一种环网冗余现场总线控制器制造技术

本实用新型专利技术实施例公开一种环网冗余现场总线控制器，包括一个核心卡和两个现场卡，核心卡设有两个DCS通信接口、一个HMI通信接口、两个电源接口、接口隔离与信号处理电路、电源隔离电路和MCU模块，两个DCS通信接口和一个HMI通信接口与接口隔离与信号处理电路连接，两个电源接口与电源隔离电路连接，接口隔离与信号处理电路和电源隔离电路与MCU模块连接；每块现场卡包括多路现场总线接口、接口隔离与信号处理电路和一个MCU模块，每个现场总线接口与对应的接口隔离与信号处理电路连接，接口隔离与信号处理电路与MCU模块连接，本实用新型专利技术将现场设备组成一个环形网络，在网络故障或现场设备故障时自动切换到其他接口进行连接，以提高网络可靠性。以提高网络可靠性。以提高网络可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种环网冗余现场总线控制器


[0001]本技术涉及工业控制领域，特别涉及一种环网冗余现场总线控制器。

技术介绍

[0002]现场总线控制器是工业现场总线控制系统的核心，它的任务是管理总线的使用，包括总线上设备的管理和设备使用总线的过程管理。在工业现场总线网络中，存在着大量的网络设备，需要控制器进行集中控制，如果控制器发生故障，整个网络将陷入瘫痪，所以控制器的稳定性与可靠性尤为重要。对于控制器管理的网络，由于工业现场条件比较复杂，如果发生线缆损坏，或者网络设备故障等问题，也有可能造成网络的中断。所以严格的要求与恶劣的现场环境对现场总线控制的可靠性提出了非常高的挑战。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种环网冗余现场总线控制器，通过增加冗余接口，并将现场设备组成一个环形网络，在网络故障或现场设备故障时自动切换到其他接口进行连接，以提高网络可靠性。
[0004]本技术实施例公开一种环网冗余现场总线控制器，包括一个核心卡和两个现场卡，核心卡设有两个DCS通信接口、一个HMI通信接口、两个电源接口、接口隔离与信号处理电路、电源隔离电路和MCU模块，两个DCS通信接口和一个HMI通信接口与接口隔离与信号处理电路连接，两个电源接口与电源隔离电路连接，接口隔离与信号处理电路和电源隔离电路与MCU模块连接；
[0005]每块现场卡包括多路现场总线接口、接口隔离与信号处理电路和一个MCU模块，每个现场总线接口与对应的接口隔离与信号处理电路连接，接口隔离与信号处理电路与MCU模块连接。
[0006]进一步的，两个DCS通信接口互为冗余，采用同一套设置参数。
[0007]进一步的，两个电源接口输入为100
‑
250V交流电，电源接口后续跟随两路电源隔离电路，将输入的交流电处理为多个档位的直流电。
[0008]进一步的，现场卡包括四路现场总线接口，一个现场卡的一个接口与另外一个现场卡的一个接口组成环形网络，环形网络的一个接口作为网络起点，另一个接口作为网络终点，网络起点网络终点与之间挂载现场网络设备；2个现场卡组成四路独立的环网。
[0009]进一步的，核心卡通过电源总线给两块现场卡供电。
[0010]进一步的，核心卡通过数据总线与现场卡进行数据交互。
[0011]本技术实施例对于DCS接口，电源接口，现场总线接口这些容易受环境影响出现故障的部分，引入冗余通道，在出现故障时进行无缝切换，两块现场卡采用同样的结构，在任一块出现故障时，另一块均可独立完成现场总线层通信任务。通过冗余设计，本技术能够大大增强网络可靠性。
附图说明
[0012]图1为本技术一实施例示意图。
具体实施方式
[0013]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0014]如图所示，本技术实施例公开一种环网冗余现场总线控制器，包括一个核心卡1和两个现场卡2，核心卡1设有两个DCS通信接口、一个HMI通信接口、两个电源接口、接口隔离与信号处理电路(即附图中的接口隔离处理电路)、电源隔离电路和MCU模块，两个DCS通信接口和一个HMI通信接口与接口隔离与信号处理电路连接，两个电源接口与电源隔离电路连接，接口隔离与信号处理电路和电源隔离电路与MCU模块连接；
[0015]每块现场卡包括多路现场总线接口、接口隔离与信号处理电路和一个MCU模块，每个现场总线接口与对应的接口隔离与信号处理电路连接，接口隔离与信号处理电路与MCU模块连接。
[0016]在本技术一实施例中，两个DCS通信接口互为冗余，采用同一套设置参数，与上位机DCS连接，在单个接口故障时，可以切换到另一个接口，由于采用同一设置参数，在切换时无需进行额外的设置，所以切换过程稳定快速。
[0017]在本技术一实施例中，两个电源接口输入为100
‑
250V交流电。所述核心卡的两个电源接口是两路独立的供电端口，通过后续的电源隔离与处理电路，输入的交流电也会被处理成为24V,12V,5V等不同档位的直流电，任一接口断电或者任一路电源处理电路损坏时，整个控制器的工作亦不受影响，满足整个控制器正常工作的需求，并通过电源总线供给现场卡使用。
[0018]在本技术一实施例中，现场卡包括四路现场总线接口，一个现场卡的一个接口与另外一个现场卡的一个接口组成环形网络，环形网络的一个接口作为网络起点，另一个接口作为网络终点，网络起点网络终点与之间挂载现场网络设备；2个现场卡组成四路独立的环网。具体的，如现场总线接口1_1与2_1组成一个环形网络，接口1_1作为网络起点，接口2_1作为网络终点，两点之间挂载现场网络设备。同理接口1_2与2_2、接口1_3与2_3、接口1_4与2_4组成一个环形网络。
[0019]核心卡1通过电源总线给两块现场卡供电，通过数据总线与现场卡进行数据交互。核心卡1通过数据总线发送令牌的方式对两块现场卡的运行进行调度，同一时间只允许一块卡件访问网络，以防止两块卡同时访问网络时造成冲突。在某一时刻，第一个现场卡获得令牌，并通过四路现场总线接口并发访问现场设备，在访问完成后，将访问设备得到的数据上报给核心卡，并归还令牌。紧接着，核心卡分发令牌给第二个现场卡，后续动作如第一个现场卡，如此循环。第一个现场卡访问网络时，其数据亦会被第二个现场卡接收，当第二个现场卡接收到正确的数据时，认定当前的环网是正常的，当第二个现场卡接收不到数据或者数据连续发生错误时，认定当前的环网存在故障，此故障将上报给核心卡。
[0020]核心卡检测到第一个现场卡无法接收令牌时，认定其发生故障，此时第一个现场
卡的四个现场总线接口均无法工作，此时环网断开，变成了单条总线。核心卡不再分发令牌给第一个现场卡，而是令第二个现场卡直接全时工作，第二个现场卡完成整个网络设备的访问，此时整个网络的设备均能访问到，网络设备运行不受影响。第二个现场卡故障时同理。
[0021]当环网在中间某处线路故障时，如现场总线接口1_1与2_1组成的环网中间某处线路断开。此时，第一个现场卡能够访问到从网络起始处到线路故障处的所有设备，第二个现场卡能够访问到从线路故障处到网络终点处的所有设备，此时整个网络的设备均能访问到，网络设备运行不受影响。
[0022]以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环网冗余现场总线控制器，其特征在于，包括一个核心卡和两个现场卡，核心卡设有两个DCS通信接口、一个HMI通信接口、两个电源接口、接口隔离与信号处理电路、电源隔离电路和MCU模块，两个DCS通信接口和一个HMI通信接口与接口隔离与信号处理电路连接，两个电源接口与电源隔离电路连接，接口隔离与信号处理电路和电源隔离电路与MCU模块连接；每块现场卡包括多路现场总线接口、接口隔离与信号处理电路和一个MCU模块，每个现场总线接口与对应的接口隔离与信号处理电路连接，接口隔离与信号处理电路与MCU模块连接。2.如权利要求1所述的一种环网冗余现场总线控制器，其特征在于，两个DCS通信接口互为冗余，采用同一套设置参数。3.如权利要求1所述的一种环网冗余现场总...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶炳金，晁婷婷，周艳芝，
申请(专利权)人：苏州拓康自动化技术有限公司，
类型：新型
国别省市：