一种隔离式RTU多主站运算仲裁模块及数据处理方法与流程

本发明涉及的通信与数据处理，尤其涉及一种隔离式rtu多主站运算仲裁模块及数据处理方法。

背景技术：

1、多主站运算仲裁是指在工业自动化控制系统中，远程终端单元（rtu）同时接入两个或两个以上上位主站时，对各主站发送的采集数据与控制指令进行统一接入、数据处理与冲突协调的一类控制与数据处理机制。其核心作用在于在多主站并行控制场景下，实现数据融合、指令协调及输出一致性控制，从而保证下位执行设备在复杂控制架构中的稳定运行。该类技术通常应用于石油化工、电力监控、智能制造及无人值守工业现场等需要多系统协同控制的场景。

2、相关技术中，rtu类设备在生产或封装过程中通常依赖标准化电子装配与系统集成装置完成制造。该装置一般包括电源供给单元、通信接口单元、主控处理单元及结构封装单元等组成部分，通过元器件安装、电路焊接、功能固化、通信调试及整机封装等工序，实现设备的结构成型与功能集成，并用于完成现场数据接入、远程通信传输以及控制信号输出等基本功能，以满足工业现场对数据采集与远程控制的基本需求。

3、然而，现有技术在多主站并行接入的应用场景中仍存在一定局限性。多个主站同时对同一rtu系统进行数据写入或控制指令下发时，容易产生数据覆盖、指令冲突或执行顺序不确定的问题，导致控制输出结果不一致。在通信链路波动或主站异常退出的情况下，系统缺乏有效的统一协调机制，可能出现控制状态突变或输出中断现象。同时，现有系统在面对复杂工况下的数据变化时，难以及时对数据进行有效区分与稳定处理，从而影响整体控制的连续性与可靠性。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的目的在于提出一种隔离式rtu多主站运算仲裁模块及数据处理方法，以解决现有多主站并行接入时数据冲突、指令覆盖及控制状态不一致的问题，实现多主站数据的统一解析、稳定运算与冲突仲裁，并在通信异常情况下保持控制输出连续性与系统运行稳定性，从而提升工业控制系统的可靠性。

3、为达到上述目的，本发明提出了一种隔离式rtu多主站运算仲裁模块及数据处理方法，包括：

4、双路电气隔离主站通讯采集单元、多寄存器数据解析与映射存储单元、控制权仲裁管理单元、控制域分配执行单元、事件驱动运算单元、多级镜像锁存单元及单路隔离输出单元；

5、其中：

6、所述双路电气隔离主站通讯采集单元用于对两个主站进行独立隔离采集并输出寄存器数据；

7、所述多寄存器数据解析与映射存储单元用于对寄存器数据进行解析并建立数据与运算节点的映射关系；

8、所述控制权仲裁管理单元用于基于主站运行状态生成控制权归属结果；

9、所述控制域分配执行单元用于根据控制权归属结果对寄存器地址空间进行控制域划分及分配；

10、所述事件驱动运算单元用于基于寄存器数据变化触发运算并生成控制结果；

11、所述多级镜像锁存单元用于对控制结果进行分级存储及异常恢复；

12、所述单路隔离输出单元用于向下位从站输出最终控制数据。

13、另外，根据本发明上述提出的一种隔离式rtu多主站运算仲裁模块及数据处理方法还可以具有如下附加的技术特征：

14、具体地，所述控制权仲裁管理单元根据主站在线状态、通信稳定性、数据连续性及指令有效性计算控制权评分值，并依据所述控制权评分值确定控制权归属主站。

15、具体地，当两个主站的控制权评分差值小于预设阈值时，触发控制权仲裁延迟机制，在预设时间窗口内保持当前控制权归属不变，以避免控制权频繁切换。

16、具体地，所述控制域分配执行单元将寄存器地址空间划分为至少两个控制域，不同控制域分别对应不同控制参数类型，并根据控制权归属结果分配至不同主站执行。

17、具体地，当控制权归属发生变化时，所述控制域分配执行单元触发控制域迁移操作，使对应控制域从当前主站迁移至新的控制权主站。

18、具体地，所述事件驱动运算单元仅在寄存器数据变化量超过预设变化阈值时触发运算执行，否则保持上一次运算结果不变。

19、具体地，所述事件驱动运算单元基于寄存器映射关系构建树状运算结构，对多个寄存器输入数据进行分层计算并生成控制输出结果。

20、具体地，所述多级镜像锁存单元包括实时镜像层、周期存储层及恢复镜像层，其中实时镜像层用于当前运行状态缓存，周期存储层用于周期性保存控制状态，恢复镜像层用于异常情况下状态恢复。

21、具体地，当发生主站失联、通信中断或掉电异常时，所述多级镜像锁存单元按照恢复镜像层、周期存储层及实时镜像层的优先级顺序进行状态回滚恢复。

22、具体地，所述单路隔离输出单元在输出控制数据时，持续监测主站控制权状态，当检测到控制权发生变化时同步更新输出数据，以保证下位从站控制状态连续稳定。

23、与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：本发明的一种隔离式rtu多主站运算仲裁模块及数据处理方法，能够实现多主站环境下的数据统一处理与控制输出，在控制权切换过程中通过控制权评分机制及控制权切换阈值降低控制权频繁切换情况，并通过控制域划分方式实现不同控制区域的独立权限管理，使系统在主站异常离线、通信中断或状态变化情况下仍可保持控制连续性；同时通过事件驱动运算机制减少重复计算，并通过多级镜像锁存机制实现控制状态记录与恢复，从而提高整体系统运行的稳定性与控制连续性。

1.一种隔离式rtu多主站运算仲裁模块及数据处理方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种隔离式rtu多主站运算仲裁模块及数据处理方法，其特征在于，所述控制权仲裁管理单元根据主站在线状态、通信稳定性、数据连续性及指令有效性计算控制权评分值，并依据所述控制权评分值确定控制权归属主站。

3.根据权利要求2所述的一种隔离式rtu多主站运算仲裁模块及数据处理方法，其特征在于，当两个主站的控制权评分差值小于预设阈值时，触发控制权仲裁延迟机制，在预设时间窗口内保持当前控制权归属不变，以避免控制权频繁切换。

4.根据权利要求1所述的一种隔离式rtu多主站运算仲裁模块及数据处理方法，其特征在于，所述控制域分配执行单元将寄存器地址空间划分为至少两个控制域，不同控制域分别对应不同控制参数类型，并根据控制权归属结果分配至不同主站执行。

5.根据权利要求1所述的一种隔离式rtu多主站运算仲裁模块及数据处理方法，其特征在于，当控制权归属发生变化时，所述控制域分配执行单元触发控制域迁移操作，使对应控制域从当前主站迁移至新的控制权主站。

6.根据权利要求1所述的一种隔离式rtu多主站运算仲裁模块及数据处理方法，其特征在于，所述事件驱动运算单元仅在寄存器数据变化量超过预设变化阈值时触发运算执行，否则保持上一次运算结果不变。

7.根据权利要求6所述的一种隔离式rtu多主站运算仲裁模块及数据处理方法，其特征在于，所述事件驱动运算单元基于寄存器映射关系构建树状运算结构，对多个寄存器输入数据进行分层计算并生成控制输出结果。

8.根据权利要求1所述的一种隔离式rtu多主站运算仲裁模块及数据处理方法，其特征在于，所述多级镜像锁存单元包括实时镜像层、周期存储层及恢复镜像层，其中实时镜像层用于当前运行状态缓存，周期存储层用于周期性保存控制状态，恢复镜像层用于异常情况下状态恢复。

9.根据权利要求8所述的一种隔离式rtu多主站运算仲裁模块及数据处理方法，其特征在于，当发生主站失联、通信中断或掉电异常时，所述多级镜像锁存单元按照恢复镜像层、周期存储层及实时镜像层的优先级顺序进行状态回滚恢复。

10.根据权利要求1所述的一种隔离式rtu多主站运算仲裁模块及数据处理方法，其特征在于，所述单路隔离输出单元在输出控制数据时，持续监测主站控制权状态，当检测到控制权发生变化时同步更新输出数据，以保证下位从站控制状态连续稳定。