一种符合SIL4功能安全等级的通信架构的制作方法

本技术属于计算机联锁控制，具体涉及一种符合sil4功能安全等级的通信架构。

背景技术：

1、目前符合sil4级要求的技术主要采用二乘二取二结构，即采用两模对比，实现二取，双系冗余，实现二乘，设计出满足sil4安全等级要求的产品。

2、其中对二乘二取二设计中对于外部输入信号和输出控制方面，每一系中通过第三cpu综合两模信息把控制信息送到采集和输出单元；或通过两模cpu各自实现输入和输出控制；或两系共用一通信总线，实现所有主控和被控节点均通过同一总线收发数据。

3、目前的转换过程主要存在如下缺点：

4、通过第三cpu综合两模信息，第三cpu需要对数据整合，通过通信cpu与各功能插件通信，有一定延时，响应速度较慢；

5、通过两模各自cpu实现输入输出，一般主控两模cpu运行任务多，周期长，需要符合sil4要求两模对比数据，数据因器件差异等因素本周期可能不一致，需一定的容错机制，本周期错误则需要后续周期再比对，主控的长周期运行又要容错，对时效性较高的场合，显得力不从心；

6、两系共用一通信总线，如果总线出现问题，两系均有可能失效，另外，总线上需要通过两系数据，数据量增加，传输速率受到一定影响。

7、申请人依据检索式(二乘二取二/desc and 独立/desc and 以太网/desc)对现有技术进行了检索，检索到申请号为2011200108323的专利，公开并行二乘二取二结构计算机联锁控制系统，包括两组二取二联锁单元、两组二取二输入/输出单元， 以及控显机倒机单元，室外设备，两组二取二联锁单元分别连接两组对应的二取二输入/输出单元，两组二取二输入/输出单元分别连接室外设备，两组控显机分别连接控显机倒机单元；二取二联锁单元由相互通信的两个联锁单元组成，二取二输入/输出单元由相互通信的两个输入/输出单元组成，但现有技术中并未公开二取二联锁单元和二取二输入/输出单元的具体结构。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本实用新型提供一种符合sil4功能安全等级的通信架构。

2、具体方案如下：

3、一种符合sil功能安全等级的通信架构，包括i系和ii系，所述i系和ii系中均包括有主控插件和至少一个io插件，i系中的io插件与i系中的主控插件通信连接，ii系中的io插件与ii系中的主控插件通信连接，所述i系的主控插件或ii系的主控插件均包括a模控制cpu、b模控制cpu、以太网交换机和通信cpu，所述a模控制cpu和b模控制cpu均与以太网交换机电连接，所述以太网交换机与所述通信cpu电连接，i系中的通信cpu与ii系中的通信cpu电连接。

4、所述i系中的通信cpu通过以太网与ii系中的通信cpu电连接。

5、i系统中的io插件通过双路冗余canfd总线与i系中的主控插件通信连接，ii系中的io插件通过双路冗余canfd总线与ii系中的主控插件通信连接。

6、i系每个io插件上或ii系每个io插件上均包括a模io cpu和b模io cpu， a模iocpu通过串口uart与b模 io cpu通信连接。

7、i系中的a模io cpu通过canfd总线与i系中的a模控制cpu通信连接，i系中的b模iocpu通过canfd总线与i系中的b模控制cpu通信连接。

8、ii系中的a模io cpu通过canfd总线与ii系上的a模控制cpu通信连接，ii系中的b模io cpu通过canfd总线与ii系上的b模控制cpu通信连接。

9、所述通讯架构中还包括通信插件，所述通信插件上还设置有can接口、eth接口、mvb接口、接口和无线接口。

10、所述通信插件通过can与i系的通信cpu电连接，所述通新插件通过can与ii系通信cpu电连接。

11、本实用新型公开了一种符合sil4功能安全等级的通讯架构，包括i系和ii系，两系完全独立，仅通过主控插件的通信cpu以以太网通信方式实现数据交互，耦合度低，两系之间相互影响微乎其微，两系中io插件中每一模均有2路canfd实现冗余通信，速度快，可扩展性好，可靠性高，而且两系通过通信总线和通信插件交互数据，通信插件仅需满足基本完整性要求，不承担安全功能，降低了通信插件的难度要求。

技术特征：

1.一种符合sil4功能安全等级的通信架构，包括i系和ii系，其特征在于：所述i系和ii系中均包括有主控插件（1）和至少一个io插件（6），i系中的io插件（6）与i系中的主控插件（1）通信连接，ii系中的io插件（6）与ii系中的主控插件（1）通信连接，所述i系的主控插件（1）或ii系的主控插件（1）均包括a模控制cpu（2）、b模控制cpu（5）、以太网交换机（4）和通信cpu（3），所述a模控制cpu（2）和b模控制cpu（5）均与以太网交换机（4）电连接，所述以太网交换机（4）与所述通信cpu（3）电连接，i系中的通信cpu（3）与ii系中的通信cpu（3）电连接。

2.根据权利要求1所述的符合sil4功能安全等级的通信架构，其特征在于：所述i系中的通信cpu（3）通过以太网与ii系中的通信cpu（3）电连接。

3.根据权利要求1所述的符合sil4功能安全等级的通信架构，其特征在于：i系统中的io插件（6）通过双路冗余canfd总线与i系中的主控插件（1）通信连接，ii系中的io插件（6）通过双路冗余canfd总线与ii系中的主控插件（1）通信连接。

4.根据权利要求1所述的符合sil4功能安全等级的通信架构，其特征在于：i系每个io插件（6）上或ii系每个io插件（6）上均包括a模io cpu（7）和b模io cpu（8）， a模io cpu（7）通过串口uart与b模 io cpu（8）通信连接。

5.根据权利要求4所述的符合sil4功能安全等级的通信架构，其特征在于：i系中的a模io cpu（7）通过canfd总线与i系中的a模控制cpu（2）通信连接，i系中的b模io cpu（8）通过canfd总线与i系中的b模控制cpu（5）通信连接。

6.根据权利要求4所述的符合sil4功能安全等级的通信架构，其特征在于：ii系中的a模io cpu（7）通过canfd总线与ii系上的a模控制cpu（2）通信连接，ii系中的b模io cpu（8）通过canfd总线与ii系上的b模控制cpu（5）通信连接。

7.根据权利要求1所述的符合sil4功能安全等级的通信架构，其特征在于：所述通信架构中还包括通信插件（9），所述通信插件（9）上还设置有can接口、eth接口、mvb接口、485接口和无线接口。

8.根据权利要求7所述的符合sil4功能安全等级的通信架构，其特征在于：所述通信插件（9）通过can与i系的通信cpu（3）电连接，所述通信插件（9）通过can与ii系通信cpu（3）电连接。

技术总结
本技术公开了一种符合SIL4功能安全等级的通信架构，包括I系和II系，所述I系和II系中均包括有主控插件和至少一个IO插件，I系中的IO插件与I系中的主控插件通信连接，II系中的IO插件与II系中的主控插件通信连接，所述I系的主控插件或II系的主控插件均包括A模控制CPU、B模控制CPU、以太网交换机和通信CPU，所述A模控制CPU和B模控制CPU均与以太网交换机电连接，所述以太网交换机与所述通信CPU电连接，I系中的通信CPU与II系中的通信CPU电连接，两系之间耦合度低，降低了系间影响。

技术研发人员：姜云海,孟英华,郑智华,尹星,左元堃,韩伟坤,于浩,王军伟,崔文超
受保护的技术使用者：河南思维轨道交通技术研究院有限公司
技术研发日：20221127
技术公布日：2024/1/13