CN207504890U - 总线系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种总线系统。其中，该系统包括：主控制柜，包括多个冗余控制器；总线柜，包括多个星型拓扑模块和多个网桥通信模块，其中，每个星型拓扑模块分别与不同的一个冗余控制器相连，用于对总线进行星型拓扑，星型拓扑模块还与每个网桥通信模块相连，网桥通信模块用于传递控制器与负载之间的通讯数据；多个负载，连接至不同的网桥通信模块。本实用新型解决了现有技术的总线系统中通讯效率低且稳定性差的技术问题。

Description

总线系统

技术领域

本实用新型涉及电力通信领域，具体而言，涉及一种总线系统。

背景技术

随着国家和社会对电厂安全、节能、环保要求的日益提高，现代火电厂正朝着高参数、大容量、高性能的数字化电厂方向不断发展。现场总线是用于工业控制领域的数字化通信，能够有效地降低成本、提高运行维护效率，在火电领域正得到越来越广泛的使用。可以说，现场总线技术已成为当前数字化电厂不可或缺的一部分。

当前火电厂Profibus总线系统如图1，系统包括主控制柜、现场总线柜以及现场DP网段三大部分组成，主控制柜为常规的控制柜，包含冗余控制器、冗余通讯分配器BUS02以及光电转换器FM1203等。现场总线柜内安装有光电转换器FM1203、中继器DPR01、终端电阻DPT01等。主机柜与现场总线柜采用AB双网冗余机制，通过两对光电转换器FM1203及光缆实现485——光信号——485数据传送。

现场总线柜内A网FM1203挂有2个串接的中继器DPR01，B网FM1203也挂有2个串接的中继器DPR01，A网的一个中继器DPR01和B网的一个中继器共同挂一个DP网段，组成冗余通讯网络。由于中继器只有通讯功能，并没有数据处理功能，各个DP网段上的设备相当于与控制器直连，也就是说控制器下所挂的各个DP网段设备本质上处于一个网段上。图1中DP总线系统从物理结构层面看确实分为几个网段，但从通讯角度看各个网段的设备都是处于同一地位，DP网段1和DP网段2实际等同于一个DP网段，DP网段1上的DP设备1—4和DP网段2上的DP设备1—4都处于这个大DP网段上。对于控制器来说，无论其下面增加多少个DP网段，本质上却只有一个大网段。给各个网段上的设备分配地址的时候也只能依次分配。如DP网段1上有4个设备，DP网段2上有4个设备，如果DP网段1上的4个设备依次分配到的地址为1—4，那么DP网段2上的4个设备依次分配到的地址只能为5—8，而不能是1—4，否则两个DP网段的设备地址就会发生冲突而影响总线系统正常运行。这种总线系统网段上设备越多，占用控制器节点地址就越多，控制器的负荷率越大，通讯越慢，造成系统越不稳定。

并且由于Profibus总线网络冗余程度不够，造成DP网段之间并不完全独立。如图1，当总线柜内与FM1203(DP A网)连接的第一个DPR01发生故障，或者DP网段1中任意一个设备A网接口进水短路引起整个DP A网故障，DP网段2就会失去A网而单网运行，即DP网段1会因网络故障而影响DP网段2上的通讯冗余，同样的，DP网段2也会因网络故障而影响DP网段1上的通讯冗余。

针对现有技术的总线系统中通讯效率低且稳定性差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种总线系统，以至少解决现有技术的总线系统中通讯效率低且稳定性差的技术问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种总线系统，包括：主控制柜，包括多个冗余控制器；总线柜，包括多个星型拓扑模块和多个网桥通信模块，其中，每个星型拓扑模块分别与不同的一个冗余控制器相连，用于对总线进行星型拓扑，星型拓扑模块还与每个网桥通信模块相连，网桥通信模块用于传递控制器与负载之间的通讯数据；多个负载，连接至不同的网桥通信模块。

进一步地，主控制柜还包括：第一光电转换器，用于将承载通信数据的485信号转换为光信号；总线柜还包括：第二光电转换器，用于将第一光电转换器转换得到的光信号转换为485信号。

进一步地，主控制柜还包括：多个冗余通信分配器，其中，每个冗余分配器与对应的冗余控制器相连，并于对应的第一光电转换器相连。

进一步地，每个网桥通信模块占用一个字节地址。

进一步地，星型拓扑模块将总线分为多个网段，每个网段通过连接的一组网桥通信模块与网段的负载进行数据通信。

进一步地，每组网桥通信模块包括一个主网桥通信模块和一个备用网桥通信模块。

进一步地，每组网桥通信模块还用于在任意一个网桥通信模块故障时进行冗余切换。

进一步地，负载包括多组负载，每组负载分别与对应的一组网桥通信模块中的一个主网桥通信模块和一个备用网桥通信模块相连。

进一步地，每组中的多个负载串联连接至对应的一组网桥通信模块。

进一步地，终端电阻，每组负载中的末端负载与对应的两个终端电阻相连。

在本实用新型实施例中包括主控制柜、总线柜以及多个负载，总线柜包括星型拓扑结构和网桥通讯系统，由于星型拓扑结构对总线网络结构的转变，将总线分为相互独立的网段，从而解决了现有技术的总线系统中通讯效率低且稳定性差的问题，并达到了提高总线网络冗余程度，增强各个网段之间的独立性的目的，进而提高了总线系统通讯的安全性和可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据现有技术的一种火电厂Profibus总线系统的示意图；

图2是根据本实用新型实施例的一种总线系统示意图；以及

图3是根据本实用新型实施例的一种可选的总线系统的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。

实施例1

根据本实用新型实施例，图2是根据本实用新型实施例的一种总线系统示意图，下面以Profibus总线系统进行说明，如图2所示，该系统包括：

主控制柜10，包括多个冗余控制器。

具体的，主控制柜中的冗余控制器分别与主备节点通讯，并决定何时进行主备切换，从而形成总线的冗余系统。

总线柜20，包括多个星型拓扑模块21和多个网桥通信模块22，其中，每个星型拓扑模块21分别与不同的一个冗余控制器相连，用于对总线进行星型拓扑，星型拓扑模块21还与每个网桥通信模块22相连，网桥通信模块22用于传递控制器与负载之间的通讯数据。

具体的，星型拓扑模块用于改变总线IO口的网络拓扑结构，实现网络拓扑结构由总线型网络到星型网络的转变。星型拓扑模块可以是IO-BUS模块K-BUS02，由于K-BUS02模块的每个端口都可以独立驱动一个网段，其每个网段间逻辑隔离，因此可以将总线分为多个网段。网桥通信模块可以是K-DP03，网桥通信模块不仅具备与中继器同样的数据传输功能，实现延展通讯线路的目的，还能够具备一定的数据处理能力及冗余切换能力。

多个负载30，连接至不同的网桥通信模块。

图3是根据本实用新型实施例的一种可选的总线系统的示意图，结合图3所示，控制器A和控制器B即为冗余控制器，星型拓扑模块5为K-BUS02，网桥通讯模块3为K-DP03。连接结构可以如图3所示。

结合图3所示，对于冗余控制器作为DP主站来说，网桥通讯模块K-DP03模块是DP从站，可以只占用控制器(DP主站)的一个字节地址；对于DP网段1和DP网段2来说，K-DP03模块是DP主站。DP网段1和DP网段2中的设备(即负载)不再占用冗余控制器的节点地址。DP网段1上有4个设备，DP网段2上有4个设备，每个网段中的设备地址均可分配为1至4而不发生地址冲突。

这种配置下，DP网段1和DP网段2中的设备不再占用控制器的节点地址分配，K-DP03模块作为控制器的从站处理并传送控制器与DP网段1和DP网段2设备之间的通讯数据，降低了控制器的负荷，提高了系统的数据处理能力及传送速率。并且两个相同地址的设备只要不在同一网段上就不会发生冲突，这在一定程度上降低了因地址配置冲突导致系统通讯异常的概率，从而真正实现了网段的划分，既降低控制器的负荷率，提高了通讯的速率，又增强了系统的可靠性。

由上可知，本实用新型上述实施例包括主控制柜、总线柜以及多个负载，总线柜包括星型拓扑结构和网桥通讯系统，由于星型拓扑结构对总线网络结构的转变，将总线分为相互独立的网段，从而解决了现有技术的总线系统中通讯效率低且稳定性差的问题，并达到了提高总线网络冗余程度，增强各个网段之间的独立性的目的，进而提高了总线系统通讯的安全性和可靠性。

可选的，根据本申请上述实施例，

主控制柜还包括：第一光电转换器，用于将承载通信数据的485信号转换为光信号。

总线柜还包括：第二光电转换器，用于将第一光电转换器转换得到的光信号转换为485信号。

具体的，光电转换器用于将信号在485信号和光信号之间转换，在主控制柜中，第一光电转换器将从冗余控制器传输的485信号转换为光信号，并传输至总线柜中的第二光电转换器，第二光电转换器再将光信号转换为485信号。

结合图3所示，主控制柜中具有两个光电转换器2，总线柜中也具有两个光电转换器2，并分别与主控制柜中的光电转换器2相连，这些光电转换器均为FM1203模块。

可选的，根据本申请上述实施例，主控制柜还包括：多个冗余通信分配器，其中，每个冗余分配器与对应的冗余控制器相连，并于对应的第一光电转换器相连。

结合图3所示，冗余通信分配器1与对应的冗余控制器相连，并连接至第一光电转换器2。

可选的，根据本申请上述实施例，每个网桥通信模块占用一个字节地址。

可选的，根据本申请上述实施例，星型拓扑模块将总线分为多个网段，每个网段通过连接的一组网桥通信模块与网段的负载进行数据通信。

具体的，结合图3所示，在该示例中，星型拓扑模块5将总线分为两个网段，即DP网段1和DP网段2，DP网段1和DP网段2均通过一组网桥通信模块与设备相连。

可选的，根据本申请上述实施例，每组网桥通信模块包括一个主网桥通信模块和一个备用网桥通信模块。

可选的，根据本申请上述实施例，每组网桥通信模块还用于在任意一个网桥通信模块故障时进行冗余切换。

每组网桥通信模块的都包括一个主网桥通信模块和备用网桥通信模块，从而实现故障时的冗余切换。

可选的，根据本申请上述实施例，负载包括多组负载，每组负载分别与对应的一组网桥通信模块中的一个主网桥通信模块和一个备用网桥通信模块相连。

仍结合图3所示，DP网段1和DP网段2都与一组网桥通讯模块3相连，且与一组网桥通讯模块中的主备网桥通讯模块都相连，从而实现冗余系统。

可选的，根据本申请上述实施例，每组中的多个负载串联连接至对应的一组网桥通信模块。

在每个网段下的多个负载通过串联与网桥通讯模块相连，仍结合图3所示，以DP网段1为例，DP网段1中的设备1与该网段的网桥通讯模块直接相连，然后设备1再与DP网段1中的设备2串连，从而使得DP网段1中的设备2能够通过设备1与该网段对应的网桥通讯模块相连。

可选的，根据本申请上述实施例，总线柜还包括：终端电阻，每组负载中的末端负载与对应的两个终端电阻相连。

以将总线分为两个DP网段为例，每个网段具有两个网桥通信模块，因此每组负载中的最后一个设备会连接两个终端电阻。仍结合图3所示，终端电阻4为DPT01模块，以DP网段2为例，最后一个负载为DP设备4，DP设备4与总线柜中的终端电阻4相连。

下面以图3为例，结合图3所示，该总线系统包括：

主控制柜：①一对冗余控制器A\B；②一对冗余通讯分配器BUS02；③一对光电转换器FM1203；

现场总线柜：①一对光电转换器FM1203；②一对星型拓扑模块K-BUS02；③两对网桥通讯模块K-DP03；④两对终端电阻DPT01；

负载：①多个网段的多个负载。

然后根据现场实际情况进行总线网段划分，现场安装DP总线设备(带冗余通讯接口)，敷设总线电缆并连接相应设备。

结合图3的示例，对上述总线系统的稳定性进行说明，DP A网和DP B网各自通过一个K-BUS02模块对IO-BUS进行星型拓扑，DP网段1和DP网段2的两对冗余K-DP03模块均挂在这两个K-BUS02模块上，当DP网段1的K-DP03主模块A网路因故障断开，此时B网路仍起作用，继续保持K-DP03主模块与控制器的正常通讯。若DP网段1的K-DP03主模块故障或主模块下的网络链路故障，K-DP03备用模块自动切换为主模块，此时DP网段1保持单网运行，DP网段2仍然保持双网运行而不受任何影响。该Profibus总线系统保证了K-DP03模块与现场侧的通讯冗余，又保证了K-DP03模块与控制器侧的通讯冗余，增强各个DP网段之间的独立性，提高总线系统通讯的安全性和可靠性。

需要说明的是，图3所示的仅为一种示例，可以在该示例的基础上增加DP网段及相应K-DP03数量或在此基础上串接PA LINK/DP LINK(PA连接器或DP连接器)及其附带的网段设备。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种总线系统，其特征在于，包括：

主控制柜，包括多个冗余控制器；

总线柜，包括多个星型拓扑模块和多个网桥通信模块，其中，每个所述星型拓扑模块分别与不同的一个冗余控制器相连，用于对总线进行星型拓扑，所述星型拓扑模块还与每个所述网桥通信模块相连，所述网桥通信模块用于传递所述控制器与负载之间的通讯数据；

多个所述负载，连接至不同的网桥通信模块。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述主控制柜还包括：第一光电转换器，用于将承载通信数据的485信号转换为光信号；

所述总线柜还包括：第二光电转换器，用于将所述第一光电转换器转换得到的光信号转换为485信号。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述主控制柜还包括：多个冗余通信分配器，其中，每个冗余分配器与对应的冗余控制器相连，并于对应的所述第一光电转换器相连。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个所述网桥通信模块占用一个字节地址。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述星型拓扑模块将总线分为多个网段，每个网段通过连接的一组网桥通信模块与所述网段的负载进行数据通信。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，每组网桥通信模块包括一个主网桥通信模块和一个备用网桥通信模块。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述每组网桥通信模块还用于在任意一个网桥通信模块故障时进行冗余切换。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述负载包括多组负载，每组负载分别与对应的一组网桥通信模块中的一个主网桥通信模块和一个备用网桥通信模块相连。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，每组中的多个负载串联连接至对应的一组网桥通信模块。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述总线柜还包括：

终端电阻，每组负载中的末端负载与对应的两个终端电阻相连。