[發明專利]一種基于冗余技術的核電通信控制模塊

有效

• 申請號: 201911014209.2
• 申請日: 2019-10-23
• 公開（公告）號: CN110992203B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 劉立全;張龍強;戴成睿;蘭軍峰;夏榮楨;楊黎;祝建彬;習楚浩;溫春玉;周亮;李冠辰;易亮
• 申請（專利權）人: 北京微電子技術研究所;中廣核工程有限公司
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;H04L12/40;H04L69/08;G05B15/02;G05B19/418
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 胡健男

一種基于冗余技術的核電通信控制模塊，包括：主處理模塊，熱備份處理模塊、RS485電路、RS422電路、RS232電路、主從配置電路、通訊協議轉換電路和電源模塊；通過對核電狀態監控系統中具有抗輻射能力的RS422通訊總線上若干底層IO監控模塊進行讀取和控制，并將數據傳輸協議進行轉換，解決了采用大量模擬監控電路造成的核電站中控室接線繁瑣的問題，使中央控制系統的Profibus?DP主站通過一條線纜即可與底層IO監控模塊進行通訊。以冗余的處理模塊結合處理模塊之間、處理模塊與底層IO監控模塊的輪詢機制為核心，實現數據有序、連續地上傳至ProfiBus?DP主站中，避免普通單路傳輸結構發生故障后造成數據丟失的影響。

技術領域

本發明涉及一種基于冗余技術的核電通信控制模塊，屬于智能監控通訊控制技術領域。

背景技術

隨著核數字化控制系統在核電行業的普及，大量通訊協議和各種數據傳輸模塊應用于核電站的儀表和控制系統中。核電站監控區的高劑量輻射對電子元件性能提出了嚴苛要求。目前國內外核電站控制系統結構主要以集中監視為主，對電纜超容問題更加敏感。造成中央控制系統規模巨大，整個監控系統在數據傳輸的可靠性難以保證。因此，分散控制集中監視類型的控制系統結構成為目前核電廠數字化控制系統的發展方向。

發明內容

本發明解決的技術問題為：克服現有技術不足，提供一種基于冗余技術的核電通信控制模塊，本發明通過抗輻射RS422通訊總線與處于輻射區的底層IO板卡進行通訊，并在板卡內經過數據傳輸協議轉換，實現了使用Profibus-DP協議的中央控制系統中Profibus-DP主站與抗輻射RS422總線上的底層IO模塊的數據傳輸，同時避免了中央控制系統連接電纜過多的問題，并且本發明將冗余技術與核電監控領域相結合，顯著提高監控系統的可靠性與工作壽命，有益于降低核電站工作時的安全隱患。

本發明解決的技術問題為：一種基于冗余技術的核電通信控制模塊，包括：主處理模塊，熱備份處理模塊、RS485電路、RS422電路、RS232電路、主從配置電路、通訊協議轉換電路和電源模塊；

電源模塊，將外部電源進行電壓轉換后給主處理模塊，熱備份處理模塊、RS485電路、RS422電路、RS232電路、主從配置電路供電；

RS232電路接收上位機發送的配置數據，將配置數據進行電平轉換后，即將232電平的配置數據轉換成TTL電平的配置數據，送至主處理模塊；主處理模塊接收TTL電平的配置數據后進行存儲；

RS485電路向外部ProfiBus-DP主站通過ProfiBus-DP總線發送和接收RS485電平的底層IO模塊配置數據和輸出控制指令，并將板卡輸出控制指令進行電平轉換后，轉換成TTL電平的底層板卡輸出控制指令數據，送至主處理模塊；

主處理模塊和熱備份處理模塊均設有Uart接口；主處理模塊通過Uart接口采用UART協議將TTL電平的配置數據和底層板卡輸出控制指令發送給熱備份處理模塊；RS422電路通過422總線連接外部的底層IO模塊；底層IO模塊包括多個板卡；

主處理模塊根據存儲的配置數據，周期性地向RS422總線上連接的各個底層IO模塊中的板卡次發送數據請求命令；若在設定的超時時間內未收到響應(優選為由幀頭、幀尾、板卡地址、板卡功能、板卡工作狀態以及CRC校驗碼組成的8字節響應幀)，則向熱備份處理模塊發送工作切換請求；熱備份處理模塊收到工作切換請求后，熱備份處理模塊通過主從配置電路，將主處理模塊復位并接替主處理模塊的工作。

主處理模塊在通過RS422總線發送和讀取的數據過程中，熱備份處理模塊周期性地向主處理模塊發送由幀頭、幀尾、工作狀態查詢以及CRC校驗碼組成的檢測碼，以確定主處理模塊是否正常工作，若主處理模塊非正常工作，則熱備份處理模塊通過主從配置電路，將主處理模塊復位并接替主處理模塊的工作；若主處理模塊正常工作，熱備份處理模塊繼續周期性地向主處理模塊發送檢測碼(檢測碼優選由幀頭、幀尾、工作狀態查詢以及CRC校驗碼組成)；