[發明專利]一種基于混合協議二級拓撲結構及其現場形成方法

在審

• 申請號: 201310751567.8
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN104750050A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 王冬;劉瑞;郭歐杰;唐意;王懷敬;葉順流
• 申請（專利權）人: 中核控制系統工程有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 李東斌

技術領域

本發明屬于現場總線技術領域，具體涉及一種基于混合協議二級拓撲結構及其現場形成方法。

背景技術

現場總線是以單個分散的數字化智能化的測量和控制設備作為網絡節點，使用數字通信總線相連接，實現相互交換信息，共同完成自動控制系統功能的網絡系統與控制系統。

現場總線自誕生以來，已廣泛用于工業自動化控制領域。由于針對的應用場合不同，導致多種現場總線作為技術標準共同存在，而不同的現場總線設備之間必須克服互聯性和互換性，以避免現場控制系統集成所帶來的問題。目前現場總線應用的案例表明，異構系統的現場總線設備互聯仍沒有較好的解決方案。其關鍵是目前應用的各種現場總線技術為了實現技術獨立性以及通信結構的先進性，對其他異構現場總線系統不具備很好的擴展性與兼容性，無法實現自身現場總線系統與異構線場總線系統之間的數據交換，導致現場總線在擴容，技術升級以及維護過程中的不便。現場總線系統往往采用單一的總線結構，數據報文具有高傳輸頻率，報文長度短的特點，導致現場總線系統節點數量有嚴格限制，目標是降低總線負載率，提高總線實時響應性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于混合協議二級拓撲結構及其現場形成方法，可以實現在整個系統滿足節點數量的前提下，具有高實時性和可靠性，并能夠滿足對異構現場總線智能設備連接的技術要求。

本發明的技術方案如下：一種基于混合協議二級拓撲結構的現場總線系統Nic-NET，該系統Nic-Net包括兩級總線結構，其中，第一級總線結構為Nic-Net主站與Nic-Net母從站通過一級總線Nic-BUS構成的總線型拓撲結構；第二級總線結構為Nic-Net母從站與Nic-Net子從站通過二級總線NicLink構成的星型拓撲結構；Nic-Net主站包括總線應用層、數據鏈路層和物理層；一級總線NicBUS采用時間確定性數據鏈路控制協議，其包括邏輯鏈路控制子協議、媒介訪問控制子吸引，以及擴展邏輯鏈路子協議；Nic-Net母從站包括NicBUS從站和NicLink主站；Nic-Net子從站包括總線應用層、數據鏈路層和物理層；Nic-Net母從站與Nic-Net子從站之間的二層總線NicLink采用時間確定性數據鏈路控制協議。

所述的Nic-Net主站總線應用層由低到高集成了應用數據傳輸控制服務，管理配置服務以及應用數據接口；所述的Nic-Net數據鏈路層由低到高集成了媒介訪問控制子協議，邏輯鏈路控制子協議以及擴展邏輯鏈路子協議；所述的Nic-Net主站物理層集成了冗余的Ethernet以太網驅動器，實現總線冗余。

所述的NicBUS從站包括總線應用層、數據鏈路層和物理層，其中，NicBUS從站的總線應用層由低到高集成了NicBUS從站應用層和NicBUS從站管理配置服務；NicBUS從站數據鏈路層由低到高集成了NicBUS媒介訪問控制子協議和NicBUS邏輯鏈路控制子協議；NicBUS從站物理層集成了冗余的Ethernet以太網驅動器。所述的NicLink主站包括總線應用層、數據鏈路層和物理層，其中，NicLink主站總線應用層由低到高集成了NicLink主站應用層和NicLink主站管理配置服務；NicLink主站數據鏈路層集成了NicLink邏輯鏈路控制協議；NicLink主站物理層集成了高速冗余的CAN-BUS驅動器。

所述的Nic-Net子從站總線應用層由低到高集成了NicLink從站應用層和NicLink從站管理配置服務；Nic-Net子從站數據鏈路層集成了NicLink邏輯鏈路控制協議；Nic-Net子從站物理層集成了高速冗余的CAN-BUS驅動器。

該系統還包括Nic-NET擴展現場總線母從站；所述的Nic-NET擴展現場總線母從站與Nic-Net母從站類似，其在數據鏈路層利用了擴展邏輯鏈路子協議，將異構的現場總線協議的二級總線鏈路轉換為一級總線鏈路NicBUS中，使得現場總線子節點可以無縫地嵌入到該系統中。

所述的Nic-Net主站與所述的Nic-Net母從站通過滿足10BASE-2標準的高速屏蔽的同軸電纜實現物理鏈路的互聯，形成雙冗余物理鏈路層。

一種基于混合協議二級拓撲結構的現場總線系統構建方法，該方法具體包括：

步驟1、將Nic-Net主站與Nic-Net母從站通過滿足10BASE-2標準的高速屏蔽的同軸電纜實現的物理鏈路進行互聯，構成Nic-NET總線的干線一級總線NicBUS拓撲結構；