom217，其中，主fpga211进一步包括：存储单元212、指令处理单元213、参数整定单元(包括在线运行参数整定模块215)、eeprom读写模块214。

具体地，fitrel-mt维护工具200中的整定参数输入单元201可以是键盘或者触摸屏类的输入装置，整定在线运行单元202可以是写入有固件代码的集成电路控制器，能够根据整定参数输入单元201输入的参数，按照整定在线运行单元202内预设的逻辑关系，执行参数的在线整定，并通过以太网协议端口203与现场控制站主控板卡210进行参数传输；即执行整定在线参数的逻辑单元，主要功能是：一、将正定参数输入单元中的数据通过维护网络协议进行整理，然后发送下位机；二、对下位机参数数据进行回读和解析，并传递到界面显示。需要说明的是，fitrel-mt维护工具200中的eeprom数据整理单元204不仅可以按照图2中的连接关系，与整定在线运行单元202连接，还可以直接与整定参数输入单元201连接，接收来自整定参数输入单元201的参数。

现场控制站主控板卡210的主fpga211中的存储单元212可以是ram，用于接收、存储来自fitrel-mt维护工具200的各种参数；指令处理单元213也可以是写入有固件代码的集成电路控制器，在线运行参数整定模块215为现场控制站主控板卡(即下位机)210中处理参数整定数据的逻辑单元，主要任务是将从上位机收到的参数数据写入参数存储单元中；参数存储单元216也可以是ram；eeprom读写模块214用于读取eeprom217中的参数，也可以向eeprom中存储参数。

采用上述技术方案，整定在线运行单元202通过以太网协议端口203、主fpga中的存储单元212、主fpga中的指令处理单元213与在线运行参数整定模块215连接、配合，能够在整定在线运行单元202至在线运行参数整定模块215整个过程，都实现数据双向传输，完成对仪控系统进行参数在线整定；并且eeprom数据整理单元204、eeprom写入单元205，通过以太网协议端口203、主fpga中的存储单元212、主fpga中的指令处理单元213与eeprom读写模块214连接、配合，完成对仪控系统进行整理eeprom数据、整定eeprom以及重新向存储器中写入参数。

需要说明的是，上述技术方案中，以太网协议端口203、主fpga中的存储单元212、主fpga中的指令处理单元213还可以设置成部分或者全部单元/模块为两个并列的模块，分别处理参数在线整定，整理/整定eeprom数据。

如图3所示，本实施例还提供一种基于fpga的仪控系统参数整定方法，该方法包括：

s301、开始参数整理：通过维护工具200的整定参数输入单元201输入开始参数整理的控制命令；

s302、停止周期上传：现场控制站主控板卡210停止周期性上传数据，进入参数整定状态；

s303、通讯请求：维护工具200与现场控制站主控板卡210之间建立通讯请求，通讯请求完成后，建立二者之间的数据传输；

s304、读取eeprom数据：fpga的eeprom读写模块214读取与fpga相连的存储器(图2中的eeprom217)中参数；

s305、判断参数是否读取成功：

如果读取存储器中参数成功，则执行步骤s306，否则执行步骤s314；

s306、通过fpga的在线运行参数整定模块逐个整定在线运行参数，然后执行步骤s307；

s307、判断步骤s306中整定在线运行参数是否成功：

如果逐个整定在线运行参数整定成功，则执行步骤s308；否则，返回步骤s306重新执行参数整定；

s308、更新eeprom数据：

基于逐个整定在线运行参数整定后的结果，维护工具200的数据整理单元重新整理存储器中对应的参数，并且维护工具200的eeprom写入单元重新向存储器中写入参数；优选地，重新整理存储器中对应的参数包括：对逐个整定在线运行参数整定后的结果进行循环冗余校验和基于逐个整定在线运行参数整定后的结果，更新读取所述存储器中参数(即后续的步骤s310)；

s309、判断整定是否结束：如果所有的参数都整定完成，则执行步骤s310，否则返回步骤s306，执行下一个参数的整定；

s310：计算eeprom的crc，即重新整理存储器中对应的参数，进一步对逐个整定在线运行参数整定后的结果进行循环冗余校验和基于逐个整定在线运行参数整定后的结果，更新读取存储器中参数；然后执行步骤s311；

s311：下装eeprom中的参数部分；

s312：判断下装是否成功，如果成功，执行步骤s313，否则，执行步骤s315；

s313：对下装数据进行回复查询，即通过上位机发送针对重新写入存储器中写入的参数的回读检查指令；优选地，还可以将上位机读取到的参数显示在上位机的界面上，使得用户能够直接判断参数整定结果。

s314：开始周期上传：不管参数整定、整理eeprom数据、整定eeprom哪个环节是否成功完成，都开始将最后结果上传至fitrel-mt维护工具200。

s315：结束参数整定。

优选地，上述方法中：上位机将整定在线运行参数数据包发送至fpga内的命令处理单元，然后fpga按照整定在线运行参数数据包逐个整定在线运行参数；fpga回读存储器中参数，并将存储器中参数回传至上位机，上位机完成对存储器中对应参数重新整理后，通过fpga重新向存储器中写入参数。

如图4所示，本实施例还提供了一种基于fpga的仪控系统参数整定装置，该装置包括：

设置在fpga内的参数读取单元410(即，用于读取与fpga相连的存储器中参数；

设置在fpga内的整定在线运行参数单元420，如果参数读取单元410读取存储器中参数成功，则通过整定在线运行参数单元420逐个整定在线运行参数；

设置在与fpga相连的上位机内的参数整理单元430(包括图2中所示的数据整理单元204，eeprom写入单元205)，如果逐个整定在线运行参数整定成功，则参数整理单元基于逐个整定在线运行参数整定后的结果，重新整理存储器中对应的参数，并重新向存储器中写入参数；

因此，重新整理存储器中对应的参数实际上是通过与fpga相连的上位机完成的。

优选地，重新整理存储器中对应的参数包括：对逐个整定在线运行参数整定后的结果进行循环冗余校验和基于逐个整定在线运行参数整定后的结果，更新读取存储器中参数。

优选地，仪控系统参数整定装置还包括：与存储器连接存储器读写模块(即图2中的eeprom读写模块214，用于读取存储器中的参数，也可以向存储器中存储参数)，存储器读写模块包括写入存储器数据单元和回读存储器数据单元，写入存储器数据单元和回读存储器数据单元二者并联之后构成存储器读写模块，当上位机对重新向存储器中写入参数后的存储器内参数发送回读检查检查指令时，回读存储器数据单元读取存储器内的参数。

优选地，仪控系统参数整定装置还包括设在上位机内的显示单元，并且上位机读取到的参数被显示在上位机的界面单元上，使得用户能够直接判断参数整定结果。

优选地，仪控系统参数整定装置包括设置在上位机内的以太网端口和设置在fpga内的命令处理单元(即图2中的指令处理单元)；上位机将整定在线运行参数数据包通过以太网端口发送至命令处理单元(即图2中的指令处理单元)，然后通过fpga按照整定在线运行参数数据包逐个整定在线运行参数；fpga回读存储器中参数，并通过命令处理单元和以太网端口，将存储器中参数回传至上位机，上位机完成对存储器中对应参数重新整理后，通过以太网端口和fpga内的命令处理单元重新向存储器中写入参数。

下面结合图5，对基于fpga的仪控系统参数整定过程中，命令解析和数据处理过程进行解释：本实施例，基于fpga的仪控系统参数整定过程中：包括命令解析(指令处理单元213)解析参数整定的参数对应的指令，然后执行启动通讯请求，启动周期上传或者停止周期上传，然后回复命令处理结果，进一步判断仪控系统和fitrel-mt维护工具是否处于空闲状态；同时还对解析后的数据，启动下装eeprom、启动算法参数写入(更新afpga参数)、读取eeprom参数，然后回复数据处理结果，进一步判断仪控系统和fitrel-mt维护工具是否处于空闲状态；当处于空闲状态时，执行装载包头信息crc错误，然后检查crc是否正确，如果正确，回到命令解析状态。

由此可见，图3中提供的基于fpga的仪控系统参数整定方法执行步骤，并不限制于图3中的流程顺序，有些步骤是可以同时进行，也并非限制于图3中的流程的先后顺序。

采用本发明实施例提供的上述技术方案，能够至少获得以下有益效果中的一种：

1、重新整理存储器中对应的参数是通过与fpga相连的上位机完成，这样fgpa不需要专门对处理存储器中对应参数进行整定的硬件，所以能够降低fpga在参数整定过程中硬件资源的开销。

2、整个参数整定过程中读取到与fpga相连存储器对应参数，可以直接展示在上位机的用户界面上，可以对整个仪控系统中组态数据进行完整的呈现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后需要说明的是，上述说明仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，都可利用上述揭示的做法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和简单的替换等，这些都属于本发明技术方案保护的范围。