[實用新型]多總線工業現場控制器

有效

• 申請號: 201520102394.1
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN204480020U
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: 謝云山;劉洋;劉春雷;蔣濟友;周勇;石祥聰;王毅
• 申請（專利權）人: 重慶工業自動化儀表研究所
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 重慶為信知識產權代理事務所(普通合伙) 50216
• 代理人: 龍玉洪

技術領域

本實用新型涉及工業自動化控制領域，具體涉及多總線工業現場控制器。

背景技術

自上世紀八十年代以來，控制裝置設備一經產生，便成為全球工業自動化控制的熱點，它是一種開放式、數字化、多種通信模式的現場控制裝置設備，是一項集嵌入式技術、計算機、數字通信、網絡為一體的綜合技術?？刂蒲b置設備應用在工業自動化生產現場與監控現場，能實現生產的控制與監控，替代傳統的人工控制與監控。

冗余技術是提高計算機控制系統可靠性的最有效的方法之一。為了達到控制系統的高可靠性和低失效率的目的，我們通常會在控制系統的設計和應用中采用冗余技術，根據冗余的切換方式，冗余系統大致分為硬冗余方式和軟冗余方式，其中硬冗余即傳統的硬件冗余，當主設備故障時，通過特定硬件判別、備份方式無間隙地自動切換到備用設備上，保持系統正常運行；軟冗余方式，主要是通過編程方式來實現冗余。

當前市場上的冗余產品，多是采用硬件方式冗余，在現場裝置設備中得到應用的冗余有裝置冗余、通信冗余、數據冗余，但這些技術都是單一的出現在裝置上，例如某一現場通信裝置設備配有模塊之間的CAN數據通信冗余，只能單一的保障了CAN通信的可靠性，不能保障模塊的可靠性等，如果模塊出現事故，也會導致CAN通信的失??；又或現場控制裝置設備只配有模塊冗余，沒有以太網通信冗余和CAN通信冗余，如果CAN通信或者以太網通信事故，也需要更換模塊。正是因為現場裝置設備的冗余技術單一性，如果想提高控制系統的可靠性，則需要使用多種帶有各功能的冗余模塊，這會導致控制系統龐大復雜，設備的采購數量增多、成本增加、采購周期變長，并且在系統調試和安裝上會花費了很多的時間和精力。

實用新型內容

本申請通過提供一種多總線工業現場控制器，包括三個以太網通信單元、兩個CAN總線通信單元以及串行通信單元，采用工業級控制器將以太網通信冗余、CAN總線通信冗余、串行通信冗余等多種冗余技術集成于現場裝置設備中，克服了現有技術中為了提高系統的可靠性而導致控制系統龐大復雜，設備的采購數量增多、成本增加、采購周期變長，并且在系統調試和安裝上會花費了很多的時間和精力的問題。

為解決上述技術問題，本申請采用以下技術方案予以實現：

一種多總線工業現場控制器，其特征在于，包括微控制器、三個以太網通信單元、兩個CAN總線通信單元、串行通信單元以及存儲單元。

為了實現數據通信的可靠性，達到以太網冗余，第一以太網通信單元包括第一以太網控制器、第一隔離變壓器和第一RJ45接口，第二以太網通信單元包括第二以太網控制器、第二隔離變壓器和第二RJ45接口，所述微控制器利用數據總線和地址總線連接所述第一以太網控制器和第二以太網控制器，所述第一以太網控制器經所述第一隔離變壓器隔離后接所述第一RJ45接口，所述第二以太網控制器經所述第二隔離變壓器隔離后接所述第二RJ45接口；所述第三以太網通信單元包括第三以太網控制器、第三隔離變壓器和第三RJ45接口，所述微控制器通過串行總線連接該第三以太網控制器，該第三以太網控制器經所述第三隔離變壓器隔離后接所述第三RJ45接口；其中微控制器通過數據總線外擴第一以太網控制器和第二以太網控制器完成并行轉換，微控制器通過串行總線外擴第三以太網控制器完成串行轉換。以太網發送數據方式為：微控制器將數據內容存儲在數據總線上，通過16位數據總線將數據發送到以太網控制器內，然后將16位數據轉化成兩路差分信號(RX+/RX-、TX+/TX-)輸出，通過隔離變壓器進行信號的隔離，傳輸至RJ45接口；以太網接收數據方式為：以太網數據通過RJ45接口，經過兩隊差分信號傳輸至隔離變壓器中進行信號的隔離，隔離過后的兩路差分信號傳輸至以太網控制器中，將兩路差分信號轉化成16位的總線信號，通過數據總線傳輸至微控制器，微控制器會根據以太網的協議進行內容的分析和提取。

作為優選的技術方案，所述第一以太網控制器和第二以太網控制器采用以太網控制器DM9000A，所述第三以太網控制器采用以太網控制器DM9161BI。