专利名称：工业以太网数据冗余交换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电机励磁控制领域，主要涉及一种应用于励磁装置内调节器与整 流柜、灭磁保护柜之间数据交换的工业以太网数据冗余交换装置。
背景技术：
励磁装置为同步发电机或电动机的运行提供可以调节的励磁电流，装置一般由一 个励磁调节柜、一个或多个励磁整流柜、一个或多个灭磁保护柜组成。励磁调节柜是整个装 置的控制中枢，励磁调节柜内包含有两套结构和功能完全一致的调节器。励磁调节柜要完 成控制信号的采集和预处理、接受外部的控制指令、进行PID计算、完成逻辑判断、发出控 制信号、向就地人机界面和远方控制中心传送实时数据等。励磁装置内的数据交换包括励 磁装置内励磁调节柜与人机界面的数据交换和励磁调节柜与整流柜、灭磁保护柜的数据交 换。励磁装置内励磁调节柜与人机界面的数据交换通常采用RS232串行通讯，在传输线上 只允许一个驱动器和一个接收器，工作模式为单端发送单端接收，最大传输距离为15m，最 大数据传输速率20kbps，人机界面设置在就地调节柜的前门，通讯数据线一般在3米以内， 为避免现场干扰一般波特率设置9600bps，通讯协议为MODBUS协议，结构上不采用冗余结 构，通过数据交换控制器的状态信息、故障信息等可以显示在人机界面上，操作者也可在人 机界面上对控制器进行投入、切除等操作。励磁装置内励磁调节柜与整流柜、灭磁保护柜的 数据交换一般采用RS485串行通讯、ARCNET局域网、CAN网和商业以太网等，通过数据交换 调节器可以得到整流柜、灭磁保护柜的模拟量和开关量信息，同时调节器的控制信号可以 发送到整流柜和灭磁保护柜以达到控制的目的。RS485传输介质采用双绞线，通讯速率一般 设置为57. 6Kbps，通讯协议为MODBUS协议或ASCII自定义协议，不采用冗余结构。ARCNET 局域网通讯采用令牌方式。当网络负载轻时，即使只有一个节点要发送数据，令牌也要在网 内每一个节点上顺序传递。传输速率达2. 5Mbps。CAN网上任意一个节点均可在任意时刻 主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主从。但是任一时刻只能有一对节点在通信， 实际上CAN网是一种改进的点对点通信。商业以太网采用的CSMA/⑶协议，以太网允许任 意一个节点在没有其他节点占用网络时立即向其他节点发送信息，传输速率100M/10MbpS。 但商业以太网设备并不是总能满足恶劣环境下的高可靠性标准要求。
发明内容本实用新型旨在针对现有技术不能使励磁装置内数据通信兼顾高速率和可靠性 的缺点，提供一种工业以太网数据冗余交换装置。本实用新型采用具有双以太网口的主控 制器、双以太网交换机、双网络传输线使得励磁装置内数据通信传输速度快，且可靠性高。本实用新型通过下述技术方案实现工业以太网数据冗余交换装置，包括励磁调节柜、励磁整流柜和灭磁保护柜，其特 征在于所述励磁调节柜、励磁整流柜和灭磁保护柜上还串接有双工业以太网交换机，励磁 调节柜、励磁整流柜和灭磁保护柜分别通过网络传输线与双工业以太网交换机连接。[0006]所述励磁调节柜的主控制器包括第一主控制器、第二主控制器和人机界面，所述 励磁调节柜内设置有第一工业以太网交换机和第二工业以太网交换机，所述励磁调节柜的 第一主控制器的网络口 1和网络口 2分别通过网络传输线连接到第一工业以太网交换机； 所述励磁调节柜的第二主控制器的网络口 1和网络口 2分别通过网络传输线连接到第二 工业以太网交换机；所述人机界面的网络口 1通过网络传输线连接到第一工业以太网交换 机，网络口 2通过网络传输线连接到第二工业以太网交换机。所述励磁整流柜内置辅助PAC控制器或以太网智能I/O模块，所述辅助PAC控制 器或以太网智能I/O模块的网络口通过网络传输线连接到工业以太网交换机，各网络口与 各工业以太网交换机相对应。所述灭磁保护柜内置辅助PAC控制器或以太网智能I/O模块，所述辅助PAC控制 器或以太网智能I/O模块的网络口 1通过网络传输线连接到第一工业以太网交换机，网络 口 2通过网络传输线连接到第二工业以太网交换机。所述双工业以太网交换机为八端口 10/100MbpS非网管型工业以太网交换机。本实用新型具有以下优点一、励磁调节柜、励磁整流柜、灭磁保护柜全面采用双冗余工业以太网数据交换。 双冗余工业以太网数据交换技术实现了网络口冗余、交换机冗余、通讯线冗余，较现有的普 遍采用的通讯方案在可靠性上大大提高，再结合工业以太网独有的M0DBUS/TCP通讯协议， 大大降低了误码率。且双冗余工业以太网数据交换技术通讯速率为10/100MbpS。二、ARCNET局域网通讯虽然较串行通讯有较大的进步，但其通讯协议存在局限性 和不开放，不能实现工业以太网所具有的远程诊断和远程维护功能。而双冗余工业以太网 数据交换技术采用先进的KW-Multiprog软件，支持多任务功能及自定义功能块，实现复杂 的控制能力，支持IEC-61131-3国际编程标准，支持远程诊断和远程维护功能。三、工业以太网采用Modbus/Tcp通讯协议，带有严格的循环校验，保证了在恶劣 工作环境下的正常通讯，误码率低。
图1为励磁整流柜和灭磁保护柜内置辅助PAC控制器的接线图图2为励磁整流柜和灭磁保护柜内置以太网智能1/0模块的接线图图中标记1、励磁调节柜，2、励磁整流柜，3、灭磁保护柜，4、双工业以太网交换机， 5、第一主控制器，6、第二主控制器，7、人机界面，8、第一工业以太网交换机，9、第二工业以 太网交换机，10、辅助PAC控制器，11、以太网智能1/0模块。
具体实施方式
实施例1如图1所示，工业以太网数据冗余交换装置，包括励磁调节柜1、励磁整流柜2、灭 磁保护柜3，所述励磁调节柜1、励磁整流柜2、灭磁保护柜3上还串接有双工业以太网交换 机4，所述双工业以太网交换机4为八端口 10/100MbpS非网管型工业以太网交换机。支持 全双工/半双工流量控制，支持MDI/MDI-X自动跨接，提供广播风暴保护，嵌有一个转换控 制器，支持自协商，嵌有一个存储缓冲，支持存储转发，支持电压为3000V的DC电源线浪涌保护，支持电压为4000V的DC以太网ESD保护，支持双24V电源输入。励磁调节柜1、励磁 整流柜2、灭磁保护柜3通过双工业以太网交换机4进行通讯，实现以太网数据交换的冗余。 所述励磁调节柜1的主控制器为可编程自动化控制器PAC，包括第一主控制器5、第二主控 制器6和人机界面7，所述人机界面7为触摸式平板电脑。所述励磁调节柜1内设置有第 一工业以太网交换机8和第二工业以太网交换机9，所述励磁调节柜1的第一主控制器5 的网络口 1和网络口 2分别通过网络传输线连接到第一工业以太网交换机8 ；所述励磁调 节柜1的第二主控制器6的网络口 1和网络口 2分别通过网络传输线连接到第二工业以太 网交换机9 ；所述人机界面7的网络口 1通过网络传输线连接到第一工业以太网交换机8， 网络口 2通过网络传输线连接到第二工业以太网交换机9。第一主控制器5、第二主控制 器6采用高性能低功耗双CPU，并带有丰富的控制功能。PAC支持Wince 5.0下的5种标准 IEC61131-3编程语言，提供双10/100Mbps以太网口，PAC采用强大的Multiprog KW软件 和稳定的ProCon OS可以保证Ims的确定性1/0，确保I/O采集和控制级的响应速度，支持 Modbus/RTU主站和Modbus/TCP协议，支持远程诊断和远程维护。所述励磁整流柜2内置辅 助PAC控制器10，所述辅助PAC控制器10的网络口通过网络传输线分别与第一工业以太 网交换机8和第二工业以太网交换机9连接，各网络口与与第一工业以太网交换机8和第 二工业以太网交换机9相对应。所述灭磁保护柜3内置辅助PAC控制器10，所述辅助PAC 控制器10的网络口 1通过网络传输线连接到第一工业以太网交换机8，网络口 2通过网络 传输线连接到第二工业以太网交换机9。双冗余工业以太网数据交换技术的编程软件采用 Multiprog KW软件，符合IEC61131-3编程语言标准，采用多任务机制，支持五种编程语言， 采用图形化用户界面，调试功能强大，可在线编辑、PLC仿真、重写与强制、断点、观察窗口与 处方、逻辑分析仪和交叉引用。实施例2如图2所示，工业以太网数据冗余交换装置，包括励磁调节柜1、励磁整流柜2、灭 磁保护柜3，所述励磁调节柜1、励磁整流柜2、灭磁保护柜3上还串接有双工业以太网交换 机4，所述双工业以太网交换机4为八端口 10/100MbpS非网管型工业以太网交换机。支持 全双工/半双工流量控制，支持MDI/MDI-X自动跨接，提供广播风暴保护，嵌有一个转换控 制器，支持自协商，嵌有一个存储缓冲，支持存储转发，支持电压为3000V的DC电源线浪涌 保护，支持电压为4000V的DC以太网ESD保护，支持双24V电源输入。励磁调节柜1、励磁 整流柜2、灭磁保护柜3通过双工业以太网交换机4进行通讯，实现以太网数据交换的冗余。 所述励磁调节柜1的主控制器为可编程自动化控制器PAC，包括第一主控制器5、第二主控 制器6和人机界面7，所述人机界面7为触摸式平板电脑。所述励磁调节柜1内设置有第 一工业以太网交换机8和第二工业以太网交换机9，所述励磁调节柜1的第一主控制器5 的网络口 1和网络口 2分别通过网络传输线连接到第一工业以太网交换机8 ；所述励磁调 节柜1的第二主控制器6的网络口 1和网络口 2分别通过网络传输线连接到第二工业以太 网交换机9 ；所述人机界面7的网络口 1通过网络传输线连接到第一工业以太网交换机8， 网络口 2通过网络传输线连接到第二工业以太网交换机9。第一主控制器5、第二主控制 器6采用高性能低功耗双CPU，并带有丰富的控制功能。PAC支持Wince 5. O下的5种标准 IEC61131-3编程语言，提供双10/100Mbps以太网口，PAC采用强大的Mult iprog KW软件 和稳定的ProCon OS可以保证Ims的确定性1/0，确保1/0采集和控制级的响应速度，支持Modbus/RTU主站和Modbus/TCP协议，支持远程诊断和远程维护。所述励磁整流柜2内置以 太网智能I/O模块11，所述以太网智能I/O模块11的网络口通过网络传输线分别与第一工 业以太网交换机8和第二工业以太网交换机9连接，各网络口与与第一工业以太网交换机 8和第二工业以太网交换机9相对应。所述灭磁保护柜3内置以太网智能I/O模块11，所 述以太网智能I/O模块11的网络口 1通过网络传输线连接到第一工业以太网交换机8，网 络口 2通过网络传输线连接到第二工业以太网交换机9。双冗余工业以太网数据交换技术 的编程软件采用Multiprog KW软件，符合IEC61131-3编程语言标准，采用多任务机制，支 持五种编程语言，采用图形化用户界面，调试功能强大，可在线编辑、PLC仿真、重写与强制、 断点、观察窗口与处方、逻辑分析仪和交叉引用。 本实用新型不限于以上实施例，但均应落入本实用新型权利要求保护范围之内。
权利要求工业以太网数据冗余交换装置，包括励磁调节柜(1)、励磁整流柜(2)和灭磁保护柜(3)，其特征在于所述励磁调节柜(1)、励磁整流柜(2)和灭磁保护柜(3)上还串接有双工业以太网交换机(4)，励磁调节柜(1)、励磁整流柜(2)和灭磁保护柜(3)分别通过网络传输线与双工业以太网交换机(4)连接。
2.根据权利要求1所述工业以太网数据冗余交换装置，其特征在于所述励磁调节柜 (1)的主控制器包括第一主控制器(5)、第二主控制器(6)和人机界面(7)，所述励磁调节 柜(1)内设置有第一工业以太网交换机(8)和第二工业以太网交换机(9)，所述励磁调节柜 (1)的第一主控制器(5)的网络口 1和网络口 2分别通过网络传输线连接到第一工业以太 网交换机(8)；所述励磁调节柜(1)的第二主控制器(6)的网络口 1和网络口 2分别通过 网络传输线连接到第二工业以太网交换机(9)；所述人机界面(7)的网络口 1通过网络传 输线连接到第一工业以太网交换机(8)，网络口 2通过网络传输线连接到第二工业以太网 交换机(9)。
3.根据权利要求1所述工业以太网数据冗余交换装置，其特征在于所述励磁整流柜 ⑵内置辅助PAC控制器(10)或以太网智能I/O模块(11)，所述辅助PAC控制器(10)或 以太网智能I/O模块(11)的网络口通过网络传输线连接到工业以太网交换机，各网络口与 各工业以太网交换机相对应。
4.根据权利要求1所述工业以太网数据冗余交换装置，其特征在于所述灭磁保护柜 ⑶内置辅助PAC控制器(10)或以太网智能I/O模块(11)，所述辅助PAC控制器(10)或 以太网智能I/O模块(11)的网络口 1通过网络传输线连接到第一工业以太网交换机(8)， 网络口 2通过网络传输线连接到第二工业以太网交换机(9)。
5.根据权利要求1所述工业以太网数据冗余交换装置，其特征在于所述双工业以太 网交换机(4)为八端口 10/100MbpS非网管型工业以太网交换机。
专利摘要本实用新型公开了一种工业以太网数据冗余交换装置，包括励磁调节柜、励磁整流柜和灭磁保护柜，其特征在于所述励磁调节柜、励磁整流柜和灭磁保护柜上还串接有双工业以太网交换机，励磁调节柜、励磁整流柜和灭磁保护柜分别通过网络传输线与双工业以太网交换机连接。本实用新型采用双以太网口、双以太网交换机、双网络传输线使得励磁装置内数据通信传输速度快，且可靠性高。
文档编号H04L12/28GK201629755SQ20102013226
公开日2010年11月10日 申请日期2010年3月16日 优先权日2010年3月16日
发明者周平 申请人:东方电气集团东方电机有限公司;东方电机控制设备有限公司