一种通信系统及可编程逻辑控制器技术方案

本实用新型专利技术涉及一种通信系统及PLC，所述通信系统包括FPGA、主通讯模块、从通讯模块和底板通信管理单元，所述主通讯模块和从通讯模块均与FPGA通信连接，所述底板通信管理单元包括与PLC的底板通信连接的第一接口以及与FPGA通信连接的第二接口，所述FPGA与所述第二接口相连，所述底板通信管理单元可通过第一接口将所述通信系统集成到PLC中。本实用新型专利技术利用FPGA控制主通讯模块和从通讯模块的控制器实现主、从通信方式状态的获取和切换，通信过程中一旦监测到主通信方式异常或中断，立刻切换到从通信方式，保证通信的高可靠性，同时本系统通过底板通信管理单元可将其集合到PLC中，缩短了链路的传输中间过程，使得通信的实时性和可靠性都得到了显著的提升。

A communication system and programmable logic controller

The utility model relates to a communication system and a PLC. The communication system comprises an FPGA, a main communication module, a slave communication module and a bottom board communication management unit. The main communication module and a slave communication module are all communicated with the FPGA. The bottom board communication management unit comprises a first interface communicated with the bottom board of the PLC and a FPGA. The second interface of the communication connection is connected with the FPGA and the second interface. The chassis communication management unit can integrate the communication system into the PLC through the first interface. The utility model uses the FPGA to control the controller of the main communication module and the slave communication module to realize the acquisition and switching of the state of the master and slave communication mode. Once the abnormal or interruption of the main communication mode is detected in the communication process, the slave communication mode is switched immediately to ensure the high reliability of the communication. At the same time, the system uses the bottom communication management sheet. Elements can be aggregated into PLC to shorten the link transmission intermediate process, so that the real-time communication and reliability have been significantly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种通信系统及可编程逻辑控制器
本技术属于通讯控制领域，具体涉及一种通信系统及可编程逻辑控制器。
技术介绍
目前，大型风力发电机组主流结构大体可以分为三个部分：塔基、机舱及轮毂。其中，变桨控制系统安装于轮毂中，主要用于接收主控系统发来的控制信号及时调整叶片的桨叶角度以实现最大功率跟踪，同时将当前的桨叶角度反馈给主控系统。变桨控制系统能否稳定完成这些动作，关键在于其能否连续稳定地与主控系统直接保持通讯。由于轮毂相对于机舱而言是一个不断转动的部件，现有主控及变桨控制系统之间主要采用电气滑环相连来保持通讯，而电气滑环存在诸多的缺点很容易会导致通讯的不畅，其中主要表现为：电气滑环内部主要由多路环道和电刷组成，通过电刷与环道的弹性接触保持电气连接从而实现不间断的信号传输，在风电机组中一般机舱侧通讯线路与电刷连接，而变桨系统通讯线路与环道连接。由于风电机组一般长时间不间断运行，因此环道与电刷之间将长时间摩擦，导致接触面磨损或产生摩屑物，这些都将直接导致通讯的时断时续，造成通讯故障，现有轮毂与机舱之间大都采用CAN总线通讯，通讯信号较弱，受风机震动等影响，也对通讯质量造成很大的影响。本方法在结合了两者共同有点的基础上，将模块集合到PLC系统中，缩短了链路的传输中间过程，使得通信的实时性和可靠性都得到了显著的提升
技术实现思路
本技术的目的是提供一种主通信方式与从通信方式可实现切换以提高通信可靠性，并可将其集成到PLC中的通信系统，以及直接将上述通信系统集合到其中，可缩短链路的传输中间过程，使得通信的实时性和可靠性都得到了显著的提升的可编程逻辑控制器。上述目的是通过如下技术方案实现：一种通信系统，包括FPGA、主通讯模块、从通讯模块和底板通信管理单元，所述主通讯模块和从通讯模块均与FPGA通信连接，所述底板通信管理单元包括与PLC的底板通信连接的第一接口以及与FPGA通信连接的第二接口，所述FPGA与所述第二接口相连，所述底板通信管理单元可通过第一接口将所述通信系统集成到PLC中。具体应用过程中，本通信系统上电后首先完成自身的配置，通过底板通信管理单元建立该系统与PLC之间的通信，然后分别初始化主、从通讯模块两路的对外通信端口，启动完成后将两路通信端口的状态上报给PLC，本系统通过底板通信管理单元从PLC中读取数据，当主通信链路正常工作过程中，FPGA对其数据收发状态进行实时的追踪，一旦发送或接受出现异常，将错误类型及通信故障的节点赋予不同的变量，这些变量分别根据收发的故障来进行累加，但通信正常时对应的变量值清零；当某一错误计数器记录的错误次数达到预先设定的阈值时，判断通信故障，FPGA根据此状态切换通信方式，改为从通信模块进行通讯，并将切换后的状态上报到PLC；当主。从两路通信都出现故障，故障计数器均超过阈值时，本通信系统进入异常状态，同时关闭总线，并将故障类型上报PLC。本技术利用FPGA作为核心处理器，一方面管理与底板通信单元之间的数据交互，另一方面控制主通讯模块和从通讯模块的控制器实现主、从通信方式状态的获取和切换，通信过程中一旦监测到主通信方式异常或中断，立刻切换到从通信方式，保证通信的高可靠性，同时本系统通过底板通信管理单元可将其集合到PLC中，缩短了链路的传输中间过程，使得通信的实时性和可靠性都得到了显著的提升。进一步，所述主通讯模块为CAN模块，所述从通讯模块为无线通讯模块，所述FPGA可控制主、从通讯模块状态的切换。进一步，所述主通讯模块包括CAN控制器、CAN物理层收发器以及CAN输出接口，所述CAN控制器通过CAN物理层收发器与CAN总线相连并实现CAN数据的收发功能。所述CAN控制器优选为SJA1000，是一种独立CAN总线控制器(芯片产品)，FPGA通过控制该线控制器实现整个系统的CAN通信功能；CAN物理层收发器优选为CANPHY，即一款隔离式控制器区域网络(CAN)物理层收发器，为接口芯片，与CAN总线相连，与SJA1000芯片实现CAN数据的收发功能，CAN输出接口用于数据的输出。本系统工作过程中，可通过以下两种方式来判断通信的异常，任意一种方式被触发通信都会被切换。设置有线通信异常状态标志FF1(faultflag)，FF1值为0时有线通信正常，如果FF1值为1则判断为当前通信方式出现异常，立刻切换到无线通信方式，无线通信异常状态标志FF2，FF2值为0时无线通信正常，如果FF2值为1则判断为当前通信方式出现异常。通信异常检测方式一：CAN模块正常工作过程中，两路CAN总线同时工作并传输相同的数据，所有节点对两路总线传输的数据都会收发处理，但正常情况下只有有线方式的数据为有效数据，此时通过读取两路SJA1000错误状态寄存器的错误计数值，该值超过255则表明该路总线进入关闭模式。当有线CAN总线出现故障后，置FF1为1，此时当FF2为0时，FPGA则读取无线方式的数据作为有效数据继续保持机舱与轮毂直接的数据传输，若FF2也为1，则通过FPGA控制底板通信单元将错误状态报告PLC的CPU模块，提醒用户排查故障。通信异常检测方式二：CAN模块正常运行过程中，在一个PDO数据包中定义特殊标志位作为“心跳位”，数据每次传输过程中心跳位都会实现一次翻转，如果通信模块监测在设定的超时时间内都没有发现改数据位翻转，则判断为通信异常并将FF1置为1，此时当FF2为0时，FPGA则读取无线方式的数据作为有效数据继续保持机舱与轮毂直接的数据传输，若FF2也为1，则通过FPGA控制底板通信单元将错误状态报告PLC的CPU模块，提醒用户排查故障。进一步，所述从通讯模块包括CAN控制器、CAN物理层收发器、用于将CAN信号转换成WiFi信号的CAN-WiFi管理单元以及WiFi接口。从通信模块部分，可选用与主通信方式相同的SJA1000作为CAN控制芯片，该控制芯片通过与接口芯片CANPHY的连接获取或输出数据到CAN-WiFi管理单元，然后将CAN信号转换成WiFi无线信号，然后通过WiFi接口将数据输出，实现数据的传输。CAN-WiFi管理单元用于将CAN信号转换成WiFi无线信号，包括协议的转换、数据处理、通信管理等功能。进一步，所述从通讯模块包括括CAN控制器、CAN物理层收发器、用于将CAN信号转换成蓝牙信号的CAN-蓝牙管理单元以及蓝牙接口。进一步，所述CAN-WiFi管理单元或CAN-蓝牙管理单元通过CAN物理层收发器与CAN控制器相连。进一步，所述WiFi接口为射频天线。进一步，所述主通讯模块设有电磁兼容保护电路。考虑到本系统工作在电磁环境比较恶劣的风电机组机舱和轮毂区域，故采用电磁兼容保护电路，即EMC增强本系统的抗干扰能力，优选具体应用过程中，在硬件上针对CAN输出接口进行EMC设计，提高其抗干扰能力。本技术还提供一种可编程逻辑控制器，包括CPU模块、电源模块、I/O模块、内存模块和底板，所述底板实现各模块之间的电气连接，所述可编程逻辑控制器还上述任一所述的通信系统，所述通信系统的底板通信管理单元通过第一接口与所述底板相连。本技术的PLC直接将上述通信系统集合到其中，可缩短链路的传输中间过程，使得通信的实时性和可靠性都得到了显著的提升。进一步，所述可编程逻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通信系统，其特征在于，包括FPGA、主通讯模块、从通讯模块和底板通信管理单元，所述主通讯模块和从通讯模块均与FPGA通信连接，所述底板通信管理单元包括与PLC的底板通信连接的第一接口以及与FPGA通信连接的第二接口，所述FPGA与所述第二接口相连，所述底板通信管理单元可通过第一接口将所述通信系统集成到PLC中。

【技术特征摘要】
1.一种通信系统，其特征在于，包括FPGA、主通讯模块、从通讯模块和底板通信管理单元，所述主通讯模块和从通讯模块均与FPGA通信连接，所述底板通信管理单元包括与PLC的底板通信连接的第一接口以及与FPGA通信连接的第二接口，所述FPGA与所述第二接口相连，所述底板通信管理单元可通过第一接口将所述通信系统集成到PLC中。2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述主通讯模块为CAN模块，所述从通讯模块为无线通讯模块，所述FPGA可控制主、从通讯模块状态的切换。3.根据权利要求2所述的通信系统，其特征在于，所述主通讯模块包括CAN控制器、CAN物理层收发器以及CAN输出接口，所述CAN控制器通过CAN物理层收发器与CAN总线相连并实现CAN数据的收发功能。4.根据权利要求3所述的通信系统，其特征在于，所述从通讯模块包括CAN控制器、CAN物理层收发器、用于将CAN信号转换成WiFi信号的CAN-WiFi管理单元以及WiFi接口。5.根据权利要求3所述的通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹俊，黄波，郭金泉，申超，胡茜茜，
申请(专利权)人：湖南优利泰克自动化系统有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43