用于自动化控制与管理系统的复式总线技术方案

本发明专利技术属于自动化与计算设备领域，可适用于核电站等工业项目的工艺流程自动化控制与管理系统。该设备包括有，相互未连接的第一与第二总线(1a,1b),其被配置为根据交换式工业以太网标准与“点对点”链接，网络交换器按Turbo环技术串连成“虚拟”环；将冗余自动化处理器(3)通过第一和第二链路连接到总线的通讯模块(6)，冗余自动化处理器具有通用的网络地址和自备的冗余管理机器和将与模块上层系统的冗余网关接口连接到总线的通讯模块(7)，该通讯模块是一种具有自备网络地址和模块上层系统的冗余外部管理的独立设备。通讯模块根据OSI1、2、7层最终机器通讯信息模型，在对总线连接的设备之间进行工艺数据与检测信型的传送。接的设备之间进行工艺数据与检测信型的传送。接的设备之间进行工艺数据与检测信型的传送。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于自动化控制与管理系统的复式总线


[0001]本专利技术属于自动化与计算设备领域，可适用于核电站等工业项目的工艺流程自动化控制与管理系统。

技术介绍

[0002]在核电站工艺流程自动化管理与控制系统中，系统总线在信息上和管理上结合多大800个总线用户，即作为正常运营软硬件总体安全管理系统组成成分的自动化机器与仪表电脑。
[0003]在现代化核电站工艺过程自动化管理与控制系统中广泛使用基于工业以太网(Industrial Ethernet)交换式界面与全双工“点对点”式连接基础上建立的EN型复式系统总线。俄罗斯联邦专利号：2431174,国际专利分类G05B 19/418,10.10.2011,俄罗斯联邦专利号：2430400,国际专利分类G05B 19/418,27.09.2011。
[0004]EN总线的冗余通过在数据通用传送介质中连接按Turbo环(Turbo Ring)技术重新配置而实现。该技术在串连接转换器组成的所谓“虚拟环”的基础上建立，其中一个指定为备份管理单位的转换器保持环的开路状态，通过在环的一端发送控制报文，从另一端接受而控制环中转换器之间链接的完整性。环中链接完整性破坏时，备份管理单元通过在控制点上将环闭合而回复的环中链接完整性。
[0005]借助环中网络转换器数量不超过250个情况下约为20ms的环段重置时间以及用于回复网络工作状态的多余链接的最小数量，该技术在工业项目工艺过程自动化控制系统中找到了广泛的应用。
[0006]自动化处理器型的非复式与复式设备通过A与B两个用户链路连接到EN总线，通过A链路连接到同一个虚拟环中的一台网络交换器，通过B链路连接到另一台网络交换器。转换器失效时，冗余管理单元重新设置总线同时将连接到本条链路的自动化处理器转换到另一条链路，确保总线的可用性。
[0007]数据以地址与广播报文形式通过EN总线传送，根据组成总线并确保自动化处理器逻辑和物理上连接到总线的自动化处理器通讯模块Industrial Ethernet界面链路与物理层标准协议。
[0008]在EN总线应用水平上，采用工艺过程与核电站工艺过程自动化管理与控制系统检测模拟与离散信息传送协议。
[0009]在Industrial Ethernet界面链路水平上，地址应用报文在LLC协议下根据IEEE802.2,IEEE 802.3标准，在3号数据传送模式(LLC3)下进行数据传送，LLC报文通过收到交换确定送达数据送达，收到交换未接受情况下多大n次冗余发送。以收到时分别新的与冗余发送的报文，LLC 3协议中采用根据mod 2的地址报文编号。发送前，新报文的个体编号按mod 2增加1，重新所发送报文的编号不变化。
[0010]交换式工业Ethernet具有多大100Mbit/s高速数据传送，从而确保限定的数据传送以及总线随机访问。但Ethernet界面同时具有很现实的缺—总线阶段由于失效或调试施
工过程中的安装错误闭合成物理环时，在总线中产生一股很密集官博报文，所谓“广播暴风”。同时，在“广播暴风”中不仅参与广播报文，还参与在因自动化装置因无效或关闭而无可达到情况下在广播模式下传送的地址报文。如EN总线的使用经验所示，在按虚拟环技术基于Industrial Ethernet建立的总线中的物理环的形成。也许是由于总线无效或者，更常见，是调试施工中所犯安装错误而导致。“广布暴风”会引起总线用户发送和接受缓冲存储器与交换器的过满，从而破坏用户之间的数据交换。它此外还能，如果其处理能力不够，导致用户通信模块处理的过载，以及从而导致的自动化处理器不执行与通过EN总线数据传送管理无关的其他功能：与工艺过程通信模块的数据交换或者安全管理系统总线上自动化处理器工作的破坏。俄罗斯联邦专利
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2430400,国际专利分类G05B 19/418,27.09.2011。
[0011]上述解决方案的主要缺陷是，EN总线因建立成通过关系重新配置冗余的通用数据传送介质，所以在该总线上发生“广播暴风”时，导致连接到它的自动化处理器之间数据交换的破坏。
[0012]已知的协议有：STP(Spanning Tree Protocol),IEEE 802.1D,和RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol)，IEEE802.1D
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2004，允许在数据传送通用介质中创造通过网络重新配置保障广播报文同行链路锁闭与预防发生“广播暴风”的防故障网络结构。但却，网络中交换器数量不超过7台情况下在STP协议中超过1分钟以及在RSTP协议中超过1秒钟的比较大网络重新配置时间，不容许将其在工业级自动化体系中使用。上述协议的一个显著的缺陷是多余网络连接数多，在大场地上分布的核电站工艺过程自动化管理与控制系统上导致显著的设备费用。
[0013]已知在控制与管理自动化硬软件体系中的复式EN总线。复式总线由两个独立且信息上与物理上未连接的ENa与ENb，按“虚拟环”技术建立的两种EN总线组成。非复式自动化处理器与两国所冗余自动化处理器中的每台处理器通过同一个网络链路连接到ENa总线的网络交换器，且通过另一个链路—连接到ENb总线的网络交换器。所冗余的自动化处理器，通过两个基于处理器内置的自控制功能自动化所建立热冗余管理的界面相互连接。俄罗斯联邦专利号：2450305，国际专利分类G05B19/00,10.05.2012。该技术解决方案被接受为原型。该技术解决方案被接受为原型。
[0014]地址报文的传送仅由两个复式自动化处理器之一，现用自动化处理器，并且尽在报文接收方自动化处理器前次传送报文时可被达到的一个ENa或ENb总线上进行传送，第二自动化处理器与第二总线处于热性热备状态中。地址报文由现用自动化处理器，在通过报文到来的那条ENa或ENb总线上进行
[0015]广播报文发送与接受由现用自动化处理器，在ENa与ENb总线上同时进行。
[0016]在一条总线上，例如ENa，n
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次按LLC协议冗余发送后，接收方自动化处理器不可达到时，接收方地址被列入该条总线不可达到的自动化处理器清单，随之报文同样通过ENb总线被传送，典型值为n＝2。报文传送过程在通过ENb总线传送或者，在接收方不可达到的情况下，两次冗余传送之后结束。如果通过ENb总线链路的传送完成成功，则发往同一个接收方的新报文，接收方将根据ENb上不可达到性图标中的信息传送。
[0017]由两条总线组成的复式总线，其中每条线具备自己的数据传送介质，在其中一条线通过在另一条完好，失效总线上广播暴风未所涉及到的物理总线上无错误传送数据而闭合成物理环时，在物理水平上保留可用性。但却在本款复式总线上未设计到使通讯模块处
理器完全免于“广播暴风”影响的手段。从而，该款总线具有以下缺点：
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如果处理器运行速度不够高，在两条总线之一总线某一阶段被闭合成物理环并破坏处理器各给功能的情况下，存在通讯模块处理器过载的可能性；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种复式总线，包括：相互未连接的第一与第二总线，其被配置为根据交换式工业以太网标准与“点对点”式链接，网络交换器按Turbo环技术串连成“虚拟”环；将冗余自动化处理器通过第一与第二链路连接到总线的通讯模块：通过第一链路连接到第一总线的交换器，通过第二链路连接到第二总线的交换器，其中，每对冗余自动化处理器通过处理器之间的界面链接，具有通用的网络地址和内部的自控制与冗余管理设备；其中，根据OSI最终机器联络的信息模型，在自动化处理器通讯模块中安装通过总线管理数据传送的以太网界面标准协议：在1OSI物理层上的物理协议PHY、LLC逻辑界协议与在OSI 2层链路上的MAC数据传送访问协议，以及在OSI 7应用层上的APM标准型应用协议；其特征在于，复式总线组成中附加有将冗余网关接口连接到总线的通讯模块，该模块根据OSI 1、2、7层最终机器通讯的信息模型，在底层自动化机器与模块上层系统之间进行工艺数据与检测信息的传送，且具有自...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉基米尔，
申请(专利权)人：俄罗斯国家自动化研究所，
类型：发明
国别省市：