[實用新型]一種用于安全控制器的Powerlink通信服務組件

有效

• 申請號: 201721054279.7
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN207218717U
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 孟旭;孫東洪;汪德平
• 申請（專利權）人: 浙江正泰中自控制工程有限公司
• 主分類號: H04L12/02
• 分類號: H04L12/02;H04L29/08
• 代理公司: 浙江杭知橋律師事務所33256
• 代理人: 王梨華,陳麗霞

技術領域

本實用新型涉及工業自動化控制領域，尤其涉及了一種用于安全控制器的Powerlink通信服務組件。

背景技術

Powerlink是一種開源實時以太網通信技術。它定義了一個精簡的、實時性極高的數據鏈路層協議，同時定義了CANopen為應用層協議。Powrlink具有以下的一些優點：

1、Powerlink基于標準的以太網，無需專用的ASIC芯片，有以太網的地方，就可以實現。

2、Powerlink速度快，支持100M/1000M以太網。

3、Powerlink性能卓越，即使使用價格低廉的FPGA來實現，性能也能達到100～200us的循環周期。

4、Powerlink支持標準的網絡設備，并支持以太網的拓撲結構，布線自由，靈活。

5、數據吞吐量大，每個節點每個循環周期支持1500字節輸入和1500字節輸出。

6、Powerlink支持冗余通信。

Powerlink的這些優點，讓它可以很好的提升DCS的現場通信能力，并且具備很高的安全性。Powerlink協議棧由：CANOPEN應用層，POWERLINK傳輸層，Ethernet驅動器組成。

Powerlink有兩種數據類型，同步數據類型和異步數據類型。同步數據在在同步階段的PReq(下行數據)和Pres(上行數據)。異步數據在異步階段的AsyncSend中傳輸，因為異步通信時間是有限的，需要對異步通信數據進行管理，使在一個通信周期內的異步通信數據量不超過1個AsyncSend幀。這里同步數據幀一般用于實時數據傳輸，異步數據用于配置類、或者狀態類的服務型數據傳輸。

然而現有的Powerlink在應用上還存在著一些問題。

1、Powerlink在通信建立之前，主站要知道從站的實時數據的長度。這是通過向主站下載從站的通信配置文件來實現的。但是實際場景中，不同類型的從站的數據長度是不一樣的。不同類型的從站之間又可能存在混合使用的情況。這就導致了一種配置文件是不能滿足多變的現場需求的，如果要接入網絡從站不在主站的配置文件所支持的范圍內，就無法被識別，必須更新主站上的配置文件，并且重啟系統才能實現入網。在工業控制現場中，更換從站或者升級系統是非常常見的，就會出現這種情況：要求主站更新配置文件并重啟來支持某種從站設備。而在工業控制中，斷電重啟控制器是非常繁瑣的事情，稍有不慎可能會造成停車事故。所以直接使用現有的Powerlink的配置技術，會對工控現場的維護升級帶來安全隱患。而通信組件可以解決這個問題。通信組件在Powerlink的通信基礎上，增加了報文的組包和分片功能，從而使任意類型的從站在單次通信過程中的數據長度是一致的，從而使得同一種配置文件可以支持任何從站通信。

2、Powerlink的異步傳輸幀傳輸過程開銷比較大，需要先建立連接然后才能進行數據傳輸。數據傳輸完成之后，需要斷開連接，釋放通信資源。通信組件優化的通信過程，當與某個節點連接之后，完成了一次數據傳輸之后，并不立即釋放資源。在下一次異步通信時，先檢查該節點是否有新的異步傳輸需求，如果有的話，就直接進行數據傳輸，節省了連接過程，提高了異步通信鏈路的使用效率。

3、Powerlink的開發是基于CANopen技術，因此如果開發人員需要先去學習CANopen技術才能開發基于Powerlink通信的應用。這增加了開發的學習曲線及開發難度。通信組件通過數據項來創建CANopen的對象字典，使得開發人員不需要直接面對CANopen的對象字典，從而提高了開發效率。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術中應用過程中安全性差、運行效率低、應用復雜度高的缺點，提供了一種用于安全控制器的Powerlink通信服務組件。

為了解決上述技術問題，本實用新型通過下述技術方案得以解決。

一種用于安全控制器的Powerlink通信服務組件，包括第一核心板、雙口RAM芯片、第二核心板、PC機、FPGA板和以太網接口，第一核心板連接雙口RAM芯片，雙口RAM芯片連接第二核心板，并運行第二核心板上的Powerlink通信服務組件，Powerlink通信服務組件連接PC機，第二核心板連接FPGA板，FPGA板連接以太網接口，以太網接口包括以太網PHY芯片。

作為優選，雙口RAM芯片設有雙口RAM接口，雙口RAM接口用于連接第一核心板與應用程序進行數據交互。

作為優選，FPGA板設有雙口RAM接口，雙口RAM接口用于與第二核心板通信。