【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业控制系统通信，尤其涉及一种io总线之间的0切换冗余系统。
技术介绍
1、在工业控制系统中，控制器模块周期性的采集io模块的实时数据，对数据运算处理后将结果周期性的输出到io模块。控制系统io总线用于系统实时数据、控制信号、监控及报警等数据传输，其安全可靠性极其重要，因为它不仅关系到生产效率，甚至于生命和财产安全。在dcs控制系统中，通常采用“冗余”的措施进一步提高其安全可靠性。
2、目前的工业控制系统中，io扩展常用的方案是将控制器与通信模块统一连接到一个交换机形成星型结构。通信模块与同机架的io模块通过本地io总线连接。但该方案需要应用较多的交换机及通信模块，成本较高，且数据经交换机及通信模块转发，延时较大。因此急需一个能够提供低成本的io扩展方案，且能够保证io总线的安全可靠性，避免由于冗余数据造成芯片内存资源耗损。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决上述现有技术中存在的缺点,而提供了一种基于lvds总线及总线扩展模块的io总线之间的0切换冗余系统，以io总线环形总线结构，包括：若干机架、主控制模块、若干通讯模块、若干io模块、若干blvds总线和若干lvds总线；
2、每个所述主控制模块或者所述通讯模块通过所述blvds总线与若干所述io模块连接形成一路blvds总线网络结构，每路所述blvds总线网络结构集成在一个所述机架上；
3、所述主控制模块与若干所述通讯模块通过所述lvds总线连接形成lvds环形网络结构
4、进一步地，每个所述blvds总线负责对应所述机架内的io总线数据传输，所述lvds总线负责所述机架之间的数据传输。
5、进一步地，所述主控制模块负责整体数据传输权限控制，给所有所述通讯模块以及所述io模块分配对应的节点地址；
6、所述通讯模块负责接受来自所述主动控制模块的lvds数据并且下发至所述通讯模块所在的所述机架上的io模块中，同时也负责所述通讯模块所在的所述机架上的io模块数据通讯权限打开时，接收所述io模块的数据传输至所述主控制模块中；
7、所述io模块负责工业控制系统io总线上实时数据的采集、发送操作。
8、进一步地，第一路所述lvds总线将所述主控制模块或所述通讯模块的lvds总线发送端和下一个所述主控制模块或所述通讯模块的lvds总线接收端按照顺时针方向依次连接，形成一组顺时针环形网络结构；第二路所述lvds总线将所述主控制模块或所述通讯模块的lvds总线发送端和下一个所述主控制模块或所述通讯模块的lvds总线接收端按照逆时针方向依次连接，形成一组逆时针环形网络结构。
9、优选地，所述io总线数据通过所述blvds总线网络结构和所述lvds环形网络结构实现在不同机架上传输，环形网络帧由目的地址、源地址、序号、长度以及数据组成。
10、更优地，所述目的地址作为所述主控制模块和所述通讯模块是否为本地节点地址的判断依据，同时决策执行接收数据包或转发数据包的操作：
11、当决策接收数据包时，将数据存储与对应的数据缓存区内进行处理；
12、当决策转发数据包时，无需继续储存数据，即可将数据包通过该总线发送端传输出去。
13、其次，所述主控制模块和所述通讯模块在接收到所述blvds总线上传输的数据时，将需转发的数据包传输至对应机架上的所述lvds总线发送端，往所述第一路lvds总线以及所述第二路lvds总线两个方向发送；
14、所述主控制模块和所述通讯模块在接收到所述lvds总线数据时，将需转发的数据包传输至对应机架上的所述lvds总线发送端以及blvds总线数据发送端，完成环形数据包传递以及本地机架数据包传递的操作，保证数据包冗余传递。
15、更进一步地，每个所述模块通过序号建立冗余数据过滤窗口，实现重复序号的数据包丢弃操作。
16、其中，通过将储存深度设置为256bit、将储存位宽设置为序号位宽32bit来建立所述冗余数据过滤窗口的储存区域，将收到的数据包内的所述源地址作为读写地址，将对应源地址的所述冗余数据过滤窗口作为读写数据，实现重复数据无需再一次接受。
17、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
18、(1)本专利技术基于lvds总线及总线扩展模块提出一种io总线之间的0切换冗余方法，能够避免经典io扩展方案造成的高额成本，在其中一路通讯总线断连时通过另一路通讯总线实现0切换冗余数据传输，保证io总线的安全可靠性；
19、(2)本专利技术针对环形总线上传输的冗余数据，提出冗余数据过滤机制，避免环形总线上由于冗余数据包造成的芯片内存资源损耗；
20、(3)本专利技术提出io总线环形总线结构，能够实时转发非本地节点的数据包，避免由交换机、通讯模块连接造成的转发延迟；
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1.一种IO总线之间的0切换冗余系统，其特征在于，包括：若干机架、主控制模块、若干通讯模块、若干IO模块、若干BLVDS总线和若干LVDS总线；
2.根据权利要求1所述的IO总线之间的0切换冗余系统，其特征在于，每个所述BLVDS总线负责对应所述机架内的IO总线数据传输，所述LVDS总线负责所述机架之间的数据传输。
3.根据权利要求1所述的IO总线之间的0切换冗余系统，其特征在于，所述主控制模块负责整体数据传输权限控制，给所有所述通讯模块以及所述IO模块分配对应的节点地址；
4.根据权利要求1所述的IO总线之间的0切换冗余系统，其特征在于，第一路所述LVDS总线将所述主控制模块或所述通讯模块的LVDS总线发送端和下一个所述主控制模块或所述通讯模块的LVDS总线接收端按照顺时针方向依次连接，形成一组顺时针环形网络结构；第二路所述LVDS总线将所述主控制模块或所述通讯模块的LVDS总线发送端和下一个所述主控制模块或所述通讯模块的LVDS总线接收端按照逆时针方向依次连接，形成一组逆时针环形网络结构。
5.根据权利要求4所述的IO总线之间的
6.根据权利要求5所述的IO总线之间的0切换冗余系统，其特征在于，所述目的地址作为所述主控制模块和所述通讯模块是否为本地节点地址的判断依据，同时决策执行接收数据包或转发数据包的操作：
7.根据权利要求5所述的IO总线之间的0切换冗余系统，其特征在于，所述主控制模块和所述通讯模块在接收到所述BLVDS总线上传输的数据时，将需转发的数据包传输至对应机架上的所述LVDS总线发送端，往所述第一路LVDS总线以及所述第二路LVDS总线两个方向发送；
8.根据权利要求5所述的IO总线之间的0切换冗余系统，其特征在于，每个所述模块通过序号建立冗余数据过滤窗口，实现重复序号的数据包丢弃操作。
9.根据权利要求8所述的IO总线之间的0切换冗余系统，其特征在于，通过将储存深度设置为256bit、将储存位宽设置为序号位宽32bit来建立所述冗余数据过滤窗口的储存区域，将收到的数据包内的所述源地址作为读写地址，将对应源地址的所述冗余数据过滤窗口作为读写数据，实现重复数据无需再一次接受。
...【技术特征摘要】
1.一种io总线之间的0切换冗余系统，其特征在于，包括：若干机架、主控制模块、若干通讯模块、若干io模块、若干blvds总线和若干lvds总线；
2.根据权利要求1所述的io总线之间的0切换冗余系统，其特征在于，每个所述blvds总线负责对应所述机架内的io总线数据传输，所述lvds总线负责所述机架之间的数据传输。
3.根据权利要求1所述的io总线之间的0切换冗余系统，其特征在于，所述主控制模块负责整体数据传输权限控制，给所有所述通讯模块以及所述io模块分配对应的节点地址；
4.根据权利要求1所述的io总线之间的0切换冗余系统，其特征在于，第一路所述lvds总线将所述主控制模块或所述通讯模块的lvds总线发送端和下一个所述主控制模块或所述通讯模块的lvds总线接收端按照顺时针方向依次连接，形成一组顺时针环形网络结构；第二路所述lvds总线将所述主控制模块或所述通讯模块的lvds总线发送端和下一个所述主控制模块或所述通讯模块的lvds总线接收端按照逆时针方向依次连接，形成一组逆时针环形网络结构。
5.根据权利要求4所述的io总线之间的0切换冗余系统，其特征在于，所述io总线数据通过所述b...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈银桃，王雅莉，王坤皇，章维，孙杭，
申请(专利权)人：中控技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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