CN203151526U - 确定现场总线网络中故障的位置的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种确定现场总线网络中故障的位置的装置，包括：切换模块，用于当检测到现场总线网络中发生故障时，将所述现场总线网络当前所用的波特率切换到预定波特率，所述预定波特率低于所述现场总线网络当前所用的波特率；探测模块，用于利用所述预定波特率，探测所述现场总线网络中正常工作的从站；以及确定模块，用于确定所述正常工作的从站中位于最远端的从站的外侧为故障的位置。应用本实用新型实施例，能够快速准确地确定现场总线网络中故障的位置，因此避免了提高系统成本，并且使现场总线网络的研发更加容易。
Description
技术领域
本实用新型涉及现场总线技术领域，具体涉及确定现场总线网络中故障的位置的装置。
背景技术
由于现场总线网络具有较强的环境适应性和互可操作性等特点，被普遍应用在工控领域。其中，应用广泛的基于RS-485的现场总线包括过程现场总线-分散外围设备（PROFIBUS-Decentralized Periphery，DP），基础现场总线&控制与通信链路系统（Foundation Fieldbus &Control & Communication Link，CC-Link）等。基于RS-485的现场总线利用双绞线或者同轴电缆作为传输电缆进行信号传输，传输使用的波特率越高，相应的传输距离就越短。对于采用了高波特率的传输来说，如果在传输电缆的两端未增加终端电阻，现场总线数据信号将在传输电缆的末端被反射，从而淹没部分现场总线数据信号并严重影响现场总线的通信质量，这种现象也被称为回波反射。因此，需要在传输电缆的两端增加终端电阻，用来降低回波反射对现场总线数据信号的影响。
在实际应用中，现场总线网络中的故障主要包括终端电阻故障和传输电缆故障。例如终端电阻在传输电缆的两端或一端未被正确配置，或者传输电缆断开等等。为了维护现场总线网络，需要及时准确地确定故障的位置。
在现有的故障检测方式中，现场总线设备所具备的自诊断功能可以通过诊断信息确定故障点的位置。但是，自诊断功能通常只在短距离传输中使用，当传输距离较长时，自诊断功能会受到回波反射的影响严重，无法准确地确定故障点的位置。为了在现场总线网络中准确地确定故障点的位置，通常需要采用专用的硬件诊断设备。在使用某些硬件诊断设备时，还需要切断整个现场总线网络的电源。但是，采用专用的硬件诊断设备会提高系统成本，并且在工控领域中，随时将整个现场总线网络断电是很难实现的。
可见，根据现有技术，在确定现场总线网络中的故障的位置时，缺少一种能够快速准确地确定故障点并且不会提高系统成本的检测装置。
发明内容
本实用新型实施例提供了一种确定现场总线网络中故障的位置的装置，能够快速准确地确定现场总线网络中的故障的位置，并且不提高系统成本。
本实用新型实施例提供如下技术方案。
本实用新型实施例提供的确定现场总线网络中故障的位置的装置包括：
切换模块，用于当检测到现场总线网络中发生故障时，将所述现场总线网络当前所用的波特率切换到预定波特率，所述预定波特率低于所述现场总线网络当前所用的波特率；
探测模块，用于利用所述预定波特率，探测所述现场总线网络中正常工作的从站；
确定模块，用于确定所述正常工作的从站中位于最远端的从站的外侧为故障的位置。
在本实用新型的一种实施方式中，所述预定波特率为所述现场总线网络中允许使用的最低波特率。
在本实用新型的一种实施方式中，所述现场总线网络中包括中继器；所述探测模块用于经过所述中继器，利用所述预定波特率，探测所述现场总线网络中正常工作的从站。
在本实用新型的一种实施方式中，所述现场总线网络为基于RS-485的现场总线网络。
可以看出，在本实用新型实施例中，当检测到现场总线网络的发生故障时，降低了现场总线网络所用的波特率，从而减少了回波反射对现场总线数据信号的影响，保证了现场总线网络中正常工作的从站能够全部被探测到，进而快速准确地确定现场总线网络中故障的位置。由于无需采用硬件诊断设备就可以快速准确地确定现场总线网络中故障的位置，因此避免了提高系统成本，并且使现场总线网络的研发更加容易。
附图说明
图1是本实用新型实施例中确定现场总线网络中故障的位置的装置的结构的示意图。
图2是现有技术中确定现场总线网络中故障的位置的示意图。
图3是本实用新型实施例中确定现场总线网络中故障的位置的示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举例对本实用新型实施例进行进一步的详细说明。
图1是本实用新型实施例中确定现场总线网络中故障的位置的装置的结构的示意图。如图1所示，本实用新型实施例提供的确定现场总线网络中故障的位置的装置包括切换模块11，探测模块12和确定模块13。
其中，切换模块11用于当检测到现场总线网络中发生故障时，将现场总线网络当前所用的波特率切换到预定波特率，该预定波特率低于该现场总线网络当前所用的波特率。其中，切换模块11进行波特率的切换时，可以采用现有切换波特率的方式，例如通过软件设定故障发生后需要切换的预定波特率等，在此不再赘述。
探测模块12用于利用该预定波特率，探测该现场总线网络中正常工作的从站。其中，探测模块12进行从站的探测时可以采用现有的方式，例如在传输电缆上发送专门的诊断帧等，在此不再赘述。在实际应用中，经过切换模块11切换后的预定波特率可以是现场总线网络中允许使用的最低波特率，从而使探测模块能够更加准确地探测到全部正常工作的从站，进一步保证探测结果的准确性。
确定模块13用于确定该正常工作的从站中位于最远端的从站的外侧为故障的位置。由于探测模块12已经探测到全部正常工作的从站，因此位于最远端的从站的外侧即为故障的位置。
根据现场总线网络的特点，当现场总线网络所用的波特率较低时，反射信号较弱，由反射信号造成的回波反射对现场总线数据信号造成的影响较小，甚至可以忽略，现场总线网络所用的波特率越高，回波反射对现场总线数据信号造成的影响就越大。而现场总线网络在正常工作时采用的波特率通常都比较高，当传输电缆或者终端电阻出现故障时，终端电阻无法发挥作用，造成回波反射严重影响现场总线数据信号的传输。
根据本实用新型实施例提供的确定现场总线网络中故障的位置的装置，当有故障发生时，切换模块11将现场总线网络当前所用的波特率降低，从而减轻回波反射对现场总线数据信号的影响，探测模块12可以快速准确地对全部正常工作的从站进行探测，进而确定模块13可以确定正常工作的从站中位于最远端的从站的外侧为故障的位置。可以看出，根据本实用新型实施例，无需采用硬件诊断设备就可以快速准确地确定现场总线网络中故障的位置，从而避免了提高系统成本，并且使现场总线网络的研发更加容易。
在本实用新型实施例中，该现场总线网络可以是基于RS-485的现场总线网络，或者是其他波特率与回波反射之间存在上述关系的现场总线网络。
在本实用新型实施例中，该确定现场总线网络中故障的位置的装置可以位于现场总线网络的主站中，切换模块，探测模块和确定模块可以作为主站的新增加的功能模块，或者切换模块，探测模块和确定模块也可以集成在独立的功能模块中，实现确定现场总线网络中故障位置装置的功能。
下面以PROFIBUS-DP网络为例，对本实用新型实施例提供的确定现场总线网络中故障位置的装置进行详细说明。在本实施例中，确定现场总线网络中故障的位置的装置位于现场总线网络的主站中，切换模块，探测模块和确定模块作为主站新增加的功能模块。在实施例中的预定波特率为PROFIBUS-DP网络允许使用的最低波特率，即9.6kbps。
在PROFIBUS-DP网络中，波特率与传输距离的关系如表1所示。
表1
| 波特率 | 传输距离（m） |
| 9.6kbps~187.5kbps | 1000 |
| 500kbps | 400 |
| 1.5Mbps | 200 |
| 3Mbps~12Mbps | 100 |
在实际应用中，PROFIBUS-DP网络通常以高波特率工作，在本实施例中，PROFIBUS-DP网络在工作时所采用的波特率为1.5Mbps。
图2是现有技术中确定现场总线网络中故障的位置的示意图。如图2所示，从站5和从站6之间的传输电缆断开，导致PROFIBUS-DP网络的故障。现有技术中的主站可以利用自诊断功能确定故障的位置。但是，由于强烈的回波反射，影响了主站对现场总线数据信号的接收，主站只能探测到从站1至从站3，无法准确地确定故障的位置，很可能将从站3的外侧确定为故障的位置。
图3是本实用新型实施例中确定现场总线网络中故障的位置的示意图。如图3所示，PROFIBUS-DP网络的故障仍然位于从站5和从站6之间，主站中的切换模块检测到该故障时，将现场总线网络当前所用的波特率1.5Mbps切换到预定波特率9.6kbps。探测模块利用该预定波特率对从站进行探测。由于预定波特率的值较小，回波反射对现场总线数据信号的影响可以忽略不计，所以探测模块能够准确的探测到所有正常工作的从站，即从站1至从站5。确定模块将正常工作的从站中位于最远端的从站的外侧，即从站5的外侧确定为故障的位置，从而得到准确的故障位置。
在应用本实用新型实施例时，当现场总线网络所需的传输距离较长，超过PROFIBUS-DP网络允许的最长传输距离（1000米）时，可以通过中继器来延长传输距离，每个中继器可以延长的传输距离同样为1000米。此时，主站可以通过中继器，对现场总线网络中正常工作的从站进行探测。由于中继器并不影响整个网络的传输速率等性能，主站仍然可以探测到经过中继器扩展的整个现场总线网络中正常工作的从站。
可以看出，根据本实用新型实施例，无需采用专用的硬件诊断设备就可以快速准确地确定现场总线网络中故障的位置，从而避免了提高系统成本，并且使现场总线网络的研发更加容易。
本实用新型公开了一种确定现场总线网络中故障的位置的装置，包括：切换模块，用于当检测到现场总线网络中发生故障时，将所述现场总线网络当前所用的波特率切换到预定波特率，所述预定波特率低于所述现场总线网络当前所用的波特率；探测模块，用于利用所述预定波特率，探测所述现场总线网络中正常工作的从站；确定模块，用于确定所述正常工作的从站中位于最远端的从站的外侧为故障的位置。应用本实用新型实施例，能够快速准确地确定现场总线网络中故障的位置，因此避免了提高系统成本，并且使现场总线网络的研发更加容易。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。在具体的实施过程中可对根据本实用新型的优选实施例进行适当的改进，以适应具体情况的具体需要。因此可以理解，本文所述的本实用新型的具体实施方式只是起示范作用，并不用以限制本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种确定现场总线网络中故障的位置的装置，其特征在于，包括：
切换模块，用于当检测到现场总线网络中发生故障时，将所述现场总线网络当前所用的波特率切换到预定波特率，所述预定波特率低于所述现场总线网络当前所用的波特率；
探测模块，用于利用所述预定波特率，探测所述现场总线网络中正常工作的从站；以及
确定模块，用于确定所述正常工作的从站中位于最远端的从站的外侧为故障的位置。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预定波特率为所述现场总线网络中允许使用的最低波特率。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述现场总线网络中包括中继器；
所述探测模块用于经过所述中继器，利用所述预定波特率，探测所述现场总线网络中正常工作的从站。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述现场总线网络为基于RS-485的现场总线网络。
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| CN 201320083147 CN203151526U (zh) | 2013-02-22 | 2013-02-22 | 确定现场总线网络中故障的位置的装置 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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Inventor after: Hu Yongqiang Inventor after: Fan Shunjie Inventor after: Jie Ming Inventor before: Tang Xiaohong Inventor before: Li Xiwen Inventor before: Yan Bo Inventor before: Ji Junli |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130821 Termination date: 20190222 |
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