CN117439277A - 一种二次配电系统通信网络结构及通信方法 - Google Patents

一种二次配电系统通信网络结构及通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于飞机二次配电系统通信和控制领域，具体涉及一种二次配电系统通信网络结构及通信方法。通信网络结构包括左右两个子通信网络，每个子通信网络均包括一个主配电盒和n个从配电盒，n个从配电盒与主配电盒均通过两个总线进行双余度通信，n个从配电盒之间彼此独立，两个子通信网络中的主配电盒通过余度总线与航电系统进行交联。

Description

一种二次配电系统通信网络结构及通信方法
技术领域
本发明属于飞机二次配电系统通信和控制领域，具体涉及一种二次配电系统通信网络结构及通信方法。
背景技术
民用航空领域强调机载系统的可靠性和安全性，设计满足要求的机载系统，能够保证飞机的飞行安全和乘客的生命安全。二次配电系统作为飞机机载用电设备的供电的控制器，决定了机载用电设备供电的实现，其供电控制的指令需通过总线进行传递，因此总线通信对二次配电系统功能实现和飞机机载用电设备供电的实现至关重要。二次配电系统中的设备较多，各个设备之间的交互关系复杂，有必要对飞机二次配电系统的通信进行可靠性和安全性设计。
发明内容
发明目的：针对多设备交互的二次配电系统，提出了一种二次配电系统通信网络结构及通信方法。
技术方案：
一种二次配电系统通信网络结构，包括：左右两个子通信网络，每个子通信网络均包括一个主配电盒和n个从配电盒，n个从配电盒与主配电盒均通过两个总线进行双余度通信，n个从配电盒之间彼此独立，两个子通信网络中的主配电盒通过余度总线与航电系统进行交联，其中，主配电盒内部包括两个完全一样的通信控制板卡1，两个完全一样的通信控制板卡2，以及m个配电板卡，其中，主配电盒中的两个通信控制板卡1以主备状态运行，两个通信控制板卡1上均具有1个通信接口A用于与航电进行通信；具有n+1个通信接口B1、B2、...Bn+1用于连接本侧n个从配电盒以及主配电盒内部的1个通信控制板卡2，主配电盒中的2个通信控制板卡2均具有1个通信接口B用于连接本侧主配电盒中通信控制板卡1的1个B1接口；主配电盒中的2个信控制板卡2具有m个通信接口C1、C2、...Cm分别用于连接主配电盒内部的m个配电板卡，m和n均为正整数。
进一步地，从配电盒内部包括2个完全一样的通信控制板卡2，以及m个配电板卡，其中，从配电盒中的2个信控制板卡2均具有1个通信接口B连接至本侧主配电盒中通信控制板卡1的1个B接口上，从配电盒中的2个通信控制板卡2具有m个通信接口C1、C2、...Cm用于与从配电盒内部的m个配电板卡连接。
一种二次配电系统通信方法，所述通信方法借助于上述的二次配电系统通信网络结构执行，所述方法包括：
步骤1：基于系统内部配电盒后端所带负载的重要程度，对配电盒通信故障进行故障等级划分，分为必须要进行主备余度总线切换的配电盒和可不进行总线切换的配电盒；
步骤2：根据故障等级确定主配电盒中通信控制板卡1是否进行主备切换。
进一步地，步骤2，具体包括：
当只出现了单个或多个必须进行总线切换的配电盒主总线通信故障时，主配电盒中通信控制板卡1需进行主备切换；
当出现了单个或多个必须进行总线切换的配电盒主总线通信故障，且出现了单个或多个可不进行总线切换的配电盒备总线通信故障时，主配电盒中通信控制板卡1需进行主备切换；
当只出现了单个或多个可不进行总线切换的配电盒主总线通信故障时，主配电盒中通信控制板卡1进行主备切换；
当出现了单个或多个必须进行总线切换的配电盒主总线通信故障，且出现了单个或多个必须进行总线切换的配电盒备总线通信故障时，主配电盒中通信控制板卡1应根据主总线上和备总线上的必须进行总线切换的故障节点个数进行判断，选择故障节点个数少的总线为主总线，另外一个为备总线；
当出现了单个或多个可不进行总线切换的配电盒主总线通信故障，且出现了单个或多个可不进行总线切换的配电盒备总线通信故障时，主配电盒中通信控制板卡1应根据主总线上和备总线上的可不进行总线切换的故障节点个数进行判断，选择故障节点个数少的总线为主总线，另外一个为备总线。
进一步地，还包括：
通过系统的配置文件定义故障安全态；
每次上电阶段，主配电盒中通信控制板卡1通过总线下发至通信控制板卡2，再由通信控制板卡2下发至配电板卡；
当通信控制板卡2与配电板卡之间通信故障，配电板卡上的固态功率控制器在等待一定时间后，按照上电阶段接收的预定义的故障安全态进入预定义的配电状态；
当通信控制板卡1与通信控制板卡2之间通信故障，通信控制板卡2禁止与配电板卡通信，配电板卡在识别到与通信板卡2由于通信板卡2主动禁止通信的操作而导致的通信故障，在等待一定时间后，配电板卡按照上电阶段接收的预定义的故障安全态进入预定义的配电状态。
进一步地，故障安全态是确定二次配电系统内部配电板卡上的固态功率控制器出现了主总线通信故障，且在一定时间内，没有进行主配电盒中通信控制板卡1的总线切换，固态功率控制器主动进入预定义的配电状态。
进一步地，所述一定时间大于通信控制板卡1进行主备切换需要的时间。
有益效果：
本发明适用于机上二次配电系统的通信系统，通过左右隔离、三级通信结构、星形总线通信拓扑及余度的方式，保障了总线通信的可靠性，在应用层上的余度切换策略和故障安全态的设计逻辑，从应用层上保证了二次配电系统功能实现的安全性。
附图说明
图1是配单系统通信结构拓扑图。
具体实施方式
本发明通过对整个二次配电系统内设备之间的物理链路交互方式的设计，设计三级的通信网络，通过采取星形通信拓扑，实现二次配电系统通信网络的物理层的高可靠设计；基于通信的安全性设计，对通信系统中的主控板卡的主备余度切换逻辑、固态功率控制器的安全态开展设计，从应用层提高了配电网络的安全性、可靠性。
提供的一种二次配电系统通信网络结构分为左右两侧两个子通信网络，左右两侧子通信网络彼此独立。
每侧的子通信网络内部具有一个主配电盒，n个从配电盒，每个从配电盒与主配电盒通过两个总线进行双余度通信，且彼此独立。
从配电盒与主配电盒之间的余度通信彼此独立。
左右两侧的主配电盒各自通过余度总线与航电系统进行交联。
下面结合附图详细说明。
一种二次配电系统通信网络结构，该通信网络结构具有2个主配电盒和2n个从配电盒两种LRU。
如图1所示，主配电盒内部具有两个完全一样的通信控制板卡1，和两个完全一样的通信控制板卡2，m个配电板卡。
从配电盒内部具有2个完全一样的通信控制板卡2，m个配电板卡。
主配电盒和从配电盒中的通信控制板卡2完全一致，配电板卡种类不完全一致，数量可不一致，通信接口特征完全一致。
主配电盒中的2个通信控制板卡1以主备状态运行，通信控制板卡1上具有1个通信接口A，与航电进行通信；具有n+1个通信接口B1、B2、...Bn+1，连接至本侧n个从配电盒和主配电内部的1个通信控制板卡2。
主配电盒中的2个通信控制板卡2均具有1个通信接口B用于连接本侧主配电盒中通信控制板卡1的1个B1接口；具有m个通信接口C1、C2、...Cm，分别连接至主配电盒内部的m个配电板卡。
主配电盒中的m个配电板卡具有2个独立的通信接口D1、D2，分别连接至主配电盒中的2个通信控制板卡2上的C1、C2、...Cm通信接口中的1个接口上。
从配电盒中的2个通信控制板卡2具有1个通信接口B，连接至本侧主配电盒中1个B接口上；具有m个通信接口C1、C2、...Cm，分别连接至从配电盒内部的m个配电板卡。
从配电盒中的m个配电板卡具有2个独立的通信接口D1、D2，分别连接至从配电盒中的2个通信控制板卡2上的C1、C2、...Cm通信接口中的1个接口上。
除了主配电盒在航电网络内实现左右两侧的主配电盒组网外，配电盒组成的通信网络在左右两侧彼此独立。
一种二次配电系统通信方法，整个二次配电系统通信网络具有如下特征：
1）通信控制板卡1、通信控制板卡2、配电板卡形成三级通信网络。第1级和第2级、第2级和第3级之间均设计了星形的网络拓扑结构，任意一个通信接口故障，不会影响其他通信链路的接口。
2）整个二次配电系统通信网络，冗余的通信控制板卡1和通信控制板卡2，使得每一侧的子通信网络均具有余度，能够提高通信的可靠性。
3）左右两侧的子通信网络彼此独立，当任意一侧通信故障，不会影响另一侧通信。
整个二次配电系统通信网络，左右两侧彼此独立、每侧通信采用星形总线拓扑及余度总线通信链路的设计，能够保证二次配电系统通信网络具有较高的故障隔离功能，具有较高的可靠性。
一种余度切换逻辑设计，主备总线切换由主配电盒中的2个通信控制板卡1进行控制，实现3级通信网络的主备切换；主备切换只考虑通信控制板卡1与通信控制板卡2之间的通信故障，不考虑通信控制板卡2与配电板卡之间的通信故障。
具体逻辑如下：
1）基于系统内部配电盒后端所带负载的重要程度，对配电盒通信故障进行故障等级划分，分为必须要进行主备余度总线切换的配电盒和可不进行总线切换的配电盒。
2）当只出现了单个或多个必须进行总线切换的配电盒主总线通信故障时，主配电盒中通信控制板卡1需进行主备切换。
3）当出现了单个或多个必须进行总线切换的配电盒主总线通信故障，且出现了单个或多个可不进行总线切换的配电盒备总线通信故障时，主配电盒中通信控制板卡1需进行主备切换。
4）当只出现了单或多个可不进行总线切换的配电盒主总线通信故障时，主配电盒中通信控制板卡1进行主备切换。
5）当出现了单个或多个必须进行总线切换的配电盒主总线通信故障，且出现了单个多个必须进行总线切换的配电盒备总线通信故障时，主配电盒中通信控制板卡1应根据主总线上和备总线上的必须进行总线切换的故障节点个数进行判断，选择故障节点个数少的总线为主总线，另外一个为备总线。
6）当出现了单个或多个可不进行总线切换的配电盒主总线通信故障，且出现了单个多个可不进行总线切换的配电盒备总线通信故障时，主配电盒中通信控制板卡1应根据主总线上和备总线上的可不进行总线切换的故障节点个数进行判断，选择故障节点个数少的总线为主总线，另外一个为备总线。
一种固态功率控制器的安全态设计方法，具体内容如下：
1）故障安全态是确定二次配电系统内部配电板卡上的固态功率控制器当出现了主总线通信丢失故障，且在一定时间内，没有进行总线切换，固态功率控制器主动进入预定义的配电状态。
2）故障安全态通过系统的配置文件进行定义，并在每次上电阶段通过主配电盒中通信控制板卡1通过总线下发至通信控制板卡2，再由通信控制板卡2下发至配电板卡。
3）当通信控制板卡2与配电板卡通信故障，配电板卡上的固态功率控制器在等待一定时间后，按照上电阶段接收的预定义的故障安全态，实现配电通道进入安全态功能。
4）当通信控制板卡1与通信控制板卡2通信故障，通信板卡2应禁止与配电板卡通信，通信板卡在识别到与通信板卡2由于通信板卡2主动禁止通信的操作而导致的通信故障，在等待一定时间后，按照上电阶段接收的预定义的故障安全态，实现配电通道进入预定义的配电状态。

Claims (7)

1.一种二次配电系统通信网络结构，其特征在于，包括：左右两个子通信网络，每个子通信网络均包括一个主配电盒和n个从配电盒，n个从配电盒与主配电盒均通过两个总线进行双余度通信，n个从配电盒之间彼此独立，两个子通信网络中的主配电盒通过余度总线与航电系统进行交联，其中，主配电盒内部包括两个完全一样的通信控制板卡1，两个完全一样的通信控制板卡2，以及m个配电板卡，其中，主配电盒中的两个通信控制板卡1以主备状态运行，两个通信控制板卡1上均具有1个通信接口A用于与航电进行通信；具有n+1个通信接口B1、B2、...Bn+1用于连接本侧n个从配电盒以及主配电盒内部的1个通信控制板卡2，主配电盒中的2个通信控制板卡2均具有1个通信接口B用于连接本侧主配电盒中通信控制板卡1的1个B1接口；主配电盒中的2个信控制板卡2具有m个通信接口C1、C2、...Cm分别用于连接主配电盒内部的m个配电板卡，m和n均为正整数。
2.根据权利要求1所述的二次配电系统通信网络结构，其特征在于，从配电盒内部包括2个完全一样的通信控制板卡2，以及m个配电板卡，其中，从配电盒中的2个信控制板卡2均具有1个通信接口B连接至本侧主配电盒中通信控制板卡1的1个B接口上，从配电盒中的2个通信控制板卡2具有m个通信接口C1、C2、...Cm用于与从配电盒内部的m个配电板卡连接。
3.一种二次配电系统通信方法，其特征在于，所述通信方法借助于权利要求1或2所述的二次配电系统通信网络结构执行，所述方法包括：
步骤1：基于系统内部配电盒后端所带负载的重要程度，对配电盒通信故障进行故障等级划分，分为必须要进行主备余度总线切换的配电盒和可不进行总线切换的配电盒；
步骤2：根据故障等级确定主配电盒中通信控制板卡1是否进行主备切换。
4.根据权利要求3所述的二次配电系统通信方法，其特征在于，步骤2，具体包括：
当只出现了单个或多个必须进行总线切换的配电盒主总线通信故障时，主配电盒中通信控制板卡1需进行主备切换；
当出现了单个或多个必须进行总线切换的配电盒主总线通信故障，且出现了单个或多个可不进行总线切换的配电盒备总线通信故障时，主配电盒中通信控制板卡1需进行主备切换；
当只出现了单个或多个可不进行总线切换的配电盒主总线通信故障时，主配电盒中通信控制板卡1进行主备切换；
当出现了单个或多个必须进行总线切换的配电盒主总线通信故障，且出现了单个或多个必须进行总线切换的配电盒备总线通信故障时，主配电盒中通信控制板卡1应根据主总线上和备总线上的必须进行总线切换的故障节点个数进行判断，选择故障节点个数少的总线为主总线，另外一个为备总线；
当出现了单个或多个可不进行总线切换的配电盒主总线通信故障，且出现了单个或多个可不进行总线切换的配电盒备总线通信故障时，主配电盒中通信控制板卡1应根据主总线上和备总线上的可不进行总线切换的故障节点个数进行判断，选择故障节点个数少的总线为主总线，另外一个为备总线。
5.根据权利要求4所述的二次配电系统通信方法，其特征在于，还包括：
通过系统的配置文件定义故障安全态；
每次上电阶段，主配电盒中通信控制板卡1通过总线下发至通信控制板卡2，再由通信控制板卡2下发至配电板卡；
当通信控制板卡2与配电板卡之间通信故障，配电板卡上的固态功率控制器在等待一定时间后，按照上电阶段接收的预定义的故障安全态进入预定义的配电状态；
当通信控制板卡1与通信控制板卡2之间通信故障，通信控制板卡2禁止与配电板卡通信，配电板卡在识别到与通信板卡2由于通信板卡2主动禁止通信的操作而导致的通信故障，在等待一定时间后，配电板卡按照上电阶段接收的预定义的故障安全态进入预定义的配电状态。
6.根据权利要求5所述的二次配电系统通信方法，其特征在于，故障安全态是确定二次配电系统内部配电板卡上的固态功率控制器出现了主总线通信故障，且在一定时间内，没有进行主配电盒中通信控制板卡1的总线切换，固态功率控制器主动进入预定义的配电状态。
7.根据权利要求6所述的二次配电系统通信方法，其特征在于，所述一定时间大于通信控制板卡1进行主备切换需要的时间。
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