CN204009508U - 一种基于混合协议二级拓扑结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及现场总线技术领域，具体公开了一种基于混合协议二级拓扑结构的现场总线系统及其构建方法。该系统中第一级总线结构为Nic-Net主站与Nic-Net母从站通过一级总线Nic-BUS构成的总线型拓扑结构；第二级总线结构为Nic-Net母从站与Nic-Net子从站通过二级总线NicLink构成的星型拓扑结构；Nic-Net主站包括总线应用层、数据链路层和物理层；一级总线NicBUS采用时间确定性数据链路控制协议；Nic-Net母从站包括NicBUS从站和NicLink主站；Nic-Net子从站包括总线应用层、数据链路层和物理层；Nic-Net母从站与Nic-Net子从站之间的二层总线NicLink采用时间确定性数据链路控制协议。该现场总线具备高实时响应性能，高可靠性以及支持异构现场总线扩展等优点。拓扑结构具有层次清晰，兼顾总线型与星型结构优势的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于现场总线技术领域，具体涉及一种基于混合协议二级拓扑结构。
背景技术
现场总线是以单个分散的数字化智能化的测量和控制设备作为网络节点，使用数字通信总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制系统功能的网络系统与控制系统。
现场总线自诞生以来，已广泛用于工业自动化控制领域。由于针对的应用场合不同，导致多种现场总线作为技术标准共同存在，而不同的现场总线设备之间必须克服互联性和互换性，以避免现场控制系统集成所带来的问题。目前现场总线应用的案例表明，异构系统的现场总线设备互联仍没有较好的解决方案。其关键是目前应用的各种现场总线技术为了实现技术独立性以及通信结构的先进性，对其他异构现场总线系统不具备很好的扩展性与兼容性，无法实现自身现场总线系统与异构线场总线系统之间的数据交换，导致现场总线在扩容，技术升级以及维护过程中的不便。现场总线系统往往采用单一的总线结构，数据报文具有高传输频率，报文长度短的特点，导致现场总线系统节点数量有严格限制，目标是降低总线负载率，提高总线实时响应性能。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种基于混合协议二级拓扑结构，可以实现在整个系统满足节点数量的前提下，具有高实时性和可靠性，并能够满足对异构现场总线智能设备连接的技术要求。
本实用新型的技术方案如下：一种基于混合协议二级拓扑结构Nic-NET，该系统Nic-Net包括两级总线结构，其中，第一级总线结构为Nic-Net主站与Nic-Net母从站通过一级总线Nic-BUS构成的总线型拓扑结构；第二级总线结构为Nic-Net母从站与Nic-Net子从站通过二级总线NicLink构成的星型拓扑结构；Nic-Net主站包括总线应用层、数据链路层和物理层；一级总线NicBUS采用时间确定性数据链路控制协议，其包括逻辑链路控制子协议、媒介访问控制子协议，以及扩展逻辑链路子协议；Nic-Net母从站包括NicBUS从站和NicLink主 站；Nic-Net子从站包括总线应用层、数据链路层和物理层；Nic-Net母从站与Nic-Net子从站之间的二层总线NicLink采用时间确定性数据链路控制协议。
所述的Nic-Net主站总线应用层由低到高集成了应用数据传输控制服务，管理配置服务以及应用数据接口；所述的Nic-Net主站数据链路层由低到高集成了媒介访问控制子协议，逻辑链路控制子协议以及扩展逻辑链路子协议；所述的Nic-Net主站物理层集成了冗余的Ethernet以太网驱动器，实现总线冗余。
所述的NicBUS从站包括总线应用层、数据链路层和物理层，其中，NicBUS从站的总线应用层由低到高集成了NicBUS从站应用层和NicBUS从站管理配置服务；NicBUS从站数据链路层由低到高集成了NicBUS媒介访问控制子协议和NicBUS逻辑链路控制子协议；NicBUS从站物理层集成了冗余的Ethernet以太网驱动器。所述的NicLink主站包括总线应用层、数据链路层和物理层，其中，NicLink主站总线应用层由低到高集成了NicLink主站应用层和NicLink主站管理配置服务；NicLink主站数据链路层集成了NicLink逻辑链路控制协议；NicLink主站物理层集成了高速冗余的CAN-BUS驱动器。
所述的Nic-Net子从站总线应用层由低到高集成了NicLink从站应用层和NicLink从站管理配置服务；Nic-Net子从站数据链路层集成了NicLink逻辑链路控制协议；Nic-Net子从站物理层集成了高速冗余的CAN-BUS驱动器。
该结构还包括Nic-NET扩展现场总线母从站；所述的Nic-NET扩展现场总线母从站与Nic-Net母从站类似，其在数据链路层利用了扩展逻辑链路子协议，将异构的现场总线协议的二级总线链路转换为一级总线链路NicBUS中，使得现场总线子节点可以无缝地嵌入到该系统中。
所述的Nic-Net主站与所述的Nic-Net母从站通过满足10BASE-2标准的高速屏蔽的同轴电缆实现物理链路的互联，形成双冗余物理链路层。
本实用新型的显著效果在于：本实用新型所述的一种基于混合协议二级拓扑结构，该现场总线具备高实时响应性能，高可靠性以及支持异构现场总线扩展等优点。拓扑结构具有层次清晰，兼顾总线型与星型结构优势的特点。通讯协议分别为两级结构定制设计，具备时间确定性数据链路控制特点，同时也实现了对异构现场总线系统的数据接入及交换。通过在国内多个核电站非安全级平台系统中的实际应用，验证了Nic-NET现场总线系统在数据传输中的时间确定性与连接可靠性方面具有良好的技术性能，满足对异构现场总线智能设备连 接的技术要求。
附图说明
图1为本实用新型所述的一种基于混合协议二级拓扑结构的现场总线系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所述，一种基于混合协议二级拓扑结构的现场总线系统Nic-NET，包括两级总线结构，其中，第一级总线结构为Nic-Net主站与Nic-Net母从站通过一级总线Nic-BUS构成的总线型拓扑结构；第二级总线结构为Nic-Net母从站与Nic-Net子从站通过二级总线NicLink构成的星型拓扑结构；Nic-Net主站与Nic-Net母从站通过满足10BASE-2标准的高速屏蔽的同轴电缆实现物理链路的互联，形成双冗余物理链路层，其中，Nic-Net主站包括总线应用层、数据链路层和物理层，其中，Nic-Net主站总线应用层由低到高集成了应用数据传输控制服务，管理配置服务以及应用数据接口；Nic-Net数据链路层由低到高集成了媒介访问控制子协议，逻辑链路控制子协议以及扩展逻辑链路子协议；Nic-Net主站物理层集成了冗余的Ethernet以太网驱动器，实现总线冗余；一级总线NicBUS采用时间确定性数据链路控制协议，其包括逻辑链路控制子协议、媒介访问控制子吸引，以及扩展逻辑链路子协议；Nic-Net母从站包括NicBUS从站和NicLink主站，其中，NicBUS从站包括总线应用层、数据链路层和物理层，其中，NicBUS从站的总线应用层由低到高集成了NicBUS从站应用层和NicBUS从站管理配置服务；NicBUS从站数据链路层由低到高集成了NicBUS媒介访问控制子协议和NicBUS逻辑链路控制子协议；NicBUS从站物理层集成了冗余的Ethernet以太网驱动器。NicLink主站包括总线应用层、数据链路层和物理层，其中，NicLink主站总线应用层由低到高集成了NicLink主站应用层和NicLink主站管理配置服务；NicLink主站数据链路层集成了NicLink逻辑链路控制协议；NicLink主站物理层集成了高速冗余的CAN-BUS驱动器。Nic-Net子从站包括总线应用层、数据链路层和物理层，其中，Nic-Net子从站总线应用层由低到高集成了NicLink从站应用层和NicLink从站管理配置服务；Nic-Net子从站数据链路层集成了NicLink逻辑链路控制协议；Nic-Net子从站物理层集成了高速冗余的CAN-BUS驱动器。Nic-Net母从站与Nic-Net子从站之间的二层总线NicLink 采用时间确定性数据链路控制协议。Nic-NET扩展现场总线母从站与Nic-Net母从站类似，其在数据链路层利用了扩展逻辑链路子协议，将异构的现场总线协议的二级总线链路转换为一级总线链路NicBUS中，使得现场总线子节点可以无缝地嵌入到Nic-NET中。
Claims (6)
1.一种基于混合协议二级拓扑结构，其特征在于：该结构Nic-Net包括两级总线结构，其中，第一级总线结构为Nic-Net主站与Nic-Net母从站通过一级总线Nic-BUS构成的总线型拓扑结构；第二级总线结构为Nic-Net母从站与Nic-Net子从站通过二级总线NicLink构成的星型拓扑结构；Nic-Net主站包括总线应用层、数据链路层和物理层；一级总线NicBUS采用时间确定性数据链路控制协议，其包括逻辑链路控制子协议、媒介访问控制子协议，以及扩展逻辑链路子协议；Nic-Net母从站包括NicBUS从站和NicLink主站；Nic-Net子从站包括总线应用层、数据链路层和物理层；Nic-Net母从站与Nic-Net子从站之间的二层总线NicLink采用时间确定性数据链路控制协议。
2.根据权利要求1所述的一种基于混合协议二级拓扑结构，其特征在于：所述的Nic-Net主站总线应用层由低到高集成了应用数据传输控制服务，管理配置服务以及应用数据接口；所述的Nic-Net主站数据链路层由低到高集成了媒介访问控制子协议，逻辑链路控制子协议以及扩展逻辑链路子协议；所述的Nic-Net主站物理层集成了冗余的Ethernet以太网驱动器，实现总线冗余。
3.根据权利要求1所述的一种基于混合协议二级拓扑结构，其特征在于：所述的NicBUS从站包括总线应用层、数据链路层和物理层，其中，NicBUS从站的总线应用层由低到高集成了NicBUS从站应用层和NicBUS从站管理配置服务；NicBUS从站数据链路层由低到高集成了NicBUS媒介访问控制子协议和NicBUS逻辑链路控制子协议；NicBUS从站物理层集成了冗余的Ethernet以太网驱动器；所述的NicLink主站包括总线应用层、数据链路层和物理层，其中，NicLink主站总线应用层由低到高集成了NicLink主站应用层和NicLink主站管理配置服务；NicLink主站数据链路层集成了NicLink逻辑链路控制协议；NicLink主站物理层集成了高速冗余的CAN-BUS驱动器。
4.根据权利要求1所述的一种基于混合协议二级拓扑结构，其特征在于：所述的Nic-Net子从站总线应用层由低到高集成了NicLink从站应用层和NicLink从站管理配置服务；Nic-Net子从站数据链路层集成了NicLink逻辑链路控制协议；Nic-Net子从站物理层集成了高速冗余的CAN-BUS驱动器。
5.根据权利要求1所述的一种基于混合协议二级拓扑结构，其特征在于：该结构还包括Nic-NET扩展现场总线母从站；所述的Nic-NET扩展现场总线母从站与Nic-Net母从站类似，其在数据链路层利用了扩展逻辑链路子协议，将异 构的现场总线协议的二级总线链路转换为一级总线链路NicBUS中，使得现场总线子节点可以无缝地嵌入到该系统中。
6.根据权利要求1所述的一种基于混合协议二级拓扑结构，其特征在于：所述的Nic-Net主站与所述的Nic-Net母从站通过满足10BASE-2标准的高速屏蔽的同轴电缆实现物理链路的互联，形成双冗余物理链路层。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104750050A (zh) * | 2013-12-31 | 2015-07-01 | 中核控制系统工程有限公司 | 一种基于混合协议二级拓扑结构及其现场形成方法 |
| CN110365567A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-10-22 | 中电智能科技有限公司 | 一种面向多总线的统一模块配置策略 |
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