一种多电机机群系统信息监控的装置及方法与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种多电机机群系统信息监控的装置及方法。

背景技术：

多电机机群系统广泛应用于分布式设备场合及大功率驱动的场合，随着工业自动化水平的提高，对于多电机机群系统的监控水平要求越来越高。对设备的监控不仅能够实现对工况设备的监视，更有利于通过自动化管控，实现对工业系统的控制，以实现对工业过程的管理，从而提高生产效率，降低故障风险。

现有技术中，对多电机机群系统的监控较普遍，但监控水平不高，主要问题集中在监控信息的获取速率较慢，根本原因是监控信息的获取与多电机系统控制信息的传输同时占用通信链路，以及同时占用数字处理芯片的运算时间，因此为了实现高性能的多电机控制，现有系统通常牺牲监控信息的传输速率，以致监控信息延迟较大，从而不能及时反映设备的实时运行状态，影响工业自动化控制的动态性能。

因此，提高多电机复杂系统中监控信息处理的速率，优化监控信息处理流程是多电机机群系统亟需解决的问题。

技术实现要素：

本申请针对现有技术的缺点，提出一种多电机机群系统信息监控的装置及方法，提高了该网络传递控制命令的速率，优化监控信息处理流程。

本发明提供了一种多电机机群系统信息监控的装置，所述监控信息的装置包括多电机综合控制单元、多个电机控制单元及人机交互系统；

所述多个电机控制单元中，一个设为主电机控制单元，余下设为从电机控制单元，所述多个电机控制单元串联组成第一通信网络；

所述多电机综合控制单元通过与多个电机控制单元串联组成的第一通信网络连接，组成第二通信网络，并且通过与人机对话系统相连。

所述主电机控制单元用于接收多电机综合控制单元指令信息，并将多个电机的设备实时信息传输至多电机综合控制单元；

所述多电机综合控制单元用于接收近端运行指令或者远端控制指令，将指令信息发布至多个电机控制单元、将多个电机的设备实时信息发布至人机对话系统进行监控显示。

优选的，所述主电机控制单元在第一通信网络中负责各从电机的信息监控和管理，在第二通信网络中负责与多电机综合控制单元信息传递。

优选的，所述多个电机的设备实时信息主要包括各电机的设备信息及运行信息；

所述电机设备信息及运行信息包括：该多电机模式下电机设备号，电机速度指令值，速度反馈值，转矩指令值，转矩反馈值，有功电流反馈值，无功电流反馈值，输入电压，输入电流，输出电压，输出电流，实施功率，电机控制器故障信息；

优选的，所述多电机综合控制单元和多个电机控制单元中均设有通信装置，所述通信装置包括fpga数字处理芯片、两组光纤单元及dsp，所述fpga数字处理芯片用于对传递的信息进行处理；所述dsp用于读取该缓冲单元中的数据信息；

所述两组光纤单元分别为第一光纤单元、第二光纤单元；所述第一光纤单元包含一个发送光纤和一个接收光纤，用于与上级驱动控制单元通信；所述第二光纤单元包含一个发送光纤和一个接收光纤，用于与下级驱动控制单元通信；

所述第一光纤单元的接收光纤接收上级驱动控制单元发送的通信脉冲，经过fpga数字处理芯片输出至第二光纤单元的发送光纤，发送至下级驱动控制单元；

所述第二光纤单元的接收光纤接收下级驱动控制单元发送的通信脉冲，经过fpga数字处理芯片中输出至第一光纤单元的发送光纤，发送至上级驱动控制单元。

优选的，所述fpga数字处理芯片包括解码单元、识别单元、缓存单元及编码单元；

所述解码单元用于对通信脉冲进行解码，解码为并行的数据信息；

所述识别单元用于比较目的设备号是否与本机设备号一致；

所述缓存单元用于存储识别单元传递的信息；

所述编码单元用于对缓冲单元中的数据进行编码。

优选的，所述通信装置工作模式含有不处理信息直接传递和处理信息再传递两种，所述的两种工作模式可以选择其一，也可以同时进行。

本发明还提供了一种多电机机群信息监控的方法，其特征在于，该方法包括：

多电机综合控制单元向主电机控制单元发送监控信息的索取命令；

所述索取命令包括本机设备号，接收单元设备号，索取信息设备号，索取信息的帧号，索取信息的参数号；所述接收单元设备号设定为主电机控制单元设备号；

主电机控制单元接收多电机综合控制单元的信息索取命令，提取出索取命令信息，根据索取命令信息，主电机控制单元提供对应的返回信息，将返回信息进行编码并发送给多电机综合控制单元；

所述编码包括本机设备号，接收的单元设备号，信息帧号，信息参数号，监视信息；所述接收单元设备号设定为多电机综合控制单元的设备号；

多电机综合控制单元接收主电机控制单元返回的信息，进行解码，提取出监视信息；

多电机综合控制单元将返回的信息通过通讯接口发送至触摸屏进行显示。

优选的，所述方法中，还包括当主电机控制单元没有对应的返回信息，则主电机控制单元向从电机控制单元索取信息。

优选的，所述主电机控制单元向从电机控制单元索取信息包括如下步骤：

主电机控制单元向从电机控制单元发送监控信息的索取命令；

所述索取命令包括本机设备号，接收单元设备号，索取信息设备号，索取信息的帧号，索取信息的参数号；

从电机控制单元接收主电机控制单元的信息索取命令，根据索取命令信息从电机控制单元提供对应的返回信息；

从电机控制单元将返回信息进行编码并发送给主电机控制单元，所述编码包括本机设备号，接收的单元设备号，信息帧号，信息参数号，监视信息；所述接收单元设备号设定为主电机控制单元的设备号；

主电机控制单元接收从电机控制单元返回的信息，进行解码，提取出监视信息。

优选的，所述多电机综合控制单元与主电机控制单元之间信息的传递，主电机控制单元与从电机控制单元之间信息的传递，均通过其内部设置的通讯装置实现。

优选的，所述主电机控制单元与从电机控制单元之间的通讯装置其通信均包括收上级信息及发布至下级、接收下级信息及发布至上级两部分，所述接收上级信息及发布至下级的方法包括：

第一光纤单元的接收光纤接收上级驱动控制单元发送的通信信息，一方面经过fpga数字处理芯片中的光纤直接输出至第二光纤单元的发送光纤，发送至下级变频驱动单元；信息识别单元比较目的设备的设备号是否与本机设备号一致，若一致则将并行数据信息存入缓冲单元，若不一致，则不存入缓冲单元；第二光纤单元的接收光纤接收下级驱动控制单元发送的通信信息;

另一方面，将接收信息经过fpga数字处理芯片中的解码单元对通信脉冲进行解码处理，解码为并行数据信息，传递给信息识别单元；所述数据信息包括目的设备的设备号、发送设备的设备号，帧号、参数号及通信内容；信息识别单元比较目的设备的设备号是否与本机设备号一致，若一致则将并行数据信息存入缓冲单元，若不一致，则不存入缓冲单元；

dsp读取该缓冲单元中的数据；

接收下级信息及发布至上级的方法包括：

第二光纤单元的接收光纤接收下级驱动控制单元发送的通信信息，一方面经过fpga数字处理芯片中的光纤直接输出至第一光纤单元的发送光纤，发送至上级变频驱动单元；

另一方面，将接收信息经过fpga数字处理芯片中的解码单元对通信脉冲进行解码处理，解码为并行数据信息，传递给信息识别单元；信息识别单元比较目的设备的设备号是否与本机设备号一致，若一致则将并行数据存入缓冲单元，若不一致，则不存入缓冲单元；

dsp读取该缓冲单元中的数据。

有益效果：通过多电机综合控制单元与主机控制单元传递监控信息，主机控制单元与从机控制单元传递监控信息的方式，简化了通信网络优先权竞争的机制，缩短了主机控制单元和从机控制单元组成的网络通信周期，提高了该网络传递控制命令的速率，在保证电机控制性能的前提下，完善了监视功能，提高了监视信息获取的效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

图1为本发明实施例多电机机群系统信息监控装置结构图；

图2为本发明实施例通讯装置硬件结构图；

图3为本发明实施例多电机机群系统信息监控方法流程图；

图4为本发明实施例主电机控制单元监控信息获取流程图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的实施例进行详细说明。

本发明实施例提供一种多电机机群系统信息监控装置的解决方案，图1所示为多电机机群系统信息监控装置结构图，监控信息的装置包括多电机综合控制单元、多个电机控制单元及人机交互系统；多个电机控制单元中，一个设为主电机控制单元，余下设为从电机控制单元，所述多个电机控制单元串联组成第一通信网络；多电机综合控制单元通过与多个电机控制单元串联组成的第一通信网络连接，组成第二通信网络，并且通过与人机对话系统相连主电机控制单元用于接收多电机综合控制单元指令信息，并将多个电机的设备实时信息传输至多电机综合控制单元；多电机综合控制单元用于接收近端运行指令或者远端控制指令，将指令信息发布至多个电机控制单元、将多个电机的设备实时信息发布至人机对话系统进行监控显示。电机设备信息及运行信息包括：该多电机模式下电机设备号，电机速度指令值，速度反馈值，转矩指令值，转矩反馈值，有功电流反馈值，无功电流反馈值，输入电压，输入电流，输出电压，输出电流，实施功率，电机控制器故障信息。

具体的，主电机控制单元在第一通信网络中负责各从电机的信息监控和管理，在第二通信网络中负责与多电机综合控制单元信息传递。人机交互系统可以为触摸屏、电脑。多机驱动综合控制系统通过光纤通信链路与主电机控制单元互联，同时通过485通信接口与触摸屏进行信息互联。

进一步，所述多电机综合控制单元和多个电机控制单元中均设有通信装置，如图2所示通信装置硬件结构图。该通信装置包括fpga数字处理芯片及两组光纤单元，所述fpga数字处理芯片用于对传递的信息进行处理；所述两组光纤单元分别为第一光纤单元、第二光纤单元；所述第一光纤单元包含一个发送光纤和一个接收光纤，用于与上级驱动控制单元通信；所述第二光纤单元包含一个发送光纤和一个接收光纤，用于与下级驱动控制单元通信；

所述第一光纤单元的接收光纤接收上级驱动控制单元发送的通信脉冲，经过fpga数字处理芯片输出至第二光纤单元的发送光纤，发送至下级驱动控制单元；

所述第二光纤单元的接收光纤接收下级驱动控制单元发送的通信脉冲，经过fpga数字处理芯片中输出至第一光纤单元的发送光纤，发送至上级驱动控制单元。

fpga数字处理芯片包括解码单元、识别单元、缓存单元及编码单元；

解码单元用于对通信脉冲进行解码，解码为并行的数据信息；识别单元用于比较目的设备号是否与本机设备号一致；缓存单元用于存储识别单元传递的信息；编码单元用于对缓冲单元中的数据进行编码。

具体的，第一光纤单元的接收光纤的接收上级驱动控制单元发送的通信脉冲，经过fpga数字处理芯片中的解码单元对通信脉冲进行解码，fpga数字处理芯片中信息识别单元比较目的设备的设备号是否与本机设备号一致，若一致则将16位数据存入缓冲单元，若不一致，则放弃将该16位并行数据信息存入缓冲单元。

第二光纤单元的接收光纤的接收下级驱动控制单元发送的通信脉冲，fpga数字处理芯片中信息识别单元比较目的设备的设备号是否与本机设备号一致，若一致则将32位数据存入缓冲单元，若不一致，则放弃将该32位并行数据信息存入缓冲单元。

dsp读取该缓冲单元中的数据，要发送的并行信息传输至缓冲单元，缓冲单元传输至编码单元，对并行数据进行编码，经过第一光纤单元的发送光纤或第二光纤单元的发送光纤发出至上下级变频驱动单元。

进一步，通信装置工作模式含有不处理信息直接传递和处理信息再传递两种，所述的两种工作模式可以选择其一，也可以同时进行。

具体的，处理信息再传递模式：第一光纤单元的接收光纤的接收上级驱动控制单元发送的通信脉冲，经过fpga数字处理芯片中的解码单元对通信脉冲进行解码，fpga数字处理芯片中信息识别单元比较目的设备的设备号是否与本机设备号一致，若一致则将16位数据存入缓冲单元，若不一致，则放弃将该16位并行数据信息存入缓冲单元。第二光纤单元的接收光纤的接收下级驱动控制单元发送的通信脉冲，fpga数字处理芯片中信息识别单元比较目的设备的设备号是否与本机设备号一致，若一致则将32位数据存入缓冲单元，若不一致，则放弃将该32位并行数据信息存入缓冲单元。

dsp读取该缓冲单元中的数据，要发送的并行信息传输至缓冲单元，缓冲单元传输至编码单元，对并行数据进行编码，经过第一光纤单元的发送光纤或第二光纤单元的发送光纤发出至上下级驱动控制单元。

不处理信息直接传递的工作模式：另外两条连接线路，即第一光纤单元的接收光纤的接收上级驱动控制单元发送的通信脉冲，经过fpga数字处理芯片中的直接连线立刻输出至第二光纤单元的发送光纤，发送至下级驱动控制单元。第二光纤单元的接收光纤接收下级驱动控制单元发送的通信脉冲，经过fpga数字处理芯片中的直接连线立刻输出至第一光纤单元的发送光纤，发送至上级驱动控制单元。这两条连接方式因为是通过fpga直接连线传输，因此几乎不存在延迟，大大提高了传输速度。

进一步，若设备被设置为从机，可设置从机通信装置的工作模式为只将接收的下级设备信息立刻发送给上级设备，不进行信息的处理工作。

上述索取信息命令的格式采用32位串行通信编码，每一位信息分别为起始位、本机设备号、接收单元设备号、索取信息设备号、索取信息的帧号、索取信息的参数号、控制字、停止位；返回信息的格式采用32位串行通信编码，每一位信息分别为起始位、本机设备号、接收的单元设备号、信息帧号、信息参数号、监视信息、停止位。

图3给出了一种多电机机群信息监控的方法的流程图，如图3所示，该方法包括以下步骤：

步骤100：多电机综合控制单元向主电机控制单元发送监控信息的索取命令；

所述索取命令包括本机设备号，接收单元设备号，索取信息设备号，索取信息的帧号，索取信息的参数号；所述接收单元设备号设定为主电机控制单元设备号；

步骤200：主电机控制单元接收多电机综合控制单元的信息索取命令，提取出索取命令信息，根据索取命令信息，主电机控制单元提供对应的返回信息，将返回信息进行编码并发送给多电机综合控制单元；

步骤300：所述编码包括本机设备号，接收的单元设备号，信息帧号，信息参数号，监视信息；所述接收单元设备号设定为多电机综合控制单元的设备号；

步骤400：多电机综合控制单元接收主电机控制单元返回的信息，进行解码，提取出监视信息；

步骤500：多电机综合控制单元将返回的信息通过通讯接口发送至触摸屏进行显示。

该实施例方案中多电机综合控制系统无需向各电机设备索要监视信息，只向主电机控制系统索要监视信息，简化了信息获取的流程，避免了多电机综合控制单元占用主电机控制单元与从电机控制单元间通信网络的资源，节约了主电机控制单元与从电机控制单元间传输控制指令的时间。

进一步，如图4所示，上述方法中，还包括主电机控制单元监控信息获取流程：

步骤600：当主电机控制单元没有对应的返回信息，则主电机控制单元向从电机控制单元索取信息。

即当主电机控制单元未存储多电机综合控制单元需要的信息时，主电机需要向从电机控制单元索取该信息。

所述主电机控制单元向从电机控制单元索取信息包括如下步骤：

步骤601：主电机控制单元向从电机控制单元发送监控信息的索取命令；

所述索取命令包括本机设备号，接收单元设备号，索取信息设备号，索取信息的帧号，索取信息的参数号；

步骤602：从电机控制单元接收主电机控制单元的信息索取命令，根据索取命令信息从电机控制单元提供对应的返回信息；

步骤603：从电机控制单元将返回信息进行编码并发送给主电机控制单元，所述编码包括本机设备号，接收的单元设备号，信息帧号，信息参数号，监视信息；所述接收单元设备号设定为主电机控制单元的设备号；

步骤604：主电机控制单元接收从电机控制单元返回的信息，进行解码，提取出监视信息。

上述多电机综合控制单元与主电机控制单元之间信息的传递，主电机控制单元与从电机控制单元之间信息的传递，均通过其内部设置的通讯装置实现。

所述主电机控制单元与从电机控制单元之间的通讯装置其通信均包括收上级信息及发布至下级、接收下级信息及发布至上级两部分，所述接收上级信息及发布至下级的方法包括：

第一光纤单元的接收光纤接收上级驱动控制单元发送的通信信息，一方面经过fpga数字处理芯片中的光纤直接输出至第二光纤单元的发送光纤，发送至下级变频驱动单元；信息识别单元比较目的设备的设备号是否与本机设备号一致，若一致则将并行数据信息存入缓冲单元，若不一致，则不存入缓冲单元；第二光纤单元的接收光纤接收下级驱动控制单元发送的通信信息;

另一方面，将接收信息经过fpga数字处理芯片中的解码单元对通信脉冲进行解码处理，解码为并行数据信息，传递给信息识别单元；所述数据信息包括目的设备的设备号、发送设备的设备号，帧号、参数号及通信内容；信息识别单元比较目的设备的设备号是否与本机设备号一致，若一致则将并行数据信息存入缓冲单元，若不一致，则不存入缓冲单元；

dsp读取该缓冲单元中的数据；

接收下级信息及发布至上级的方法包括：

第二光纤单元的接收光纤接收下级驱动控制单元发送的通信信息，一方面经过fpga数字处理芯片中的光纤直接输出至第一光纤单元的发送光纤，发送至上级变频驱动单元；

另一方面，将接收信息经过fpga数字处理芯片中的解码单元对通信脉冲进行解码处理，解码为并行数据信息，传递给信息识别单元；信息识别单元比较目的设备的设备号是否与本机设备号一致，若一致则将并行数据存入缓冲单元，若不一致，则不存入缓冲单元；

dsp读取该缓冲单元中的数据。

通过多电机综合控制单元与主机控制单元传递监控信息，主机控制单元与从机控制单元传递监控信息的方式，简化了通信网络优先权竞争的机制，缩短了主机控制单元和从机控制单元组成的网络通信周期，提高了该网络传递控制命令的效率，在保证电机控制性能的前提下，完善了监视功能，提高了监视信息获取的效率。