CN114137884A - 一种总线设备系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种总线设备系统，涉及设备控制技术领域。该系统包括：电源、主机、至少一个从机、至少一个下挂设备、电力总线；电源与主机的电源输入端连接，主机的电源输出端通过电力总线连接至少一个从机，以使得主机通过电力总线向至少一个从机读写数据；每个从机与一个下挂设备磁耦合隔离连接，以对一个下挂设备进行访问控制。提高了控制数据的可靠性，抗干扰能力强，确保了从机连接下挂设备的安全性，能适应多种工作环境。

Description

一种总线设备系统

技术领域

本发明涉及设备控制技术领域，具体而言，涉及一种总线设备系统。

背景技术

现场总线是一种工业数据总线，通过现场总线可使工业现场的显示设备、控制设备、执行设备等设备之间连接，可实现设备之间的数字通信、数字控制。由于其简单实用的特性，工业界现已大量使用。

但是，现有技术中的总线的长度过长，且受到工作环境的影响较大，这些因素都会对现场输入/输出端产生干扰，而对现场输入/输出端产生的干扰严重影响数据的可靠性。并且现有的现场输入/输出端接口容易接错线，会导致损坏设备。此外，主机端与访问端未隔离，产生的干扰较大，欠缺安全性。

因此，亟需一种安全可靠的总线设备。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种总线设备系统，以解决现有技术中设备控制安全性、可靠性较低等问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供一种总线设备系统，包括：电源、主机、至少一个从机、至少一个下挂设备、电力总线；

所述电源与所述主机的电源输入端连接，所述主机的电源输出端通过所述电力总线连接所述至少一个从机，以使得所述主机通过所述电力总线向所述至少一个从机读写数据；

每个从机与一个下挂设备磁耦合隔离连接，以对所述一个下挂设备进行访问控制。

可选地，所述电源输入端包括：两个电源输入端，所述主机包括：第一处理单元、第一电压转换单元、总线电压控制单元，以及总线输出使能单元；所述第一电压转换单元连接一个电源输入端，以通过所述第一电压转换单元对所述一个电源输入端输入的电压进行电压转换后，为所述第一处理单元提供供电电压；

所述两个电源输入端均连接所述总线电压控制单元的输入端，所述总线电压控制单元的输出端连接所述总线输出使能单元的输入端，以通过所述总线电压控制单元为所述总线输出使能单元提供输入电压；

所述第一处理单元的输入输出端还连接所述总线输出使能单元的控制端，以使得所述第一处理单元通过输出的输入输出信号控制所述总线输出使能单元向所述电力总线上交替提供两种不同的电压，以在所述电力总线上形成频移键控载波信号作为下行数据；

所述总线输出使能单元的输出端为所述主机的电源输出端。

可选地，所述主机还包括：总线电流采样单元，所述总线电流采样单元的输入端连接所述总线输出使能单元，以对所述电力总线进行电流采样；

所述总线电流采样单元还连接所述第一处理单元的模数转换端，以使得所述第一处理单元对采样到的总线电流进行模数转换后，确定所述电力总线上传输的上行数据。

可选地，所述第一处理单元的脉冲宽度调制输出端连接所述总线电压控制单元，以使得所述第一处理单元通过输出的脉冲宽度调制信号控制所述总线电压控制单元周期性地在所述两个电源输入端的输入电压对应的数据位之前增加空闲位，使得所述每个从机对所述电力总线上的信号进行周期性检测。

可选地，所述每个从机包括：第二处理单元、第一整流单元、第二电压转换单元、驱动单元、从机接口端；所述第一整流单元的输入端连接所述电力总线，所述第一整流单元的输出端连接所述第二电压转换单元的输入端，所述第二电压转换单元的第一输出端连接所述第二处理单元的电源端，所述第二电压转换单元的第二输出端连接所述驱动单元的输入端，所述驱动单元的输出端连接所述从机接口端；

每个下挂设备包括：第三处理单元、下挂接口端、第二整流单元、第三电压转换单元以及输入输出模块；所述从机接口端和所述下挂接口端构成从机和下挂设备之间磁耦合隔离连接；所述下挂接口端连接所述第二整流单元的输入端，所述第二整流单元的输出端连接所述第三电压转换单元的输入端，所述第三电压转换单元的第一输出端连接所述第三处理单元的电源端；所述第三电压转换单元的第二输出端还连接所述输入输出模块。

可选地，所述每个从机还包括：第一总线负载控制单元、脉冲宽度调制控制单元；所述第一总线负载控制单元的输入端连接所述第二处理单元的第一脉冲宽度调制输出端，所述第一总线负载控制单元的输出端连接所述第一整流单元的输出端；

所述脉冲宽度调制控制单元的输入端连接所述第二处理单元的第二脉冲宽度调制输出端，所述脉冲宽度调制控制单元的输出端连接所述驱动单元的控制端。

可选地，所述每个从机还包括：第一交流采样单元、电流采样单元以及电压检测单元；所述第一交流采样单元的输入端连接所述第二电压转换单元的输入端，所述第一交流采样单元的输出端连接所述第二处理单元的定时器端；

所述电流采样单元的输入端连接所述第二电压转换单元的输出端，所述电流采样单元的输出端连接所述第二处理单元的第一模数转换端；

所述电压检测单元的输入端连接所述从机接口端，所述电压检测单元的输出端连接所述第二处理单元的第二模数转换端。

可选地，所述每个下挂设备还包括：第二交流采样单元、比较器以及第二总线负载控制单元；所述第二交流采样单元的输入端连接所述下挂接口端，所述第二交流采样单元的输出端通过所述比较器连接所述第三处理单元的定时器端，所述第二处理单元的脉冲宽度调制输出端通过所述第二总线负载控制单元连接所述第二整流单元的输出端。

可选地，所述从机接口端包括：第一磁芯、缠绕所述第一磁芯的初级绕组；所述下挂接口端包括：第二磁芯、缠绕所述第二磁芯的次级绕组；

所述第一磁芯和所述第二磁芯用于所述从机接口端和所述下挂接口端组在一起时形成磁耦合隔离连接。

可选地，所述从机接口端还包括：第一接口保护环，所述第一磁芯和所述初级绕组设置在所述第一接口保护环内；

所述下挂接口端还包括：第二接口保护环，所述第二磁芯和所述次级绕组设置在所述第二接口保护环内。

本申请实施例提供的一种总线设备系统，该系统包括：电源、主机、至少一个从机、至少一个下挂设备、电力总线；电源与主机的电源输入端连接，主机的电源输出端通过电力总线连接至少一个从机，以使得主机通过电力总线向至少一个从机读写数据；每个从机与一个下挂设备磁耦合隔离连接，以对一个下挂设备进行访问控制。磁耦合隔离式供电与数据传输，使得电能和信号都可传递，且在现场可快速进行拆分与结合，且避免了现场接口容易接错线损坏设备，提高了控制数据的可靠性，抗干扰能力强，确保了从机连接下挂设备的安全性，能适应多种工作环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种总线设备系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种主机的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种主机的电路原理示意图；

图4为本申请实施例提供的一种从机以及下挂设备的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种从机以及下挂设备的电路原理示意图；

图6为本申请实施例提供的一种从机接口端以及下挂接口端的切面立体示意图；

图7为本申请实施例提供的一种从机接口端的立体示意图；

图8为本申请实施例提供的一种下挂接口端的立体示意图。

图标：100-电源，200-主机，300-从机，400-下挂设备，500-电力总线，201-第一处理单元，202-第一电压转换单元，203-总线控制单元，204-总线输出使能单元，205-总线电流采样单元，301-第二处理单元，302-第一整流单元，303-第二电压转换单元，304-驱动单元，305-从机接口端，306-第一总线负载控制单元，307-脉冲宽度调制控制单元，308-第一交流采样单元，309-电流采样单元，310-电压检测单元，401-第三处理单元，402-下挂接口端，403-第二整流单元，404-第三电压转换单元，405-输入输出模块，406-第二交流采样单元，407-比较器，408-第二总线负载控制单元，1-第一磁芯，2-初级绕组，3-第二磁芯，4-次级绕组，5-第一接口保护环，6-第二接口保护环，7-定位条，8-定位槽，9-连接环。

具体实施方式

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。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

为提高总线设备的安全性、可靠性，本申请的方案中，提供一种总线设备系统，通过对设备之间的连接方式进行设置，使得总线设备能适应多种自然环境，使得总线设备之间的数据传输抗干扰能力强。

如下先通过具体示例，对本申请实施例所提供的总线设备系统进行解释说明。图1为本申请实施例提供的一种总线设备系统的结构示意图。如图1所示，该总线设备系统包括：电源100、主机200、至少一个从机300、至少一个下挂设备400、电力总线500。

电源100与主机200的电源100输入端连接，主机200的电源100输出端通过电力总线500连接至少一个从机300，以使得主机200通过电力总线500向至少一个从机300读写数据；每个从机300与一个下挂设备400磁耦合隔离连接，以对一个下挂设备400进行访问控制。其中，电力总线500为两条电力总线。

电源100通过与主机200的电源100输入端连接，以向主机200供电。示例地，电源100可以为双电压电源，双电压电源可以输出两种不同的电压，进而将该两种不同的电压连续交替输出至主机200。

主机200的电源100输出端通过电力总线500连接至少一个从机300，由于双电压电源100可以输出两种不同的电压，则主机200的电源100输出端通过两条电力总线500连接至少一个从机300，可以向至少一个从机300提供两种不同的电压，一条电力总线500传输V+，另一条电力总线500传输V-，既可以通过电力总线500向至少一个从机300供电，也可以根据电力总线500上的电压信号和/或电流信号向至少一个从机300读写数据。

每个从机300与一个下挂设备400磁耦合隔离连接，工作状态需要连接时，通过磁耦合隔离连接使得从机300与下挂设备400实现电力连接，从机300可以向下挂设备400供电，而输入至从机300的电压是两种不同的电压，则从机300也向下挂设备400输出两种不同的电压，以对一个下挂设备400进行访问控制。非工作状态时，可将每个从机300与一个下挂设备400分离。

以此，下挂设备400通过从机300实时获取主机200的控制数据，总机也可通过从机300实时获取下挂设备400的反馈数据。

综上，本申请实施例提供的一种总线设备系统，该总线设备系统包括：电源、主机、至少一个从机、至少一个下挂设备、电力总线。通过主机通过电力总线控制从机，从机通过磁耦合隔离连接控制下挂设备，主机也获取到下挂设备的反馈数据。磁耦合隔离式供电与数据传输，使得电能和信号都可传递，且在现场可快速进行拆分与结合，且避免了现场接口容易接错线损坏设备，提高了控制数据的可靠性，抗干扰能力强，确保了从机连接下挂设备的安全性，能适应多种工作环境。

在上述图1的基础上，本申请实施例提供的总线设备系统还包括：上位机，上位机与主机200的外部通信接口端连接，以使得上位机向主机200读写数据。示例地，上位机与主机200的外部通信接口端以串口/以太网的方式连接，上位机可以向主机200发送控制数据，也可以通过访问主机200寄存器以读取下挂设备400的反馈数据。

此外，整个总线设备系统中的通信包括对外通信与内部通信。内部通信为主机200实时从下挂设备400端刷新主机寄存器里的数据，对于DO/AO则实时将寄存器里的数据刷新到下挂设备端；对外通信为主机200提供对外标准Modbus接口，上位机通过访问主机200寄存器来读取下挂设备400端信息。

内部通信协议参考modbus协议(串行通信协议)，其中，地址范围改为2个字节来表示，其它与modbus协议通用；由于从机300可能超过127个，因此地址范围可改为2个字节来表示，使得从机数量最大支持到65535个。

在图1的基础上，本申请实施例还提供了总线设备系统中的一种主机，图2为本申请实施例提供的一种主机的结构示意图，图3为本申请实施例提供的一种主机的电路原理示意图。如图2、图3所示，主机200的电源输入端包括：两个电源输入端，主机200包括：第一处理单元201、第一电压转换单元202、总线控制单元203，以及总线输出使能单元204。

第一电压转换单元202的一端连接一个电源输入端，第一电压转换单元202的另一端连接第一处理单元201，以通过第一电压转换单元202对一个电源输入端输入的电压进行电压转换后，为第一处理单元201提供供电电压，使得第一处理单元201的输入电压高于输出电压。该第一处理单元201例如可以为MCU(Microcontroller Unit)。该电路图中的Q1用于控制电力总线500是否供电，即控制电力总线500导通或关断，在工作状态时，控制Q1导通，在非工作状态时，控制Q1关断。

两个电源输入端均连接总线控制单元203的输入端，总线控制单元203的输出端连接总线输出使能单元204的输入端，以通过总线控制单元203为总线输出使能单元204提供输入电压；总线输出使能单元204的输出端为主机200的电源输出端。总线控制单元203中的Q2用于控制总线电压。示例地，Q2导通时总线电压为V2，Q2关断时总线电压为V1。需要说明的是，Q2的作用是工作状态时控制总线电压，因此必须保证Q1导通。

第一处理单元201的输入输出端还连接总线输出使能单元204的控制端，以使得第一处理单元201通过输出的输入输出信号控制总线输出使能单元204向电力总线500上交替提供两种不同的电压，以在电力总线500上形成频移键控载波信号作为下行数据。

继续参照上述图2、图3，主机200还包括：总线电流采样单元205。

总机电流采样单元205的输入端连接总线输出使能单元204的输入端，以对电力总线500进行电流采样；总机电流采样单元205还连接第一处理单元201的模数转换端，以使得第一处理单元201对采样到的总线电流进行模数转换后，确定电力总线500上传输的上行数据。该电路图中的R7用于采样检测总线电流，主机200通过第一处理单元201的模数转换端获取R7上的电流，进而通过R7上的脉冲电压波动得到从机300数据。

示例地，频移键控载波信号有两个频率f1和f2,其中，f1代表数字0，f2代表数字1；数据下行时，频移键控载波信号中的0/1可供从机300解析下行数据；数据上行时，在约定的总线电压变化边沿时间窗口内，主机200采集到相应的频移键控载波信号，获得从机300返回的数据也是0/1。

此外，该电路中的Q13用于在电力总线500断电的情况下导通，在电力总线500断电的情况下，将电力总线500输出端短路连接，避免电力总线500产生的感应电压干扰主机200。

继续参照上述图2、图3，第一处理单元201的脉冲宽度调制输出端连接总线控制单元203，以使得第一处理单元201通过输出的脉冲宽度调制信号控制总线控制单元203，周期性地在两个电源输入端的输入电压对应的数据位之前增加空闲位，以通过增加空闲位将两个电源输入端的输入电压对应的数据位隔离开，使得每个从机300对电力总线500上的信号进行周期性检测。

示例地，主机200采用频移键控载波信号作为下行数据，在两个频率数据位0和1基础上再加一个空闲位，该空闲位为一个固定的电平，置于发送的数据位之前，主机200驱动第一处理单元201输出周期变化的方波，在电力总线500上形成对应的波形。

综上，本申请实施例提供的总线设备系统中的一种主机，第一处理单元通过控制总线电压控制单元输出两种不同的电压，采用频移键控载波信号作为下行数据，向从机发送下行数据；并通过总线电流采样单元对电力总线进行电流采样，获取从机的上行数据，还在两个电源输入端的输入电压对应的数据位之前增加空闲位，使得每个从机对电力总线上的信号进行周期性检测。从而精准地实现了对从机的控制，以及获取从机的反馈数据，提高了数据的可靠性。

在图1的基础上，本申请实施例还提供了总线设备系统中的一种从机以及下挂设备，图4为本申请实施例提供的一种从机以及下挂设备的结构示意图，图5为本申请实施例提供的一种从机以及下挂设备的电路原理示意图。如图4、图5所示，每个从机300包括：第二处理单元301、第一整流单元302、第二电压转换单元303、驱动单元304、从机接口端305；每个下挂设备400包括：第三处理单元401、下挂接口端402、第二整流单元403、第三电压转换单元404以及输入输出模块405。

第一整流单元302的输入端连接电力总线500，通过电力总线500连接主机200的电源输出端，获取主机200的供电，并对主机200输出的电流进行整流处理,检测下行数据中的频移键控载波信号,例如，有两个频率0和1，解调出主机200向从机300发送的下行数据或指令内容。第一整流单元302的输出端连接第二电压转换单元303的输入端，以将整流之后的运行电流传输至第二电压转换单元303。

第二电压转换单元303的第一输出端连接第二处理单元301的电源端，以通过第二电压转换单元303对第一整流单元302的输出端输入的电压进行电压转换后向第二处理单元301供电。

第二电压转换单元303的第二输出端连接驱动单元304的输入端，以向驱动单元304供电，驱动单元304的输出端连接从机接口端305。从机接口端305和下挂接口端402构成从机300和下挂设备400之间磁耦合隔离连接，从机接口端305和下挂接口端402之间磁耦合隔离连接形成一个隔离变压器，通过该隔离变压器向下挂设备400供电，即通过驱动隔离变压器，使得在下挂接口端402产生感应电压。从机300通过改变驱动单元304中Q5、Q9的驱动频率，以在隔离变压器上形成频移键控载波信号作为下行数据，下发至下挂设备400。示例地，驱动单元304可以为推挽式驱动、单绕组脉冲驱动、半桥驱动、全桥驱动等。

下挂接口端402连接第二整流单元403的输入端，第二整流单元403获取从机300的供电，并对从机300输出的电流进行整流处理，检测下行数据中的频移键控载波信号，解调出主机200向从机300发送的下行数据或指令内容。

第二整流单元403的输出端连接第三电压转换单元404的输入端，以将整流之后的运行电流传输至第三电压转换单元404。第三电压转换单元404的第一输出端连接第三处理单元401的电源端，以通过第三电压转换单元404对第二整流单元403的输出端输入的电压进行电压转换后向第三处理单元401供电。第三电压转换单元404的第二输出端还连接输入输出模块405，向输入输出模块405供电。示例地，输入输出模块405可以为模拟量输入模块(AI，Analog Input)、模拟量输出模块(AO，Analog Output)、数字量输入模块(DI，DigitalInput)、数字量输出模块(DO，Digital Output)、电压互感器(PT、PotentialTransformer)。

继续参照上述图4、图5，每个从机300还包括：第一总线负载控制单元306、脉冲宽度调制控制单元307。

第一总线负载控制单元306的输入端连接第二处理单元301的第一脉冲宽度调制输出端，第一总线负载控制单元306的输出端连接第一整流单元302的输出端，以控制总线的负载。第一总线负载控制单元306中的Q6为负载控制开关，Q6导通时增加负载，关断时减小负载，可以通过控制Q6的通断以改变从机300消耗电流形成负载脉冲。当从机300要向主机200发送上行数据时，可在约定的频率变化时间窗口内，通过控制Q6的通断，进而控制从机300内部消耗电流的大小，引起主机200输出电流的变化，主机200采集到相应的变化情况，获得从机300返回的上行数据，上行数据为频移键控载波信号的形式，返回的上行数据是0或1，主机200根据上行数据得到从机300反馈的实际内容。

脉冲宽度调制控制单元307的输入端连接第二处理单元301的第二脉冲宽度调制输出端，脉冲宽度调制控制单元307的输出端连接驱动单元304的控制端，以控制脉冲宽度，改变脉冲频率。基于脉冲宽度调制控制单元307，第二处理单元301可通过两路互补的脉冲方波驱动隔离变压器，通过改变脉冲频率，将下行数据以频移键控载波信号的形式调制在驱动单元304上。

继续参照上述图4、图5，每个从机300还包括：第一交流采样单元308、电流采样单元309以及电压检测单元310。

第一采样交流单元308的输入端连接第二电压转换单元303的输入端，以对从机300电流进行交流采样，第一采样交流单元308的输出端连接第二处理单元301的定时器端。第一采样交流单元308与第二处理单元301还连接有滤波放大单元。

第一采样交流单元308中的C1与R9完成电力总线500交流信号采样，且组成一个高通滤波器。第一采样交流单元308采集到电力总线500交流信号后，经过滤波放大单元中的U3得到与输入信号频率相同、电压放大的波形，即输出等频率高电平的频移键控载波信号。第二处理单元301获取到等频率高电平方波的频移键控载波信号，通过对其解析，得到主机200传输的下行数据内容或指令。

电流采样单元309的输入端连接第二电压转换单元303的输出端，以对从机300电流进行交流采样，电流采样单元309的输出端连接第二处理单元301的第一模数转换端。电流采样单元309采集通过连接第二电压转换单元303的输出端，采集从机300输出电流的变化情况，得到下挂设备400发送的上行数据。即通过第二处理单元301的第一模数转换端获取从机300输出电流，进而获取电流采样电阻R10上的脉冲电压，得到下挂设备400发送的上行数据。可选地，电流采样电阻R10的采样值还可以经过比较器后形成相应的方波，传输至第二处理单元301的定时器端，再通过定时读取每位上的高低电平获取下挂设备400发送的上行数据。

电压检测单元310的输入端连接从机接口端305，电压检测单元310的输出端连接第二处理单元301的第二模数转换端。第二处理单元301在对驱动单元304进行驱动时，当驱动单元304中的Q5或Q9一个导通另一个未导通时，电压检测单元310检测未导通端的电压，实时检测驱动单元304是否正常工作。

继续参照上述图4、图5，每个下挂设备400还包括：第二交流采样单元406、比较器407以及第二总线负载控制单元408。

第二交流采样单元406的输入端连接下挂接口端402，以对从机300电流进行交流采样，第二交流采样单元406的输出端通过比较器407连接第三处理单元401的定时器端。第二交流采样单元406采集R18、R20上的电流，得到R18、R20上的电压，完成采样后，经过U8得到与输入信号频率相同、电压放大的波形，即输出等频率高电平的频移键控载波信号。第三处理单元401获取到等频率高电平方波的频移键控载波信号，通过对其解析，得到从机300传输的下行数据内容或指令。

第二处理单元301的脉冲宽度调制输出端通过第二总线负载控制单元408连接第二整流单元403的输出端。

第二总线负载控制单元408的输出端连接第二整流单元403的输出端，以控制总线的负载。第二总线负载控制单元408中的Q10为负载控制开关，Q10导通时增加负载，关断时减小负载，可以通过控制Q10的通断以改变下挂设备400消耗电流形成负载脉冲。当下挂设备400要向从机300发送上行数据时，可在约定的频率变化时间窗口内，通过控制Q10的通断，进而控制下挂设备400内部消耗电流的大小，引起从机300输出电流的变化，从机300采集到相应的变化情况，获得下挂设备400返回的上行数据，上行数据为频移键控载波信号的形式，返回的上行数据是0或1，从机300根据上行数据得到下挂设备400反馈的实际内容。

综上，本申请实施例提供的一种从机以及下挂设备，从机与下挂设备通过磁耦合隔离连接，使得电能和信号都可传递，且在现场可快速进行拆分与结合，且避免了现场接口容易接错线损坏设备，并以频移键控载波信号作为下行数据或上行数据，使得主机通过从机精准地实现对下挂设备的控制，提高了数据传输的安全性。

在图4的基础上，本申请实施例还提供了总线设备系统中的一种从机接口端以及下挂接口端，图6为本申请实施例提供的一种从机接口端以及下挂接口端的切面立体示意图；图7为本申请实施例提供的一种从机接口端的立体示意图；图8为本申请实施例提供的一种下挂接口端的立体示意图。如图6、图7、图8所示。

从机接口端305包括：第一磁芯1、缠绕第一磁芯1的初级绕组2；下挂接口端402包括：第二磁芯3、缠绕第二磁芯3的次级绕组4；第一磁芯1和第二磁芯3用于从机接口端305和下挂接口端402组在一起时形成磁耦合隔离连接。当第一磁芯1和第二磁芯3组在一起时，两个磁芯端面直接接触或通过其他软性导磁胶体间接接触，由此隔离变压器形成闭合磁路，可以传递电源和通信信号。

从机接口端305还包括：第一接口保护环5，第一磁芯1和初级绕组2设置在第一接口保护环5内，第一接口保护环5上设置有定位条7；下挂接口端402还包括：第二接口保护环6，第二接口保护环6上设置有定位槽8，第二磁芯3和次级绕组4设置在第二接口保护环6内。

第一接口保护环5的一端通过绝缘封口胶连接从机300，第一接口保护环5的另一端的内侧设置定位条7，定位条7为弧状凸起，以用于确定连接位置，定位条7外侧设置有密封圈，以用于密封连接。第二接口保护环6的一端通过绝缘封口胶连接下挂设备400，第二保护环6的另一端外表面为螺纹状，第二保护环6的另一端内部设置定位槽8，以用于与定位条7配合确定连接位置。

从机接口端305以及下挂接口端402之间还包括：连接环9，连接环9外套连接在第一接口保护环5上，连接环9的内侧为螺纹状，与第二接口保护环6通过螺纹可拆连接。

以此，在工作状态时，从机接口端305与下挂接口端402磁耦合隔离密封连接，形成隔离变压器，在非工作状态时，从机接口端305与下挂接口端402可分离，方便工作现场灵活使用。示例地，初级绕组2可以是双绕组，为驱动绕组和电压检测绕组等多种组合，次级绕组4可以是单个绕组或双绕组。

其中，弧状凸起具有定位阻挡作用，限定了连接环9和与第二接口保护环6继续向前移动，有利于工业现场装备；密封圈使得从机接口端305与下挂接口端402的连接更加紧密，起到防水作用；定位条7和定位槽8便于将从机接口端305与下挂接口端402连接在一起，实现快速定位；绝缘封口胶起到防水作用，防止工业现场有雨水进入导致不能进行正常工作。

本申请实施例提供的一种从机接口端以及下挂接口端，连接方式简单、便捷，且连接后密封性好，提高了安全性，可以适应多种工作环境。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种总线设备系统，其特征在于，包括：电源、主机、至少一个从机、至少一个下挂设备、电力总线；

所述电源与所述主机的电源输入端连接，所述主机的电源输出端通过所述电力总线连接所述至少一个从机，以使得所述主机通过所述电力总线向所述至少一个从机读写数据；

每个从机与一个下挂设备磁耦合隔离连接，以对所述一个下挂设备进行访问控制。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电源输入端包括：两个电源输入端，所述主机包括：第一处理单元、第一电压转换单元、总线电压控制单元，以及总线输出使能单元；所述第一电压转换单元连接一个电源输入端，以通过所述第一电压转换单元对所述一个电源输入端输入的电压进行电压转换后，为所述第一处理单元提供供电电压；

所述两个电源输入端均连接所述总线电压控制单元的输入端，所述总线电压控制单元的输出端连接所述总线输出使能单元的输入端，以通过所述总线电压控制单元为所述总线输出使能单元提供输入电压；

所述第一处理单元的输入输出端还连接所述总线输出使能单元的控制端，以使得所述第一处理单元通过输出的输入输出信号控制所述总线输出使能单元向所述电力总线上交替提供两种不同的电压，以在所述电力总线上形成频移键控载波信号作为下行数据；

所述总线输出使能单元的输出端为所述主机的电源输出端。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述主机还包括：总线电流采样单元，所述总线电流采样单元的输入端连接所述总线输出使能单元，以对所述电力总线进行电流采样；

所述总线电流采样单元还连接所述第一处理单元的模数转换端，以使得所述第一处理单元对采样到的总线电流进行模数转换后，确定所述电力总线上传输的上行数据。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一处理单元的脉冲宽度调制输出端连接所述总线电压控制单元，以使得所述第一处理单元通过输出的脉冲宽度调制信号控制所述总线电压控制单元周期性地在所述两个电源输入端的输入电压对应的数据位之前增加空闲位，使得所述每个从机对所述电力总线上的信号进行周期性检测。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述每个从机包括：第二处理单元、第一整流单元、第二电压转换单元、驱动单元、从机接口端；所述第一整流单元的输入端连接所述电力总线，所述第一整流单元的输出端连接所述第二电压转换单元的输入端，所述第二电压转换单元的第一输出端连接所述第二处理单元的电源端，所述第二电压转换单元的第二输出端连接所述驱动单元的输入端，所述驱动单元的输出端连接所述从机接口端；

每个下挂设备包括：第三处理单元、下挂接口端、第二整流单元、第三电压转换单元以及输入输出模块；所述从机接口端和所述下挂接口端构成从机和下挂设备之间磁耦合隔离连接；所述下挂接口端连接所述第二整流单元的输入端，所述第二整流单元的输出端连接所述第三电压转换单元的输入端，所述第三电压转换单元的第一输出端连接所述第三处理单元的电源端；所述第三电压转换单元的第二输出端还连接所述输入输出模块。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述每个从机还包括：第一总线负载控制单元、脉冲宽度调制控制单元；所述第一总线负载控制单元的输入端连接所述第二处理单元的第一脉冲宽度调制输出端，所述第一总线负载控制单元的输出端连接所述第一整流单元的输出端；

所述脉冲宽度调制控制单元的输入端连接所述第二处理单元的第二脉冲宽度调制输出端，所述脉冲宽度调制控制单元的输出端连接所述驱动单元的控制端。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述每个从机还包括：第一交流采样单元、电流采样单元以及电压检测单元；所述第一交流采样单元的输入端连接所述第二电压转换单元的输入端，所述第一交流采样单元的输出端连接所述第二处理单元的定时器端；

所述电流采样单元的输入端连接所述第二电压转换单元的输出端，所述电流采样单元的输出端连接所述第二处理单元的第一模数转换端；

所述电压检测单元的输入端连接所述从机接口端，所述电压检测单元的输出端连接所述第二处理单元的第二模数转换端。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述每个下挂设备还包括：第二交流采样单元、比较器以及第二总线负载控制单元；所述第二交流采样单元的输入端连接所述下挂接口端，所述第二交流采样单元的输出端通过所述比较器连接所述第三处理单元的定时器端，所述第二处理单元的脉冲宽度调制输出端通过所述第二总线负载控制单元连接所述第二整流单元的输出端。

9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述从机接口端包括：第一磁芯、缠绕所述第一磁芯的初级绕组；所述下挂接口端包括：第二磁芯、缠绕所述第二磁芯的次级绕组；

所述第一磁芯和所述第二磁芯用于所述从机接口端和所述下挂接口端组在一起时形成磁耦合隔离连接。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述从机接口端还包括：第一接口保护环，所述第一磁芯和所述初级绕组设置在所述第一接口保护环内；

所述下挂接口端还包括：第二接口保护环，所述第二磁芯和所述次级绕组设置在所述第二接口保护环内。

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