[實用新型]基于FF-H1現場總線的物理層故障診斷系統

有效

• 申請號: 201820409460.3
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN208548915U
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 曹寧;劉宏博;汪飛
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/26
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本實用新型公開一種基于FF?H1現場總線的物理層故障診斷系統，該診斷系統包括通信控制器、模數/數模轉換器、CPLD芯片、FPGA芯片、數據緩存器以及信號采樣器，所述診斷系統設置在連接設備上，連接設備連接H1和HSE子網，本實用新型通過信號采樣器對H1子網上的信號進行采樣，并通過FPGA芯片處理樣本獲取診斷數據，再通過HSE子網將診斷數據發送給中央控制系統；同時，本實用新型引入新的參數進行網絡物理層健康進行評估，通過建模和仿真來評估這些參數在不同情況下的故障檢測能力，通過改變故障檢測器的位置提高故障檢測的能力，本實用新型有助于提高工業網絡系統的故障診斷水平。

技術領域

本實用新型屬于工業控制自動化領域，具體是基于FF-H1現場總線的物理層故障診斷系統。

背景技術

目前，工業項目廣泛使用FF現場總線網絡進行流程控制，從而，影響現場總線網絡可靠性和可用性的故障識別得到了工業界的高度重視。由于常見故障往往發生在物理層和通信鏈路上，往往會導致停機，產生網絡恢復成本和不穩定的風險。因此，需要一個系統來檢測物理層故障，并立即向控制中心報告。

目前工業網絡故障檢測方法可以分為兩類，即間接方法和直接方法。間接方法通過監視網絡的其他部分(如更高層)來發現故障，而不直接分析物理層。間接方法直接分析網絡效率、實驗協議或恢復通信錯誤，該方法不能實現物理層的故障檢測，也不能檢測錯誤的類型或位置。第二類是直接的方法，這種方法直接對物理層模擬信號進行采樣分析。該方法主要是通過分析線路信號來檢測物理層和通信鏈路上的故障，其檢測方法是先在線路上發送一個仿真信號，然后對接收到的信號進行采樣和分析。在這些方法中，故障檢測是有效的，但是必須要關閉網絡。

現有的故障檢測器分為兩類，一類是可移動的，一類是固定在功率調節器的附近；第一類故障檢測器不能連接到中央控制系統，并向本地報告。第二類故障檢測器采用兩種方法進行報告，一種單獨的網絡或H1網絡；第一種方法需要更多的成本來建立新的網絡及其轉換器，這種方法會使現場總線的優點(使用較低的布線)消失；在第二種方法中，由于通過自己的網絡發送故障報告可能會有一些問題，雖然不需要再次布線，但是報告的可靠性將降低。

發明內容

本實用新型的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種基于FF-H1現場總線的物理層故障診斷系統，將通常放置在功率調節器上的故障檢測器移動到連接設備中，通過改變故障檢測器的位置并引入新的故障檢測參數來完成故障診斷；本實用新型引入新的參數進行網絡物理層健康評估，通過建模和仿真來評估這些參數在不同情況下的故障檢測能力，通過改變故障檢測器的位置提高故障檢測的能力。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種基于FF-H1現場總線的物理層故障診斷系統，所述診斷系統設置在連接設備中，所述診斷系統包括多個用于實現H1子網通信棧的通信控制器、多個用于對模擬信號和數字信號進行相互轉換的模數/數模轉換器、用于連接實現H1子網和HSE子網堆棧處理的CPLD芯片、用于處理樣本并獲取診斷參數的FPGA芯片、多個數據緩存器以及多個信號采樣器；所述CPLD芯片與通信控制器電連接，所述通信控制器分別與所述模數/數模轉換器和數據緩存器電連接，所述FPGA芯片分別與所述模數/數模轉換器和數據緩存器的連接結點以及所述信號采樣器電連接；所述診斷系統通過所述信號采樣器和模數/數模轉換器實現與所述H1子網的電性連接，通過所述CPLD芯片和FPGA芯片實現與所述HSE子網的電性連接。本實用新型通過所述信號采樣器對H1子網上的信號進行采樣，并通過所述FPGA芯片對信號樣本進行處理以獲取診斷參數，再通過所述HSE子網將診斷報告發送給中央控制系統。

優選地，所述診斷系統引入了對網絡物理層健康狀況進行評估的測量參數；

具體地，所述測量參數包括功率傳輸參數、分組傳輸參數以及H1位波形偏差參數。