[實(shí)用新型]一種單總線測(cè)溫控制系統(tǒng)斷鏈自動(dòng)診斷及冗余保護(hù)的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420130272.9
• 申請(qǐng)日: 2014-03-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204031195U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖晶晶;殷嚴(yán)剛;黎科;金浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L12/24
• 分類號(hào): H04L12/24;H04L12/26;H04L12/40;G05B23/02
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 劉梅芳

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及單總線溫度傳感器多點(diǎn)測(cè)溫控制技術(shù)，具體是一種單總線測(cè)溫控制系統(tǒng)斷鏈自動(dòng)診斷及冗余保護(hù)的裝置。?

背景技術(shù)

在生產(chǎn)制造領(lǐng)域，單總線溫度傳感器多點(diǎn)測(cè)溫控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于糧倉(cāng)、釀酒廠、食品加工廠、溫室、大型精密測(cè)量?jī)x器等場(chǎng)所。譬如DS18B20溫度傳感器是典型的數(shù)字溫度傳感器，該溫度傳感器不僅具有體積小，精度高，抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，而且可以采用單根電纜傳輸數(shù)據(jù)，其單總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能夠節(jié)省大量電纜，有效降低測(cè)溫控制系統(tǒng)產(chǎn)品成本，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中具重大的意義。目前這種測(cè)溫控制系統(tǒng)不具備斷鏈點(diǎn)診斷功能，同時(shí)，測(cè)溫控制系統(tǒng)大多采用雙控制器冗余保護(hù)的機(jī)制，一旦總線出現(xiàn)斷鏈點(diǎn)，則靠啟用另一控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，這種方法存在產(chǎn)品成本高、維護(hù)不方便等缺陷。?

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種單總線測(cè)溫控制系統(tǒng)斷鏈自動(dòng)診斷及冗余保護(hù)的裝置。這種裝置有效降低測(cè)溫控制系統(tǒng)的成本、降低測(cè)溫控制系統(tǒng)的維護(hù)難度，提高測(cè)溫控制系統(tǒng)的維護(hù)效率。?

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是：

一種單總線測(cè)溫控制系統(tǒng)斷鏈自動(dòng)診斷及冗余保護(hù)的裝置，包括控制系統(tǒng)，傳感器環(huán)路為總線型拓?fù)溟]合環(huán)路，還包括雙向切換開(kāi)關(guān)裝置，所述傳感器環(huán)路總線的兩端與雙向切換開(kāi)關(guān)裝置連接形成一個(gè)閉環(huán)的結(jié)構(gòu)，雙向切換開(kāi)關(guān)裝置與控制系統(tǒng)連接，控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)雙向切換開(kāi)關(guān)裝置的控制，調(diào)整對(duì)傳感器環(huán)路的讀取數(shù)據(jù)的方向，從而實(shí)現(xiàn)線路斷鏈點(diǎn)診斷及冗余保護(hù)功能。

所述的控制系統(tǒng)為公開(kāi)號(hào)CN202916015U專利所提供的基于注冊(cè)機(jī)制的多點(diǎn)測(cè)溫控制系統(tǒng)；

所述的雙向切換開(kāi)關(guān)裝置包括微控制器（Micro?Control?Unit，簡(jiǎn)稱MCU）和雙向開(kāi)關(guān)，MCU通過(guò)雙向開(kāi)關(guān)控制總線與控制系統(tǒng)通信，實(shí)現(xiàn)單總線傳感器網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)交替接入總線；

所述的雙向切換開(kāi)關(guān)裝置與多個(gè)溫度傳感器構(gòu)成閉合的單環(huán)傳感器環(huán)路，單環(huán)傳感器環(huán)路通過(guò)雙向切換開(kāi)關(guān)裝置與單總線相連接，構(gòu)成多環(huán)的閉合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)傳感器環(huán)路。

這種裝置的優(yōu)點(diǎn)是采用目前傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域未見(jiàn)采用的閉環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能夠采用單環(huán)，或者多個(gè)單環(huán)相切的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具備較為靈活的組網(wǎng)方式。這種裝置設(shè)置了一個(gè)雙向切換開(kāi)關(guān)裝置，能夠完成閉環(huán)拓?fù)涞碾p向檢測(cè)功能，相對(duì)傳統(tǒng)雙機(jī)冗余的系統(tǒng)，減少了一個(gè)核心處理器，大大降低了成本。

基于上述裝置的單總線測(cè)溫控制系統(tǒng)斷鏈自動(dòng)診斷的方法，包括傳感器環(huán)路，其中第一個(gè)傳感器環(huán)路與雙向切換開(kāi)關(guān)裝置的第一通道連接，最后一個(gè)傳感器環(huán)路與雙向切換開(kāi)關(guān)裝置的第二通道連接，雙向切換開(kāi)關(guān)裝置與多個(gè)溫度傳感器構(gòu)成閉合的單環(huán)傳感器環(huán)路，所述方法包括如下步驟：

1）注冊(cè)傳感器環(huán)路上每一個(gè)單總線溫度傳感器在接入總線后各傳感器所在物理位置編碼ID；

2）控制系統(tǒng)向雙向切換開(kāi)關(guān)裝置發(fā)出指令，命令其接通第一通道，確定從第一通道方向檢測(cè)傳感器環(huán)路，控制系統(tǒng)采用二叉樹算法讀取第一通道方向所有傳感器環(huán)路上傳感器的ID；?

????3）控制系統(tǒng)從第一通道方向檢測(cè)傳感器環(huán)路讀取到該方向上斷鏈點(diǎn)前所有的傳感器環(huán)路的ID；

4）控制系統(tǒng)向雙向切換開(kāi)關(guān)裝置發(fā)出指令，命令其接通第二通道，確定從第二通道方向檢測(cè)傳感器環(huán)路，控制系統(tǒng)采用二叉樹算法讀取第二通道方向所有傳感器環(huán)路上傳感器的ID；?

????5）控制系統(tǒng)從第二通道方向檢測(cè)傳感器環(huán)路讀取到該方向上斷鏈點(diǎn)前所有的傳感器環(huán)路的ID；

????6）對(duì)從第一通道方向和第二通道方向兩次讀取到的ID進(jìn)行比較，得出斷鏈點(diǎn)所在位置。

在總線空閑期間，控制系統(tǒng)與雙向切換開(kāi)關(guān)裝置中的MCU采用周期為2微秒、占空比為0.5的PWM信號(hào)進(jìn)行通信，邏輯1：?PWM持續(xù)50微秒后電平拉低30微秒；邏輯0：周期=2微秒的PWM持續(xù)80微秒，?MCU接收的信號(hào)是1，雙向開(kāi)關(guān)接通第一通道，如果接收到的信號(hào)是0，雙向開(kāi)關(guān)接通第二通道。

利用單總線溫度傳感器內(nèi)部的非易失性可擦除ROM中TH和TL兩個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)自身的物理位置編碼，供控制系統(tǒng)調(diào)用和分析。

基于上述裝置的單總線測(cè)溫控制系統(tǒng)斷鏈冗余保護(hù)的方法：無(wú)雙機(jī)冗余且在閉環(huán)總線出現(xiàn)斷鏈點(diǎn)的情況下，通過(guò)雙向切換開(kāi)關(guān)裝置，對(duì)整個(gè)傳感器環(huán)路進(jìn)行兩次不同方向的檢測(cè)，以此保證傳感器數(shù)據(jù)采集工作正常進(jìn)行，達(dá)到總線斷鏈冗余保護(hù)的目的。