[發(fā)明專利]基于背板總線與高速串行通訊的多級(jí)擴(kuò)展控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110176639.1
• 申請(qǐng)日: 2011-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102289422A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海濤;何師;秦健;呂文菁;張磊;張其生;李曠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京榮信慧科科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F13/40
• 分類號(hào): G06F13/40
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務(wù)所 21224
• 代理人: 張群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電力電子行業(yè)的控制系統(tǒng)，特別是一種基于背板總線與高速串行通訊的多級(jí)擴(kuò)展控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電力傳動(dòng)與電能質(zhì)量方面的設(shè)備不斷地向大功率與大容量方面發(fā)展，這些設(shè)備的控制系統(tǒng)要控制的執(zhí)行單元的數(shù)量越來(lái)越多，種類越來(lái)越復(fù)雜，而且不同容量、不同應(yīng)用場(chǎng)合的控制系統(tǒng)所要控制的執(zhí)行單元的種類和數(shù)量各不相同。為了降低控制系統(tǒng)的成本、使控制系統(tǒng)應(yīng)用靈活方便，控制系統(tǒng)需要進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，將不同的功能單元和執(zhí)行單元做成不同種類的板卡(或模塊)，然后根據(jù)不同容量、不同應(yīng)用場(chǎng)合組裝出滿足實(shí)際需要的控制系統(tǒng)。目前普遍的模塊化控制系統(tǒng)都是基于VME、PCI等總線設(shè)計(jì)的，由于這些總線負(fù)載能力及MAC層的限制，控制系統(tǒng)可擴(kuò)展性有一定的局限性，不能充分滿足某些大型設(shè)備控制系統(tǒng)可擴(kuò)展性的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于背板總線與高速串行通訊的多級(jí)擴(kuò)展控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)利用背板總線實(shí)現(xiàn)控制機(jī)箱內(nèi)各個(gè)板卡的數(shù)據(jù)通訊，利用高速串行通訊實(shí)現(xiàn)機(jī)箱之間的數(shù)據(jù)通訊，將多個(gè)控制機(jī)箱構(gòu)成一個(gè)整體的控制系統(tǒng)，極大的滿足了不同場(chǎng)合對(duì)控制系統(tǒng)的不同需求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

基于背板總線與高速串行通訊的多級(jí)擴(kuò)展控制系統(tǒng)，以一個(gè)主控機(jī)箱、一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展機(jī)箱為主體，通過(guò)光纖為傳輸媒介，利用背板總線實(shí)現(xiàn)控制機(jī)箱內(nèi)各個(gè)板卡的數(shù)據(jù)通訊，利用高速串行通訊實(shí)現(xiàn)機(jī)箱之間的數(shù)據(jù)通訊；主控機(jī)箱包括主控板、執(zhí)行單元板卡、從擴(kuò)展板、背板；擴(kuò)展機(jī)箱包括主擴(kuò)展板、從擴(kuò)展板、背板及執(zhí)行單元板卡，主控機(jī)箱的從擴(kuò)展板與擴(kuò)展機(jī)箱的主擴(kuò)展板連接，構(gòu)成二級(jí)擴(kuò)展控制系統(tǒng)；擴(kuò)展機(jī)箱的從擴(kuò)展板再與下一級(jí)擴(kuò)展機(jī)箱的主擴(kuò)展板連接，構(gòu)成三級(jí)擴(kuò)展控制系統(tǒng)；以此類推，構(gòu)成多級(jí)擴(kuò)展控制系統(tǒng)；主控機(jī)箱及擴(kuò)展機(jī)箱的執(zhí)行單元板卡、從擴(kuò)展板、背板結(jié)構(gòu)相同。

所述的主控板包括DSP數(shù)據(jù)處理模塊、FPGA控制模塊、時(shí)鐘管理模塊，DSP數(shù)據(jù)處理模塊、時(shí)鐘管理模塊分別與FPGA控制模塊相連接；DSP數(shù)據(jù)處理模塊用于數(shù)據(jù)的處理，F(xiàn)PGA控制模塊用于數(shù)據(jù)的傳輸；主控板上設(shè)有Bus?LVDS總線接口、總線時(shí)鐘接口、電源接口和TTL總線接口用于與背板連接，主控板提供全局時(shí)鐘。

所述的執(zhí)行單元板卡包括CO板、IO板、AO板、AD板和PU板，CO板為通訊接口板，IO板實(shí)現(xiàn)數(shù)字量輸入輸出功能，AO板用于模擬量輸出，AD板用于模擬量采集，PU板用于脈沖驅(qū)動(dòng)，各執(zhí)行單元板卡分別插在背板對(duì)應(yīng)的位置上。

所述的從擴(kuò)展板是用于實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)多級(jí)擴(kuò)展的板卡，包括FPGA控制模塊、SerDes模塊、激光收發(fā)模塊、光纖發(fā)送模塊，F(xiàn)PGA控制模塊用于實(shí)現(xiàn)背板數(shù)據(jù)總線與SerDes模塊數(shù)據(jù)總線的交互，SerDes模塊用于將并行數(shù)據(jù)與高速串行數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換，激光收發(fā)模塊用于將高速串行數(shù)據(jù)與光信號(hào)相互轉(zhuǎn)換，光纖發(fā)送模塊用于發(fā)送控制周期同步信號(hào)，用于保證各控制機(jī)箱在統(tǒng)一的控制周期下工作；從擴(kuò)展板通過(guò)Bus?LVDS總線接口和電源接口與背板相連接。

所述的背板固定于機(jī)箱內(nèi)部，背板上設(shè)有多個(gè)槽位，這些位置槽用于插入主控機(jī)箱或擴(kuò)展機(jī)箱的各種功能板卡，每一個(gè)位置槽都有獨(dú)立的電源連接器用于給單板供電，系統(tǒng)槽用于插主控板或者主擴(kuò)展板；TTL總線插槽用于插帶有TTL連接器的執(zhí)行單元板卡；TTL與Bus?LVDS混合插槽既可以插帶有TTL連接器的執(zhí)行單元板卡，也可以插帶有Bus?LVDS連接器的執(zhí)行單元板卡和從擴(kuò)展板，控制箱的電源由外部供電到背板，再由背板提供到各個(gè)功能板卡。

所述的主擴(kuò)展板是用于實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)多級(jí)擴(kuò)展的板卡，包括FPGA控制模塊、SerDes模塊、激光收發(fā)模塊、光纖接收模塊，F(xiàn)PGA控制模塊用于數(shù)據(jù)的傳輸；SerDes模塊用于將并行數(shù)據(jù)與高速串行數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換，激光收發(fā)模塊用于將高速串行數(shù)據(jù)與光信號(hào)相互轉(zhuǎn)換，光纖接收模塊用于接收從擴(kuò)展板發(fā)過(guò)來(lái)的控制周期同步信號(hào)，主擴(kuò)展板上設(shè)有Bus?LVDS總線接口、總線時(shí)鐘接口、電源接口和TTL總線接口與背板連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

該控制系統(tǒng)利用背板總線實(shí)現(xiàn)控制機(jī)箱內(nèi)各個(gè)板卡的數(shù)據(jù)通訊，利用高速串行通訊實(shí)現(xiàn)機(jī)箱之間的數(shù)據(jù)通訊，將多個(gè)控制機(jī)箱構(gòu)成一個(gè)整體的控制系統(tǒng)，極大的滿足了不同場(chǎng)合對(duì)控制系統(tǒng)的不同需求。

附圖說(shuō)明

圖1為主控板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為背板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為從擴(kuò)展板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為主擴(kuò)展板結(jié)構(gòu)示意圖；