一种通信结构、机架单元及控制系统的制作方法

本申请涉及自动控制，尤其涉及一种通信结构、机架单元及控制系统。

背景技术：

1、随着社会的进步和科学技术的发展，可编程逻辑控制系统(programmable logiccontroller，plc)在许多领域和场景得到应用，而传统plc系统的通信结构存在低速率低带宽、抗干扰能力较差和性能单一的问题，因此传统plc系统内部模块之间的通信时效性较差、通信效率较低，为满足不同的应用场景下，往往需要增加额外的通信模块实现，但是这样会导致plc系统内部网络结构复杂、带宽利用率低且成本昂贵的问题。

2、上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种通信结构、机架单元及控制系统，旨在解决现有技术中控制系统的通信结构存在低速率低带宽、通信时效性差和抗干扰能力差的技术问题。

2、为实现上述目的，本申请提供了一种通信结构，所述通信结构应用于控制系统，所述通信结构包括：多个模块和通信总线；

3、各所述模块与所述通信总线之间连接有至少一路差分信号收发线路，所述差分信号收发线路包括正极性线路和负极性线路；

4、各所述模块通过所述差分信号收发线路与所述通信总线进行差分信号传输，各所述模块基于所述正极性线路与所述负极性线路之间的信号差异实现各所述模块之间的信息传输。

5、可选地，在所述控制系统为单机架单主站系统时，所述多个模块包括控制单元和多个通信模块；

6、所述控制单元与所述通信总线之间连接有至少一路差分信号收发线路，各所述通信模块与所述通信总线之间连接有至少一路差分信号收发线路。

7、可选地，所述控制单元，用于运行接收到的控制程序，并生成控制指令，通过差分信号收发线路和所述通信总线将所述控制指令发送至所述多个通信模块；

8、所述通信模块，用于基于所述控制单元发送的控制指令确定目标单元，并基于所述控制指令与所述目标单元进行交互，所述目标单元包括传感器和/或执行器。

9、可选地，在所述控制系统为单机架多主站系统时，所述多个模块包括多个控制单元和通信模块；

10、所述通信模块与所述通信总线之间连接有至少一路差分信号收发线路；

11、各所述控制单元与所述通信总线之间连接有至少一路差分信号收发线路；

12、各所述控制单元通过所述差分信号收发线路与所述通信总线进行差分信号传输，以实现各所述控制单元之间进行信息同步以及控制单元与通信模块之间的信息传输。

13、可选地，在所述控制系统为双机架系统时，所述多个模块包括第一冗余模块和第二冗余模块，所述第一冗余模块设置于所述双机架系统中的主机架，所述第二冗余模块设置于所述双机架系统中的冗余机架，所述第一冗余模块与所述第二冗余模块之间通信连接；

14、所述第一冗余模块与所述主机架的通信总线之间连接有至少一路差分信号收发线路；

15、所述第二冗余模块与所述冗余机架的通信总线之间连接有至少一路差分信号收发线路；

16、所述冗余机架通过所述第二冗余模块与所述第一冗余模块之间的通信链路对所述主机架进行运行监测。

17、可选地，所述多个模块还包括第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元设置于所述双机架系统中的主机架，所述第二控制单元设置于所述双机架系统中的冗余机架，所述第一控制单元与所述第二控制单元之间通信连接；

18、所述第一控制单元与所述主机架的通信总线之间连接有至少一路差分信号收发线路，所述第一控制单元通过所述差分信号收发线路与所述通信总线进行差分信号传输，以实现所述第一控制单元与所述第一冗余模块之间的信息交互；

19、所述第二控制单元与所述冗余机架的通信总线之间连接有至少一路差分信号收发线路，所述第二控制单元通过所述差分信号收发线路与所述通信总线进行差分信号传输，以实现所述第二控制单元与所述第二冗余模块之间的信息交互。

20、可选地，所述第一冗余模块，用于将所述主机架的工作数据传输至所述第二冗余模块；

21、所述第二冗余模块，用于接收所述第一冗余模块发送的所述主机架的工作数据，并对所述工作数据进行数据备份；

22、所述第二控制单元，用于基于所述第二冗余模块接收到的所述主机架的工作数据判断所述主机架是否存在故障。

23、可选地，所述第二控制单元，还用于在所述主机架存在故障时，基于所述第二冗余模块的备份数据将所述冗余机架升级为工作机架，并发送降级指令至所述第一控制单元；

24、所述第一控制单元，用于在接收到所述降级指令时，将所述主机架降级为备用机架。

25、可选地，所述通信总线包括m-lvds总线；

26、所述差分信号收发线路包括m-lvds收发线路。

27、此外，为实现上述目的，本申请还提出一种机架单元，所述机架单元包括上述的通信结构。

28、此外，为实现上述目的，本申请还提出一种控制系统，所述控制系统包括上述的机架单元。

29、本申请中公开了一种通信结构，所述通信结构应用于控制系统，所述通信结构包括：多个模块和通信总线，各所述模块与所述通信总线之间连接有至少一路差分信号收发线路，所述差分信号收发线路包括正极性线路和负极性线路，各所述模块通过所述差分信号收发线路与所述通信总线进行差分信号传输，各所述模块基于所述正极性线路与所述负极性线路之间的信号差异实现各所述模块之间的信息传输；由于本申请中模块与总线之间通信连接，从而实现模块与模块之间的通信交互，差分信号传输有效地提升了通信结构的信号抗干扰性能，提升了通信结构的带宽速率和响应性能，从而提升了控制系统的控制效率和控制时效性，并且大幅降低了控制系统的通信功耗。

技术特征：

1.一种通信结构，其特征在于，所述通信结构应用于控制系统，所述通信结构包括：多个模块和通信总线；

2.如权利要求1所述的通信结构，其特征在于，在所述控制系统为单机架单主站系统时，所述多个模块包括控制单元和多个通信模块；

3.如权利要求2所述的通信结构，其特征在于，所述控制单元，用于运行接收到的控制程序，并生成控制指令，通过差分信号收发线路和所述通信总线将所述控制指令发送至所述多个通信模块；

4.如权利要求1所述的通信结构，其特征在于，在所述控制系统为单机架多主站系统时，所述多个模块包括多个控制单元和通信模块；

5.如权利要求1所述的通信结构，其特征在于，在所述控制系统为双机架系统时，所述多个模块包括第一冗余模块和第二冗余模块，所述第一冗余模块设置于所述双机架系统中的主机架，所述第二冗余模块设置于所述双机架系统中的冗余机架，所述第一冗余模块与所述第二冗余模块之间通信连接；

6.如权利要求5所述的通信结构，其特征在于，所述多个模块还包括第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元设置于所述双机架系统中的主机架，所述第二控制单元设置于所述双机架系统中的冗余机架，所述第一控制单元与所述第二控制单元之间通信连接；

7.如权利要求6所述的通信结构，其特征在于，所述第一冗余模块，用于将所述主机架的工作数据传输至所述第二冗余模块；

8.如权利要求7所述的通信结构，其特征在于，所述第二控制单元，还用于在所述主机架存在故障时，基于所述第二冗余模块的备份数据将所述冗余机架升级为工作机架，并发送降级指令至所述第一控制单元；

9.如权利要求1至8中任一项所述的通信结构，其特征在于，所述通信总线包括m-lvds总线；

10.一种机架单元，其特征在于，所述机架单元包括如权利要求1至9中任一项所述的通信结构。

11.一种控制系统，其特征在于，所述控制系统包含如权利要求10所述的机架单元。

技术总结
本申请公开了一种通信结构、机架单元及控制系统，涉及自动控制领域，所述通信结构应用于控制系统，所述通信结构包括：多个模块和通信总线；各模块与通信总线之间连接有至少一路差分信号收发线路，差分信号收发线路包括正极性线路和负极性线路，各模块通过差分信号收发线路与通信总线进行差分信号传输，各模块基于正极性线路与负极性线路之间的信号差异实现各模块之间的信息传输；由于本申请中模块与总线之间通信连接，从而实现模块与模块之间的通信交互，差分信号传输有效地提升了通信结构的信号抗干扰性能，提升了通信结构的带宽速率和响应性能，从而提升了控制系统的控制效率和控制时效性，并且大幅降低了通信功耗。

技术研发人员：梁晓军,赵腾善,宫聪伟,周凯凯,薛亚平
受保护的技术使用者：深圳市汇川技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8