CN112615761B - 一种总线监控系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种总线监控系统，总线上挂接有多个节点设备，每一节点设备包括第一电源装置及与总线连接的收发器装置，该总线监控系统包括设于每一节点设备上的监控装置及开关装置，开关装置设于第一电源装置和收发器装置之间，其中监控装置，用于检测收发器装置在非发送阶段是否处于异常发送状态，若是，控制开关装置关断，以使收发器装置断电，不再向总线发送数据。本申请能够控制收发器装置的供电，当节点设备出现故障时，控制收发器装置断电，从而保证收发器装置不会给总线乱发数据，进而避免了故障的节点设备长时间占用总线，使总线瘫痪的情况发生，提高了总线通信的可靠性。

Description

一种总线监控系统

技术领域

本申请涉及工业控制领域，特别涉及一种总线监控系统。

背景技术

485总线是一种很常见的工业总线，总线上挂接的设备很多，当其上挂接的任意一个设备出现故障时，该故障设备可能会向总线乱发数据，占用总线，从而导致总线瘫痪，影响总线上其他设备的数据交互，降低了总线通信的可靠性，目前还没有一种可以防止设备故障引起总线瘫痪的方案。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种总线监控系统，能够控制收发器装置的供电，当节点设备出现故障时，控制收发器装置断电，从而保证收发器装置不会给总线乱发数据，进而避免了故障的节点设备长时间占用总线，使总线瘫痪的情况发生，提高了总线通信的可靠性。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种总线监控系统，总线上挂接有多个节点设备，每一所述节点设备包括第一电源装置及与所述总线连接的收发器装置，该总线监控系统包括设于每一所述节点设备上的监控装置及开关装置，所述开关装置设于所述第一电源装置和所述收发器装置之间，其中：

所述监控装置，用于检测所述收发器装置在非发送阶段是否处于异常发送状态，若是，控制所述开关装置关断，以使所述收发器装置断电，不再向所述总线发送数据。

优选的，所述监控装置包括：

控制器，用于检测所述收发器装置在非发送阶段是否处于异常发送状态，若否，发送脉冲信号，若是，停止发送所述脉冲信号；

转换模块，用于当接收到所述脉冲信号，输出高电平信号控制所述开关装置导通，还用于当未接收到所述脉冲信号，输出低电平信号控制所述开关装置关断。

优选的，所述转换模块为单稳态多谐振荡器。

优选的，所述控制器通过双向引脚与所述收发器装置的发送使能引脚连接，所述异常发送状态为长发状态或异常的断续发送状态；

相应的，所述控制器具体用于：

获取所述发送使能引脚的引脚信号，在非发送阶段，若所述引脚信号持续为高电平信号，且持续时间超过最大报文发送时间，则判定所述收发器装置处于所述长发状态；

或，

获取所述发送使能引脚的引脚信号，在所述非发送阶段，若所述引脚信号持续为高电平信号，且持续时间小于或等于所述最大报文发送时间，则判定所述收发器装置处于所述异常的断续发送状态。

优选的，所述收发器装置包括第一收发器和第二收发器；

所述控制器通过第一双向引脚与所述第一收发器的发送使能引脚连接；

所述控制器通过第二双向引脚与所述第二收发器的发送使能引脚连接。

优选的，该总线监控装置还包括：

设于所述收发器装置的接口处的限流电阻。

优选的，该总线监控装置还包括：

一端与所述收发器装置的接收使能引脚连接、另一端接地的第一下拉电阻。

优选的，该总线监控装置还包括：

一端与所述收发器装置的发送使能引脚连接、另一端接地的第二下拉电阻；

一端与所述收发器装置的接收器输出引脚连接、另一端与第二电源装置连接的第一上拉电阻；

一端与所述收发器装置的发驱动器输入引脚连接、另一端与所述第二电源装置连接的第二上拉电阻。

本申请提供了一种总线监控系统，节点设备与总线连接的收发器装置供电可控，在正常情况下，监控装置控制开关装置导通，以便电源装置给收发器的供电，完成节点设备与总线正常的数据交互，当节点设备出现故障时，监控装置控制开关装置断开，以使收发器装置断电，从而保证收发器装置不会给总线乱发数据，进而避免了故障的节点设备长时间占用总线，使总线瘫痪的情况发生，提高了总线通信的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供的一种总线监控系统的结构示意图；

图2为本申请所提供的一种开关装置的结构示意图；

图3为本申请所提供的一种单稳态多谐振荡器的结构示意图；

图4为本申请所提供的一种收发器装置的结构示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种总线监控系统，能够控制收发器装置的供电，当节点设备出现故障时，控制收发器装置断电，从而保证收发器装置不会给总线乱发数据，进而避免了故障的节点设备长时间占用总线，使总线瘫痪的情况发生，提高了总线通信的可靠性。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参照图1，图1为本申请所提供的一种总线监控系统的结构示意图，该总线监控系统包括设于每一节点设备上的监控装置1及开关装置2，开关装置2设于第一电源装置3和收发器装置4之间，其中：

监控装置1，用于检测收发器装置4在非发送阶段是否处于异常发送状态，若是，控制开关装置2关断，以使收发器装置4断电，不再向总线发送数据。

具体的，参照图1所示，每条总线上挂接有多个节点设备，每个节点设备中均包括监控装置1、开关装置2、第一电源装置3和收发器装置4，收发器装置4与总线连接，总线具体可以为485总线，开关装置2设于第一电源装置3和收发器装置4之间，用于导通/切断收发器装置4的供电支路，从而使收发器装置4供电可控。

本实施例中，监控装置1用于检测收发器装置4在非发送阶段是否处于异常发送状态，若否，则说明节点设备正常，控制开关装置2闭合，由第一电源装置3为收发器装置4供电，收发器装置4正常工作，若是，则控制开关装置2断开，从而断开收发器装置4的供电，进而保证收发器装置4不会给总线乱发数据，避免收发器装置4长时间占用总线，导致总线崩溃。

作为一种优选的实施例，监控装置1包括：控制器11，用于检测收发器装置4在非发送阶段是否处于异常发送状态，若否，发送脉冲信号，若是，停止发送脉冲信号，还包括转换模块12，用于当接收到脉冲信号，输出高电平信号控制开关装置2导通，还用于当未接收到脉冲信号，输出低电平信号控制开关装置2关断。其中，异常发送状态为长发状态或异常的断续发送状态，在非发送阶段，若引脚信号持续为高电平信号，且持续时间超过最大报文发送时间，则判定收发器装置处于长发状态；在非发送阶段，若该引脚信号持续为高电平信号，且持续时间小于或等于最大报文发送时间，则判定收发器装置处于异常的断续发送状态。

其中，控制器11具体可以为节点设备中的MCU，通过MCU检测收发器装置4在非发送阶段是否处于异常发送状态，具体可以检测收发器装置4的发送使能引脚DE引脚是否被拉高，若否，MCU不间断发送脉冲信号(如1ms脉冲)，通过转换模块12对脉冲信号进行转换，将其转换为高电平信号，控制开关装置2导通。具体的，当MCU检测到收发器装置4的DE引脚被拉高，停止发送脉冲信号，即MCU与转换模块12连接的引脚被强制置成高或低电平时，也即转换模块12不会接受到跳变的信号时，转换模块12会输出低电平信号控制开关装置2断开，使收发器装置4断电，避免收发器装置4给总线乱发数据，考虑到MCU损坏后引脚发送固定脉冲的可能性很小，这样就能够避免MCU自身损坏使收发器装置4出现长发报文的现象。

进一步的，本实施例中的各模块间采用冗余双网(A/B网)进行通信，以提高监控的可靠性。为了使双网的控制不存在耦合，采用独立控制双网，包括电源控制、发送控制。开关装置2可以选择常开开关，在MCU上电自检完成后，闭合开关装置2，开关装置2可以选用开关芯片，其结构示意图参照图2所示。

具体的，本实施例中，转换模块12可以选用单稳态多谐振荡器，如SN74LV125，单稳态多谐振荡器把MCU的脉冲信号转换成电平信号来控制收发器装置4的供电，单稳态多谐振荡器的电路结构参照图3所示，收发器装置4具体可以为485芯片，其电路结构参照图4所示。

在正常工作情况下，对于A网来说，MCU向单稳态多谐振荡器发出DP_CLK_A脉冲信号，这时，单稳态多谐振荡器在1Q引脚则产生高电平的DP_SWITCH_A信号，连接到开关装置2。当DP_SWITCH_A信号为高电平，A网收发器装置4的开关装置2处于闭合状态，收发器装置4正常工作，B网同理。如果A网在非发送状态时读取收发器装置4的DE引脚的信号为高电平，则MCU停止发出跳变的DP_CLK_A信号，由于DP_CLK_A信号不发生信号跳变，单稳态多谐振荡器则输出低电平的DP_SWITCH_A信号，当DP_SWITCH_A信号为低电平时，A网的开关装置2断开，收发器装置4停止工作，这样可以有效的切除故障。

进一步的，在热复位的情况下，保持收发器装置4的电源切除状态，只有冷复位(比如重新插拔模块)，才能清除保存的收发器装置4的电源切除状态，重新诊断故障及切除故障。

可见，本实施例中，节点设备与总线连接的收发器装置供电可控，在正常情况下，监控装置控制开关装置导通，以便电源装置给收发器的供电，完成节点设备与总线正常的数据交互，当节点设备出现故障时，监控装置控制开关装置断开，以使收发器装置断电，从而保证收发器装置不会给总线乱发数据，进而避免了故障的节点设备长时间占用总线，使总线瘫痪的情况发生，提高了总线通信的可靠性。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，控制器11通过双向引脚与收发器装置4的发送使能引脚连接；

相应的，控制器11具体用于：

获取发送使能引脚的引脚信号，在非发送阶段，若引脚信号为高电平信号，则判定收发器装置4处于异常发送状态。

具体的，为避免收发器装置4的发送使能引脚DE引脚被拉高，导致长发故障，使得485总线瘫痪的情况，本实施例把MCU与收发器装置4的DE引脚直接相连的引脚，设置为双向引脚，即OD门，这样可以直接读取DE引脚信号，提高监控的可靠性。

作为一种优选的实施例，收发器装置4包括第一收发器和第二收发器；

控制器11通过第一双向引脚与第一收发器的发送使能引脚连接；

控制器11通过第二双向引脚与第二收发器的发送使能引脚连接。

具体的，对冗余总线的两片485芯片的DE引脚采用单独的GPIO口进行控制可以降低故障同时发生故障的风险。

作为一种优选的实施例，该总线监控装置1还包括：

设于收发器装置4的接口处的限流电阻。

具体的，参照图4所示，在485芯片总线接口(A\B管脚)处增加限流电阻RS1和RS2可以隔离其它节点设备或总线故障对本节点设备的影响，同时也可消除本节点设备故障时对总线其它节点设备的影响。

作为一种优选的实施例，该总线监控装置1还包括：

一端与收发器装置4的接收使能引脚连接、另一端接地的第一下拉电阻R3。

具体的，参照图4所示，通过第一下拉电阻R3将485芯片的接收使能引脚直接下拉，使接收一直处在使能状态，这样485芯片不仅能够实时接收总线的数据，而且还能够接收自己发送的数据，进而能够为诊断提供硬件基础。

作为一种优选的实施例，该总线监控装置1还包括：

一端与收发器装置4的发送使能引脚连接、另一端接地的第二下拉电阻R4；

一端与收发器装置4的接收器输出引脚连接、另一端与第二电源装置连接的第一上拉电阻R1；

一端与收发器装置4的发驱动器输入引脚连接、另一端与第二电源装置连接的第二上拉电阻R2。

具体的，在节点设备上电过程中，MCU的IO口处于悬空状态，这样485电路的控制也处在未知状态，可能导致485电路向总线上发送乱码现象，影响其他节点设备的通信。为防止此种情况发生，本实施例在485芯片的控制端和数据端分别接上拉电阻和下拉电阻，同时把接收使能引脚和发送使能引脚分开处理也是为了降低故障同时发生故障的风险。

综上所述，采用本申请的方案，节点设备的收发器装置4供电可控。在正常情况下，MCU不间断发脉冲信号(如1ms脉冲)，MCU的脉冲信号通过单稳态多谐振荡器芯片电路转换成电平信号，用于控制开关装置2的通断，从而控制收发器装置4的供电。MCU发脉冲时，多谐振荡器芯片电路转换成的电平信号维持在有效状态，使能485收发器的供电，当异常时MCU停止发脉冲，即MCU管脚被强制置成高或低电平时，收发器会断电，不会给总线乱发数据。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种总线监控系统，总线上挂接有多个节点设备，每一所述节点设备包括第一电源装置及与所述总线连接的收发器装置，其特征在于，该总线监控系统包括设于每一所述节点设备上的监控装置及开关装置，所述开关装置设于所述第一电源装置和所述收发器装置之间，其中：

所述监控装置，用于检测所述收发器装置在非发送阶段是否处于异常发送状态，若是，控制所述开关装置关断，以使所述收发器装置断电，不再向所述总线发送数据；

所述监控装置包括：

控制器，用于检测所述收发器装置在非发送阶段是否处于异常发送状态，若否，发送脉冲信号，若是，停止发送所述脉冲信号；

转换模块，用于当接收到所述脉冲信号，输出高电平信号控制所述开关装置导通，还用于当未接收到所述脉冲信号，输出低电平信号控制所述开关装置关断；

所述控制器通过双向引脚与所述收发器装置的发送使能引脚连接，所述异常发送状态为长发状态或异常的断续发送状态；

相应的，所述控制器具体用于：

获取所述发送使能引脚的引脚信号，在非发送阶段，若所述引脚信号持续为高电平信号，且持续时间超过最大报文发送时间，则判定所述收发器装置处于所述长发状态；

或，

获取所述发送使能引脚的引脚信号，在所述非发送阶段，若所述引脚信号持续为高电平信号，且持续时间小于或等于所述最大报文发送时间，则判定所述收发器装置处于所述异常的断续发送状态。

2.根据权利要求1所述的总线监控系统，其特征在于，所述转换模块为单稳态多谐振荡器。

3.根据权利要求1所述的总线监控系统，其特征在于，所述收发器装置包括第一收发器和第二收发器；

所述控制器通过第一双向引脚与所述第一收发器的发送使能引脚连接；

所述控制器通过第二双向引脚与所述第二收发器的发送使能引脚连接。

4.根据权利要求1所述的总线监控系统，其特征在于，该总线监控装置还包括：

设于所述收发器装置的接口处的限流电阻。

5.根据权利要求1所述的总线监控系统，其特征在于，该总线监控装置还包括：

一端与所述收发器装置的接收使能引脚连接、另一端接地的第一下拉电阻。

6.根据权利要求5所述的总线监控系统，其特征在于，该总线监控装置还包括：

一端与所述收发器装置的发送使能引脚连接、另一端接地的第二下拉电阻；

一端与所述收发器装置的接收器输出引脚连接、另一端与第二电源装置连接的第一上拉电阻；

一端与所述收发器装置的发驱动器输入引脚连接、另一端与所述第二电源装置连接的第二上拉电阻。

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