轨道交通安全屏蔽门控制系统的通信响应方法.pdf

本发明涉及一种轨道交通安全屏蔽门控制系统的通信响应方法，该方法通过控制系统进行通信响应，将特殊通信卡模块模块同时作为以太网通信的服务端和串口通信的请求方，对以太网通信的客户端请求的不同方法做不同时响应处理，提高了模块的通信效率。

1.  一种轨道交通安全屏蔽门控制系统的通信响应方法，其特征在于，该方法通过控制系统进行通信响应，所述控制系统包括PC控制机，轨道控制器，含有I/O功能的特殊通信卡模块及轨道DCU模块，该系统的特殊通信卡模块同时作为以太网服务端和串口主端，轨道DCU模块做为串口从端，轨道控制器做为以太网客户端，该方法有以下步骤：
步骤1，轨道控制器接收PC控制机的指令并发送给处于侦听状态的并同时可执行模块其它功能的特殊通信卡模块，特殊通信卡模块接收指令，判断：
步骤1.1，若该指令有数据包，则接收数据包，按照步骤1.2进行判断，否则继续返回侦听；
步骤1.2，接收的指令含有数据包时，当该数据包有发给本地端口的数据，则按照步骤1.3分析处理数据，否则返回侦听；
步骤1.3，当数据包是发给本地端口的数据，则判断是否为普通请求，若是，则存储到特殊通信卡模块的存储区，并将特殊通信卡模块存储区的数据打包，通过以太网通信发送给轨道控制器；如果不是，则为特殊请求，并保存UDP连接信息，将该特殊请求标志置为1，按照步骤2进行判断；
步骤2，以太网客户端判断客户端特殊请求标志是否为1，若不为1，则串口发送帧类型设为普通模式，按照步骤3进行判断；若为1，则为特殊请求，按照步骤2.1进行处理；
步骤2.1，当串口发送帧类型为特殊模式时，将客户端特殊标志清0，响应客户端请求标志置为1，串口发送帧类型设为客户端请求模式，按照步骤3判断；
步骤3：
判断串口发送帧类型是否为普通模式，若是，则打包普通发送帧，按照步骤3.1进行；若不是，判断串口发送帧类型是否客户端请求模式，若是，则打包客户端请求发送帧，按照步骤3.1进行，若不是，进入下一次循环；
步骤3.1：
打开串口发送中断，若发送完，则打开串口接收中断，按照步骤4进行判断；
步骤4：
判断如果串口接收完，则关闭串口，分析处理串口接收到的数据，若响应客户端标志为1，则利用步骤1.3中保存的连接信息，将数据打包通过以太网通信发送至客户端，然后断开连接，绑定端口，继续侦听；若响应客户端标志不为1，将数据存储到特殊通信卡模块存储区内，进行下一次循环；
如此往复，特殊通信卡模块不断接收PC控制机的指令，进行上述通信响应。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于：以太网接口为轨道控制器和特殊通信卡模块的以太网通信接口，RS485接口为特殊通信卡模块和DCU模块的串口通信接口。

3.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于：普通模式是通信卡自主循环通过串口采集DCU数据的模式，并数据将保存在通信卡存储区中。

4.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当串口发送帧类型设为普通模式时，通信卡处于依次和每个轨道DCU模块的循环通信状态。

5.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于：以太网通信为Modbus UDP协议及扩展协议。

轨道交通安全屏蔽门控制系统的通信响应方法
技术领域
本发明涉及一种通信响相应方法，特别涉及一种轨道交通安全屏蔽门控制系统的通信响应方法。
背景技术
地铁和轻轨作为城市交通的工具，其主要功能是减轻地面交通的工具的压力。随着城市轨道交通日益快速发展，许多新型技术得到了应用，站台屏蔽门系统是现代城市轨道交通工程中的一种先进的设施，是一项机械、通讯信号、机电设备监控等专业的轨道交通高新技术。它将列车与列车站台候车区域隔离，它不仅可以防止乘客跌落或跳下轨道的发生危险，而且还能在运营过程中作为节能，环保安全的功能一体的高科技术，减少了站台区与轨行区之间冷热气流的交换，降低环境的运营能耗节约了运营成本。
目前许多轨道交通的设施中，采用了轨道交通安全屏蔽门。轨道交通安全屏蔽门的控制采用控制系统控制。在轨道控制系统控制轨道交通安全屏蔽门的状态时，轨道控制器在接收到PC发来的命令后，根据命令采集轨道DCU模块的数据，返回给PC机，是PC机的操作人员通过返回的数据了解轨道安全屏蔽门的状态，从而实施开门、关门等控制。
轨道控制器无法直接命令轨道DCU模块，必须通过特殊特殊通信卡模块实现数据采集。特殊特殊通信卡模块在接收到轨道控制器的请求后，全部通过串口主端的RS485端口透传给串口从端，等待接收到串口从端回复的数据之后，再回复给轨道控制器。特殊特殊通信卡模块通过以太网，从轨道控制器接收的请求，全部通过串口透传给轨道DCU模块，在等待轨道DCU模块向特殊特殊通信卡模块做出回复之后，再将轨道DCU模块的回复数据按格式通过以太网发送给轨道控制器。这种方法没有将轨道控制器接收的请求进行分类，以太网通信的客户端请求扫描一个轨道DCU模块（每个轨道DCU模块与车厢的一扇门对应）需要4ms，以一列车为6节车厢为例，若扫完24个轨道DCU模块（即每节车厢有两扇门，6节车厢有24扇门），需要96ms，其耗时长，不利于操作人员做出及时有效的控制，对实现更多功能有很大的局限性。
发明内容
本发明的目的是提供一种轨道交通安全屏蔽门控制系统的通信响应方法，该方法将特殊通信卡模块模块同时作为以太网通信的服务端和串口通信的请求方，对以太网通信的客户端请求的不同方法做不同时响应处理，提高了模块的通信效率。
本发明的技术方案是：
轨道安全屏蔽门控制系统的通信响应方法，该方法通过控制系统进行通信响应，所述控制系统包括PC控制机，轨道控制器，含有I/O功能的特殊通信卡模块及轨道DCU模块，该系统的特殊通信卡模块同时作为以太网服务端和串口主端，轨道DCU模块做为串口从端，轨道控制器做为以太网客户端，该方法有以下步骤：
步骤1，轨道控制器接收PC控制机的指令并发送给处于侦听状态的并同时可执行模块其它功能的特殊通信卡模块，特殊通信卡模块接收指令，判断：
步骤1.1，若该指令有数据包，则接收数据包，按照步骤1.2进行判断，否则继续返回侦听；
步骤1.2，接收的指令含有数据包时，当该数据包有发给本地端口的数据，则按照步骤1.3分析处理数据，否则返回侦听；
步骤1.3，当数据包是发给本地端口的数据，则判断是否为普通请求，若是，则存储到特殊通信卡模块的存储区，并将特殊通信卡模块存储区的数据打包，通过以太网通信发送给轨道控制器；如果不是，则为特殊请求，并保存UDP连接信息，将该特殊请求标志置为1，按照步骤2进行判断；
步骤2，以太网客户端判断客户端特殊请求标志是否为1，若不为1，则串口发送帧类型设为普通模式，按照步骤3进行判断；若为1，则为特殊请求，按照步骤2.1进行处理；
步骤2.1，当串口发送帧类型为特殊模式时，将客户端特殊标志清0，响应客户端请求标志置为1，串口发送帧类型设为客户端请求模式，按照步骤3判断；
步骤3：
判断串口发送帧类型是否为普通模式，若是，则打包普通发送帧，按照步骤3.1进行；若不是，判断串口发送帧类型是否客户端请求模式，若是，则打包客户端请求发送帧，按照步骤3.1进行，若不是，进入下一次循环；
步骤3.1：
打开串口发送中断，若发送完，则打开串口接收中断，按照步骤4进行判断；
步骤4：
判断如果串口接收完，则关闭串口，分析处理串口接收到的数据，若响应客户端标志为1，则利用步骤1.3中保存的连接信息，将数据打包通过以太网通信发送至客户端，然后断开连接，绑定端口，继续侦听；若响应客户端标志不为1，将数据存储到特殊通信卡模块存储区内，进行下一次循环；
如此往复，特殊通信卡模块不断接收PC控制机的指令，进行上述通信响应。
以太网接口为轨道控制器和特殊通信卡模块的以太网通信接口，RS485接口为特殊通信卡模块和DCU模块的串口通信接口。
所述普通模式是通信卡自主循环通过串口采集DCU数据的模式，并数据将保存在通信卡存储区中。
当串口发送帧类型设为普通模式时，通信卡处于依次和每个轨道DCU模块的循环通信状态。
以太网通信为Modbus UDP协议及扩展协议。
本发明所述方法对客户端（轨道控制器）各种请求的频率以及响应时间进行归类，分为普通请求和特殊请求，对不同的请求做了不同的响应处理，即：服务器（特殊特殊通信卡模块）对请求频率高，响应速率要求高的数据通过串口对DCU进行循环周期性的读取，并将串口从端响应的数据保存到存储空间，一旦客户端有这方面的请求，就立即从存储空间读取返回给客户端；而对请求频率不高的数据即时从串口从端读取数据并返回给客户端，这种请求的状况是当PC机有人为操作时才会出现。这种通信处理方式不但保证了实时性，而且大大缩短了DCU扫描时间（扫描24个DCU仅需14ms），并大大缩小了对实现多功能控制的局限性。使客户端轨道控制器能更快速的将数据参数送给上层PC控制机，从而更准确快速的控制轨道DCU，而控制轨道屏蔽门的开关及各种状态，如开、关门时出现人为的半开、关状态等。
本发明所述方法，经实践验证，当客户端为普通要求时，同样扫描24个DCU仅需14ms；当客户端请求的数据非服务端存储区数据时（特殊请求），服务端通过串口向串口从端DCU获取数据并返回给客户端，在波特率为115200bps的条件下，最长时间为17.8ms（通常发生在PC机人为操作的时），为其他功能（如在门上安装灯等）控制预留了充足的时间，并对功能扩展提供了相当大的可能性。
本发明所述方法，在轨道PLC装置中进行需实验，连续通信100万次未出失误，因此具有使用可靠性高的优点。
本发明所述方法，还有操作方便，通信速率和效率高等优点。
附图说明
图1为轨道控制系统框架图；
图2为含有I/O功能的特殊通信模块框图；
图3为轨道特殊通信卡模块流程图；
图4为以太网通信模块状态判断及切换函数流程图；
图5为串口发送帧类型设置模块状态判断及切换函数流程图；
图6为串口数据打包及发送模块状态判断及切换函数流程图；
图7为串口接收数据处理及响应客户端请求模块状态判断及响应客户端请求函数流程图；
图8为DCU内待特殊通信卡模块请求的数据寄存器的工作状态。
具体实施方式
轨道交通安全屏蔽门控制系统的通信响应方法采用轨道控制系统进行通信响应。所述轨道控制系统包括PC控制机，轨道控制器，含有I/O功能的特殊通信卡模块及轨道DCU模块。其中轨道控制器作为以太网客户端，特殊通信卡模块同时作为以太网服务端和串口主端，轨道DCU模块为串口从端（参见图1）。以太网接口为轨道控制器和特殊通信卡模块的以太网通信接口，RS485接口为特殊通信卡模块和DCU模块的串口通信接口（参见图2）。特殊通信卡模块包括以太网通信（软件设计）模块、串口发送帧类型设置模块、串口数据打包及发送模块、串口接收数据处理及响应客户端请求模块（参见图3）。以下将轨道控制器简称控制器也称客户端，轨道特殊通信卡模块简称通信卡也称服务端，轨道DCU模块简称DCU。
以太网接口为轨道控制器和特殊通信卡模块的以太网通信接口，RS485接口为特殊通信卡模块和DCU模块的串口通信接口。
本发明采用的以太网通信为Modbus UDP协议及扩展协议。
轨道交通安全屏蔽门控制系统的通信响应方法，按照以下步骤进行：
以太网通信软件设计模块。状态判断及切换函数流程如图4所示，在主循环中定期调用该函数。
步骤1，当轨道控制器接收PC控制机的指令并发送给处于侦听状态的并同时可执行模块其它功能的特殊通信卡模块，特殊通信卡模块接收指令，判断：
步骤1.1，若该指令有数据包，则接收数据包，按照步骤1.2进行判断，否则继续返回侦听；所述数据包为1帧数据。
步骤1.2，接收的指令含有数据包时，当该数据包有发给本地端口（本发明所述特殊通信卡模块作为以太网服务端，采用的是UDP协议传输的，用到了IP地址和UDP端口。在步骤1.1接收完数据后，首先判断数据中包含的端口信息，是否与本地（即特殊通信卡模块）的端口相对应，若是，则证明数据是发送给特殊通信卡模块的，就进行分析处理）的数据，则按照步骤1.3分析处理数据，否则返回侦听；
步骤1.3，当数据包是发给本地端口的数据，则判断是否为普通请求，若是，则存储到特殊通信卡模块的存储区，并将特殊通信卡模块存储区的数据打包，通过以太网通信发送给轨道控制器；如果不是，则为特殊请求，并保存UDP连接信息，将该特殊请求标志置为1，按照步骤2进行判断。
将客户端特殊请求标志置为1是为给串口设置发送帧时提供判断条件，从而将发送帧类型设置为客户端请求模式。保存UDP连接信息是为通信卡将串口采集上来的数据打包并通过以太网发送给轨道控制器模块做准备。
参见图5，步骤2，以太网客户端判断客户端特殊请求标志是否为1，若不为1，则串口发送帧类型设为普通模式，按照步骤3进行判断；若为1，则为特殊请求，按照步骤2.1进行处理；
所述普通模式是通信卡自主循环通过串口采集DCU数据的模式，并数据将保存在通信卡存储区中。
当串口发送帧类型设为普通模式时，通信卡处于依次和每个轨道DCU模块的循环通信状态。
步骤2.1，当串口发送帧类型为特殊模式时，将客户端特殊标志清0，响应客户端请求标志置为1，串口发送帧类型设为客户端请求模式，按照步骤3判断；
步骤3：
参见图6，判断串口发送帧类型是否为普通模式，若是，则打包普通发送帧，按照步骤3.1进行；若不是，判断串口发送帧类型是否客户端请求模式，若是，则打包客户端请求发送帧，按照步骤3.1进行，若不是，进入下一次循环；
步骤3.1：
打开串口发送中断，若发送完，则打开串口接收中断，按照步骤4进行判断；
步骤4：
参见图7，判断如果串口接收完，则关闭串口，分析处理串口接收到的数据，若响应客户端标志为1，则利用步骤1.3中保存的连接信息，将数据打包通过以太网通信发送至客户端，然后断开连接，绑定端口，继续侦听；若响应客户端标志不为1，将数据存储到特殊通信卡模块存储区内，进行下一次循环。
普通模式时通信卡处于依次和每个轨道DCU模块的循环通信状态，通讯卡存储区的数据循环更新，保证了客户端普通请求所收到的数据的实时性。
如此往复，特殊通信卡模块不断接收PC控制机的指令，进行上述通信响应。
实施例：
DCU内待特殊通信卡模块请求的数据寄存器如图8所示。
图中：01，02，03……等为字节数。一个DCU寄存器包含两个字节。前5个DCU寄存器即前十个字节的数据是由特殊通信卡模块自发循环请求并存储到存储空间内的数据，以便控制器普通请求时，特殊通信卡模块根据Modbus UDP扩展协议打包回复。从第11个字节即（第6个寄存器）开始，特殊通信卡模块在等到控制器特殊请求到来时，才去读写这些寄存器，并将结果打包回复给控制器。控制器经过处理传给PC机，PC机进行下一步处理，将结果反映至显示器上，工程师可以通过显示结果进行判断，执行下一步动作。
特殊通信卡收到的控制器发下来的命令包括：03读寄存器命令，16写寄存器命令和扩展命令：50、51、52、65。50、51、52为配置特殊通信卡命令。65为禁用或使能红外线命令。其中需要特殊通信卡透传的命令包括：03读寄存器命令，16写寄存器命令，65禁用或使能红外线命令。
注：特殊通信卡模块对上的以太网通信是用的Modbus UDP协议及扩展协议，对下的串口通信协议是Modbus RS485协议及扩展协议。