一种Profibus总线双通道冗余通信模块的制作方法

一种profibus总线双通道冗余通信模块
技术领域
1.本实用新型属于自动化技术领域，具体涉及一种profibus总线双通道冗余通信模块。


背景技术：

2.profibus总线是全球市场上领先的工业自动化现场总线，profibus总线既适合于自动化系统与现场信号单元的通信，也可用于直接连接带有接口的变送器、执行器、传动装置和其他现场仪表及设备，对现场信号进行采集和监控，并且用一对双绞线替代了传统的大量的传输电缆，大量节省了电缆的费用，也相应节省了施工调试以及系统投运后的维护时间和费用。然而，一旦通信过程中出现故障，就必须切换其他工作模式或进行检修，此时系统必须停机，会对通信造成干扰、导致不能持续工作，从而影响生产效率。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种profibus总线双通道冗余通信模块。
4.为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：包括数据接收发送单元，还包括同时上电运行并与系统主站通信的主份电路和备份电路；所述主份电路包括主份电路通信协议解析fpga单元；所述备份电路包括备份电路通信协议解析fpga单元；所述数据接收发送单元分别与所述主份电路、所述备份电路连接；所述主份电路与所述备份电路相连接。
5.作为进一步改进，所述主份电路还包括依次连接的主份电路电平和差分转换单元和主份电路中心控制cpu单元；所述主份电路通信协议解析fpga单元与所述主份电路中心控制cpu单元相连接。
6.作为进一步改进，所述备份电路还包括依次连接的备份电路电平和差分转换单元和备份电路中心控制cpu单元；所述备份电路通信协议解析fpga单元与所述备份电路中心控制cpu单元相连接。
7.作为进一步改进，所述主份电路还包括主份电路电源供电单元；所述主份电路电源供电单元分别与所述主份电路中心控制cpu单元、所述主份电路通信协议解析fpga单元和所述主份电路电平和差分转换单元连接。
8.作为进一步改进，所述备份电路还包括备份电路电源供电单元；所述备份电路电源供电单元分别与所述备份电路中心控制cpu单元、所述备份电路通信协议解析fpga单元和所述备份电路电平和差分转换单元连接。
9.作为进一步改进，所述数据接收发送单元内设置有数据发送接收电路；所述数据发送接收电路连接有线驱动器接收器芯片。
10.作为进一步改进，所述主份电路通信协议解析fpga单元内设置有主份电路协议芯片；所述备份电路通信协议解析fpga单元内设置有备份电路协议芯片。
11.作为进一步改进，所述主份电路电平和差分转换单元内设置有主份隔离转换电路；所述主份隔离转换电路连接有主份电路隔离器芯片；所述主份电路中心控制cpu单元内
部设置有主份电路控制芯片。
12.作为进一步改进，所述备份电路电平和差分转换单元内设置有备份隔离转换电路；所述备份隔离转换电路连接有备份电路隔离器芯片；所述备份电路中心控制cpu单元内部设置有备份电路控制芯片。
13.作为进一步改进，所述数据接收发送单元接入profibusdp总线。
14.本实用新型的上述技术方案具有以下有益效果：在自动化系统与现场信号单元的通信过程中出现故障必须切换其他工作模式或进行检修时，系统不需要停机，不会对通信造成干扰、可以持续工作，不影响生产效率。
附图说明
15.图1通信模块结构示意图；
16.图2通信模块接入效果图；
17.图3数据接收发送单元电路结构图；
18.图4主份电路中心控制cpu单元第一部分电路结构图；
19.图5主份电路中心控制cpu单元第二部分电路结构图；
20.图6第一插接件结构图；
21.图7第二插接件结构图；
22.图8主份电路电平和差分转换单元电路结构图；
23.图9主份电路通信协议解析fpga单元电路结构图。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式进行详细说明。
25.请参阅图1所示，通信模块包括数据接收发送单元3，还包括同时上电运行并与系统主站通信的主份电路1和备份电路2；主份电路1包括依次连接的主份电路电平和差分转换单元14、主份电路中心控制cpu单元11和主份电路通信协议解析fpga单元12；
26.主份电路1还包括主份电路电源供电单元13；主份电路电源供电单元13分别与主份电路中心控制cpu单元11、主份电路通信协议解析fpga单元12和主份电路电平和差分转换单元14连接；主份电路电源供电单元13为主份电路中心控制cpu单元11、主份电路通信协议解析fpga单元12和主份电路电平和差分转换单元14提供电源；
27.备份电路2包括依次连接的备份电路电平和差分转换单元24、备份电路中心控制cpu单元21和备份电路通信协议解析fpga单元22；
28.备份电路2还包括备份电路电源供电单元23；备份电路电源供电单元23分别与备份电路中心控制cpu单元21、备份电路通信协议解析fpga单元22和备份电路电平和差分转换单元24连接；备份电路电源供电单元23为备份电路中心控制cpu单元21、备份电路通信协议解析fpga单元22和备份电路电平和差分转换单元24提供电源；
29.数据接收发送单元3分别与主份电路1、备份电路2连接；
30.请结合参阅图1、图2所示，系统主站和中央控制器接入profibusdp总线；中央控制器可以控制多种类型的传感器或执行器，并且能够实时监测各分布式节点中传感器或执行器的运行状态及具体参数；每个传感器或执行器里面都设置有通信模块；系统主站和执行
器上电运行时，默认状态下为主份电路1工作；主份电路1与系统主站进行通信和数据交互，接收系统主站的控制和查询指令，并将传感器或执行器的状态信息和数据信息反馈到系统主站，保证正常工作。在主份电路1正常工作的情况下，备份电路2作为热备份工作状态，周期性监测主份电路的工作状态。在主份电路1发生故障时，自动切换到备份电路2进行工作，实现工作任务无缝交接；
31.主份电路1中主份电路中心控制cpu单元11负责中央控制器与系统主站的通信，将系统主站的控制或查询指令转发给中央控制器，接收中央控制器返回的状态和数据信息，并上传给系统主站。主份电路通信协议解析fpga单元12对profibusdp协议进行解析，将系统主站下发的profibusdp格式数据进行协议解析，转化为主份电路中心控制cpu单元11可以读懂的数据格式并进行存储，供主份电路中心控制cpu单元11读取；将主份电路中心控制cpu单元11上传的数据进行协议转换，转换为profibusdp协议，并上传到profibusdp总线上去，供系统主站调用和监控；
32.在主份电路1发生故障时，自动切换到备份电路2进行工作，备份电路2中备份电路电平和差分转换单元24、备份电路中心控制cpu单元21和备份电路通信协议解析fpga单元22的工作原理与主份电路1中主份电路电平和差分转换单元14、主份电路中心控制cpu单元11和主份电路通信协议解析fpga单元12工作原理相同。
33.请参阅图3所示，数据接收发送单元3设置有数据发送接收电路；所述数据发送接收电路连接有线驱动器接收器芯片；线驱动器接收器芯片设置有若干引脚；其中，bus-rxd、bus-txd引脚用于接收总线数据、向总线发送数据；stm32-rxd、stm32-txd引脚与主份电路控制芯片连接，用于接收、发送数据；
34.其中，线驱动器接收器芯片型号不唯一，优先选用max3232idr型号芯片。
35.请结合参阅图1、图4、图5和图6所示，主份电路中心控制cpu单元11内部设置有主份电路控制芯片；主份电路控制芯片设置有若干引脚；其中，master-txd、master-rxd引脚与第一插接件中j3连接；jtdo引脚用于芯片内部测试；stm32-rxd、stm32-txd引脚与线驱动器接收器芯片连接；
36.主份电路1与备份电路2通过master_rxd，master_txd两个引脚所连接的串行收发数据线相连。主份电路1和备份电路2周期接收对方发的监测信号，如果没有接收到监测信号，即可判断其中的一方出现故障。当主份电路1修好后，再切换为主份电路1工作。
37.其中，主份电路控制芯片型号不唯一，优先选用stm32f103zet6型号芯片。
38.请参阅图7所示，第二插接件中486-a s、486-b s引脚与备份电路隔离器芯片连接；第二插接件中j2_s中的master-txd、master-rxd引脚与备份电路控制芯片连接。
39.请参阅图8所示，主份电路电平和差分转换单元内设置有主份隔离转换电路；主份隔离转换电路连接有主份电路隔离器芯片；主份电路隔离器芯片设置有若干引脚；其中，486-b、486-a与第一插接件中j2连接；
40.其中，主份电路隔离器芯片型号不唯一，优先选用adm2486brwz型号芯片。
41.具体请结合参阅图9所示，主份电路通信协议解析fpga单元12内设置有主份电路协议芯片；主份电路协议芯片设置有若干引脚；其中，l_req、l_sta、r_req、r_sta引脚与主份电路控制芯片连接；
42.其中，主份电路协议芯片型号不唯一，优先选用dsdpv1-1引号芯片。
43.在一些profibus总线双通道冗余通信模块的实施例中，备份电路2中的备份电路协议芯片、备份电路隔离器芯片、备份电路控制芯片的所在电路与所选型号与主份电路一致。
44.以上所述实施例仅仅是本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。