[發(fā)明專利]一種用于現(xiàn)場(chǎng)控制的安全網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910238713.0
• 申請(qǐng)日: 2009-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN102081383A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石小娟;冀建偉;郭富強(qiáng);徐曉冬;張宓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司;中國(guó)廣東核電集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418;H04L29/06;H04L1/00
• 代理公司: 北京元中知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11223
• 代理人: 楊建君

1.一種用于現(xiàn)場(chǎng)控制安全網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的裝置，包括與控制系統(tǒng)連接的主節(jié)點(diǎn)板卡，多個(gè)采集現(xiàn)場(chǎng)信息數(shù)據(jù)的從節(jié)點(diǎn)板卡和用來切換控制系統(tǒng)連接主節(jié)點(diǎn)板卡與多個(gè)采集現(xiàn)場(chǎng)信息數(shù)據(jù)的從節(jié)點(diǎn)板卡數(shù)據(jù)交換的切換板卡，板卡內(nèi)各器件的電氣連接遵守以太網(wǎng)電氣連接標(biāo)準(zhǔn)；

其特征在于：多個(gè)采集現(xiàn)場(chǎng)信息數(shù)據(jù)從節(jié)點(diǎn)板卡中包括CPU，與CPU連接的先進(jìn)先出存儲(chǔ)器，復(fù)雜可編程邏輯器分別與先進(jìn)先出存儲(chǔ)器連接和從節(jié)點(diǎn)板卡的CPU連接，物理層收發(fā)器分別與先進(jìn)先出存儲(chǔ)器連接和叢節(jié)點(diǎn)板卡的CPU連接；

切換板卡包括復(fù)雜可編程邏輯器，多個(gè)物理層收發(fā)器連接，多個(gè)物理層收發(fā)器與從節(jié)點(diǎn)板卡數(shù)相對(duì)應(yīng)，復(fù)雜可編程邏輯器與從節(jié)點(diǎn)板卡的復(fù)雜可編程邏輯器連接，以及與主節(jié)點(diǎn)板卡的網(wǎng)絡(luò)物理層接口相連接切換板卡的網(wǎng)絡(luò)物理層接口和物理層收發(fā)器，物理層收發(fā)器與復(fù)雜可編程邏輯器連接；

主節(jié)點(diǎn)板卡包括CPU、與CPU連接的物理層收發(fā)器，網(wǎng)絡(luò)物理層接口與物理層收發(fā)器連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于現(xiàn)場(chǎng)控制安全網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的裝置，其特征在于主節(jié)點(diǎn)板卡和切換板卡的物理層接口是RJ45接口。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于現(xiàn)場(chǎng)控制安全網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的裝置，其特征在于主節(jié)點(diǎn)板卡和切換板卡的連接介質(zhì)是電纜并且采用變壓隔離的方式。

4.一種用于現(xiàn)場(chǎng)控制安全網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的方法，控制系統(tǒng)連接主節(jié)點(diǎn)板卡向多個(gè)采集現(xiàn)場(chǎng)信息數(shù)據(jù)從節(jié)點(diǎn)板卡的通信和多個(gè)采集現(xiàn)場(chǎng)信息數(shù)據(jù)從節(jié)點(diǎn)板卡向控制系統(tǒng)連接主節(jié)點(diǎn)板卡的通信，其特征在于：

a從節(jié)點(diǎn)板卡將收集到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀格式由目標(biāo)地址，源地址，數(shù)據(jù)部分和校驗(yàn)碼構(gòu)成；

b轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)幀放入先進(jìn)先出存儲(chǔ)器中；

c切換板卡采用定時(shí)輪詢的方式，將從節(jié)點(diǎn)板卡與切換板卡的物理收發(fā)器導(dǎo)通，切換板卡從先進(jìn)先出存儲(chǔ)器中取走數(shù)據(jù)幀；

d切換板卡通過網(wǎng)絡(luò)接口將數(shù)據(jù)幀傳送給主節(jié)點(diǎn)板卡；

e主節(jié)點(diǎn)板卡將數(shù)據(jù)幀還原成數(shù)據(jù)傳送給CPU處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于現(xiàn)場(chǎng)控制安全網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的方法，其特征在于切換板卡在固定周期內(nèi)逐個(gè)依次向主節(jié)點(diǎn)板卡發(fā)送數(shù)據(jù)幀。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于現(xiàn)場(chǎng)控制安全網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的方法，其特征在于，該固定周期的范圍為1ms-100ms，優(yōu)選為1ms-50ms，再優(yōu)選為1ms-25ms。

7.根據(jù)權(quán)利要求4-6任意一項(xiàng)所述的用于現(xiàn)場(chǎng)控制安全網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的方法，其特征在于切換板卡以固定周期與多個(gè)從節(jié)點(diǎn)板卡個(gè)數(shù)總和的比值為時(shí)間間隔依次將各從節(jié)點(diǎn)板卡的數(shù)據(jù)幀向主節(jié)點(diǎn)通信板卡發(fā)送。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于現(xiàn)場(chǎng)控制安全網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的方法，其特征在于數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)包括目的MA地址、源MAC地址、協(xié)議長(zhǎng)度，數(shù)據(jù)部分和幀校驗(yàn)檢測(cè)碼；其中數(shù)據(jù)部分分為上行數(shù)據(jù)幀和下行數(shù)據(jù)幀。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于現(xiàn)場(chǎng)控制安全網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的方法，其特征在于上行數(shù)據(jù)幀指從節(jié)點(diǎn)板卡發(fā)送給從節(jié)點(diǎn)通信板卡的數(shù)據(jù)幀，上行數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)部分由配置信息，自監(jiān)視信息，tick計(jì)數(shù)值，采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的CRC校驗(yàn)構(gòu)成。

10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于現(xiàn)場(chǎng)控制安全網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的方法，其特征在于下行數(shù)據(jù)幀指從節(jié)點(diǎn)通信板卡發(fā)送給從節(jié)點(diǎn)板卡的數(shù)據(jù)幀，下行數(shù)據(jù)幀由配置信息，主節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)，tick計(jì)數(shù)值，輸出數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的CRC校驗(yàn)構(gòu)成。

11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于現(xiàn)場(chǎng)控制安全網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的方法，其特征在于數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度范圍為64個(gè)字節(jié)-1024個(gè)字節(jié)，優(yōu)選為64個(gè)字節(jié)-512個(gè)字節(jié)，再優(yōu)選為64個(gè)字節(jié)-256個(gè)字節(jié)。