[實用新型]PAS100控制系統的通信模塊和總線冗余構架

有效

• 申請號: 201520543102.8
• 申請日: 2015-07-24
• 公開（公告）號: CN204883339U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 裴文龍;裘宏波;劉渝新;陳學軍
• 申請（專利權）人: 重慶川儀自動化股份有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 重慶志合專利事務所 50210
• 代理人: 胡榮琿;李寧

技術領域

本實用新型涉及分布式控制系統的冗余構架，具體涉及一種PAS100控制系統的通信模塊和總線冗余構架。

背景技術

PAS100控制系統是基于DCS構架設計的過程自動化控制系統，采用模塊化設計思想和開放性的設計理念，使得該系統具備良好的開放性和擴展性，適用于石油、化工、冶金、輕工、能源和環保等行業的過程自動化控制。現有DCS系統（即集散型控制系統或分布式控制系統）采用多級分層結構，綜合了常規儀表控制系統和計算機集中控制的優點，彌補了它們各自的不足，具備分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態方便等特點，其可靠性是DCS系統的關鍵指標。為了提高DCS系統的可靠性，因此需對DCS系統進行冗余設置。不同廠家的DCS系統的冗余位置、程度和具體實現方式都有所不同，常見的系統冗余實現方式是部件冗余。基于成本因素考慮和針對具體行業應用需求不同，不同廠家的部件冗余的實現級別和方式也有所不同，有的采用全部部件冗余，也有采用部分部件冗余的。從理論上來說，系統的冗余設計實現冗余的位置越多、冗余的程度越高，系統的安全性和可靠性就越好。但是從系統的設計和實現角度來說，也會增加了系統的復雜度、設計的難度和產品的成本，而高復雜度必然導致更多不可預見的問題，增加了一些潛在的風險。從經濟角度考慮，過高的冗余度會大大增加系統的成本，甚至是一種浪費。如：現有控制系統的控制層與輸入輸出層間之間采用以太網和Modbus/TCP協議進行通信，技術難度相對大，成本高，并且控制器冗余必然通信模塊冗余、網絡冗余。因此目前急需開發一種設計合理的冗余架構，該冗余架構安全性和可靠性，且成本低。

發明內容

本實用新型的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種PAS100控制系統的通信模塊和總線冗余構架，該冗余構架合理，綜合考慮PAS100控制系統的時效性、安全性、可靠性，且成本低，保證PAS100控制系統能正常運行。

本實用新型的目的可以通過以下技術方案實現：

一種PAS100控制系統的通信模塊和總線冗余構架，包括PAS100控制系統的監控層、控制層和輸入輸出層，其特征在于：所述控制層設有至少一個控制器，所述控制器設有兩個通信總線接口和通信網絡接口，所述控制器的通信網絡接口通過通信網絡與監控層進行網絡通信，控制器的兩個通信總線接口用于與輸入輸出層相連；所述輸入輸出層設有多個輸入輸出模塊組，所述各輸入輸出模塊組內設有多個IO模塊以及兩個互為冗余的主通信模塊和備用通信模塊，各輸入輸出模塊組的主通信模塊和備用通信模塊均設有四個通信接口，其中兩個通信接口用于實現對控制器的通信冗余，另外兩個通信接口用于實現對輸入輸出模塊組內IO模塊的通信冗余，各輸入輸出模塊組的主通信模塊和備用通信模塊分別通過兩條互為冗余的主通信總線和備用通信總線與控制層的控制器進行數據交互。

所述控制層的控制器均由電源模塊、CPU模塊和公共底座構成，所述電源模塊和CPU模塊通過接插件固定于公共底座上，通過公共底座的底板實現互聯，所述CPU模塊設有通信網絡接口和通信總線接口，CPU模塊的通信網絡接口用于與監控層進行通信；CPU模塊的通信總線接口用于與輸入輸出層各輸入輸出模塊組的通信模塊進行數據交互。

所述控制器的CPU模塊設有兩個通信接口，所述兩個通信接口均為RS485總線接口，所述控制層的控制器分別通過兩條互為冗余的RS485總線和Modbus通信協議與輸入輸出層的主通信模塊和備用通信模塊進行數據交互。

所述控制器的CPU模塊設有兩個通信網絡接口，所述控制層的控制器分別通過兩個互為冗余的主通信網絡和備用通信網絡與監控層進行網絡通信。

所述通信網絡接口為RJ45以太網接口，所述控制層的控制器分別通過兩個互為冗余的主以太網和備用以太網與監控層進行網絡通信。

所述輸入輸出層設有最多八個輸入輸出模塊組，所述各輸入輸出模塊組內均設有最多八個IO模塊和兩個互為冗余的主通信模塊和備用通信模塊。

所述各輸入輸出模塊組的主通信模塊和備用通信模塊均通過兩條互為冗余的主通信總線和備用通信總線與輸入輸出模塊組內IO模塊進行實時數據交互。

所述各輸入輸出模塊組內的主通信模塊和備用通信模塊分別通過兩條互為冗余的RS485總線和Modbus協議與輸入輸出模塊組內各IO模塊的進行數據交互。

所述主通信模塊、備用通信模塊和IO模塊均具備帶電插拔功能。