確定現場總線網絡中故障的位置的裝置和方法
2023-08-09 10:23:36 1
確定現場總線網絡中故障的位置的裝置和方法
【專利摘要】本發明公開了一種確定現場總線網絡中故障的位置的裝置，包括：切換模塊，用於當檢測到現場總線網絡中發生故障時，將所述現場總線網絡當前所用的波特率切換到預定波特率，所述預定波特率低於所述現場總線網絡當前所用的波特率；探測模塊，用於利用所述預定波特率，探測所述現場總線網絡中正常工作的從站；以及確定模塊，用於確定所述正常工作的從站中位於最遠端的從站的外側為故障的位置。應用本發明實施例，能夠快速準確地確定現場總線網絡中故障的位置，因此避免了提高系統成本，並且使現場總線網絡的研發更加容易。
【專利說明】確定現場總線網絡中故障的位置的裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及現場總線【技術領域】，具體涉及確定現場總線網絡中故障的位置的裝置和方法。
【背景技術】
[0002]由於現場總線網絡具有較強的環境適應性和互可操作性等特點，被普遍應用在工控領域。其中，應用廣泛的基於RS-485的現場總線包括過程現場總線-分散外圍設備(PROFIBUS-Decentralized Periphery, DP)，基礎現場總線&控制與通信鏈路系統(Foundation Fieldbus & Control & Communication Link, CC-Link)等。基於 RS-485 的現場總線利用雙絞線或者同軸電纜作為傳輸電纜進行信號傳輸，傳輸使用的波特率越高，相應的傳輸距離就越短。對於採用了高波特率的傳輸來說，如果在傳輸電纜的兩端未增加終端電阻，現場總線數據信號將在傳輸電纜的末端被反射，從而淹沒部分現場總線數據信號並嚴重影響現場總線的通信質量，這種現象也被稱為回波反射。因此，需要在傳輸電纜的兩端增加終端電阻，用來降低回波反射對現場總線數據信號的影響。
[0003]在實際應用中，現場總線網絡中的故障主要包括終端電阻故障和傳輸電纜故障。例如終端電阻在傳輸電纜的兩端或一端未被正確配置，或者傳輸電纜斷開等等。為了維護現場總線網絡，需要及時準確地確定故障的位置。
[0004]在現有的故障檢測方法中，現場總線設備所具備的自診斷功能可以通過診斷信息確定故障點的位置。但是，自診斷功能通常只在短距離傳輸中使用，當傳輸距離較長時，自診斷功能會受到回波反射的影響嚴重，無法準確地確定故障點的位置。為了在現場總線網絡中準確地確定故障點的位置，通常需要採用專用的硬體診斷設備。在使用某些硬體診斷設備時，還需要切斷整個現場總線網絡的電源。但是，採用專用的硬體診斷設備會提高系統成本，並且在工控領域中，隨時將整個現場總線網絡斷電是很難實現的。
[0005]可見，根據現有技術，在確定現場總線網絡中的故障的位置時，缺少一種能夠快速準確地確定故障點並且不會提高系統成本的檢測方法和裝置。
【發明內容】
[0006]本發明實施例提供了一種確定現場總線網絡中故障的位置的裝置和方法，能夠快速準確地確定現場總線網絡中的故障的位置，並且不提高系統成本。
[0007]本發明實施例提供如下技術方案。
[0008]本發明實施例提供的確定現場總線網絡中故障的位置的裝置包括:
[0009]切換模塊，用於當檢測到現場總線網絡中發生故障時，將所述現場總線網絡當前所用的波特率切換到預定波特率，所述預定波特率低於所述現場總線網絡當前所用的波特率；
[0010]探測模塊，用於利用所述預定波特率，探測所述現場總線網絡中正常工作的從站；[0011]確定模塊，用於確定所述正常工作的從站中位於最遠端的從站的外側為故障的位置。
[0012]在本發明的一種實施方式中，所述預定波特率為所述現場總線網絡中允許使用的最低波特率。
[0013]在本發明的一種實施方式中，所述現場總線網絡中包括中繼器；所述探測模塊用於經過所述中繼器，利用所述預定波特率，探測所述現場總線網絡中正常工作的從站。
[0014]在本發明的一種實施方式中，所述現場總線網絡為基於RS-485的現場總線網絡。
[0015]本發明實施例提供的確定現場總線網絡中故障的位置的方法包括:
[0016]當檢測到現場總線網絡中發生故障時，將所述現場總線網絡當前所用的波特率切換到預定波特率，所述預定波特率低於所述現場總線網絡當前所用的波特率；
[0017]利用所述預定波特率，探測所述現場總線網絡中正常工作的從站；
[0018]確定所述正常工作的從站中位於最遠端的從站的外側為故障的位置。
[0019]在本發明的一種實施方式中，所述預定波特率為所述現場總線網絡中允許使用的最低波特率。
[0020]在本發明的一種實施方式中，所述現場總線網絡中包括中繼器；所述探測所述現場總線網絡中正常工作的從站包括:經過所述中繼器，探測所述現場總線網絡中正常工作的從站。
[0021]在本發明的一種實施方式中，所述現場總線網絡為基於RS-485的現場總線網絡。
[0022]可以看出，在本發明實施例中，當檢測到現場總線網絡的發生故障時，降低了現場總線網絡所用的波特率，從而減少了回波反射對現場總線數據信號的影響，保證了現場總線網絡中正常工作的從站能夠全部被探測到，進而快速準確地確定現場總線網絡中故障的位置。由於無需採用硬體診斷設備就可以快速準確地確定現場總線網絡中故障的位置，因此避免了提高系統成本，並且使現場總線網絡的研發更加容易。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明實施例中確定現場總線網絡中故障的位置的裝置的結構的示意圖。
[0024]圖2是現有技術中確定現場總線網絡中故障的位置的示意圖。
[0025]圖3是本發明實施例中確定現場總線網絡中故障的位置的示意圖。
[0026]圖4是本發明實施例中確定現場總線網絡中故障的位置的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0027]為了使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，以下舉例對本發明實施例進行進一步的詳細說明。
[0028]圖1是本發明實施例中確定現場總線網絡中故障的位置的裝置的結構的示意圖。如圖1所示，本發明實施例提供的確定現場總線網絡中故障的位置的裝置包括切換模塊11，探測模塊12和確定模塊13。
[0029]其中，切換模塊11用於當檢測到現場總線網絡中發生故障時，將現場總線網絡當前所用的波特率切換到預定波特率，該預定波特率低於該現場總線網絡當前所用的波特率。其中，切換模塊11進行波特率的切換時，可以採用現有切換波特率的方式，例如通過軟體設定故障發生後需要切換的預定波特率等，在此不再贅述。
[0030]探測模塊12用於利用該預定波特率，探測該現場總線網絡中正常工作的從站。其中，探測模塊12進行從站的探測時可以採用現有的方式，例如在傳輸電纜上發送專門的診斷幀等，在此不再贅述。在實際應用中，經過切換模塊11切換後的預定波特率可以是現場總線網絡中允許使用的最低波特率，從而使探測模塊能夠更加準確地探測到全部正常工作的從站，進一步保證探測結果的準確性。
[0031]確定模塊13用於確定該正常工作的從站中位於最遠端的從站的外側為故障的位置。由於探測模塊12已經探測到全部正常工作的從站，因此位於最遠端的從站的外側即為故障的位置。
[0032]根據現場總線網絡的特點，當現場總線網絡所用的波特率較低時，反射信號較弱，由反射信號造成的回波反射對現場總線數據信號造成的影響較小，甚至可以忽略，現場總線網絡所用的波特率越高，回波反射對現場總線數據信號造成的影響就越大。而現場總線網絡在正常工作時採用的波特率通常都比較高，當傳輸電纜或者終端電阻出現故障時，終端電阻無法發揮作用，造成回波反射嚴重影響現場總線數據信號的傳輸。
[0033]根據本發明實施例提供的確定現場總線網絡中故障的位置的裝置，當有故障發生時，切換模塊11將現場總線網絡當前所用的波特率降低，從而減輕回波反射對現場總線數據信號的影響，探測模塊12可以快速準確地對全部正常工作的從站進行探測，進而確定模塊13可以確定正常工作的從站中位於最遠端的從站的外側為故障的位置。可以看出，根據本發明實施例，無需採用硬體診斷設備就可以快速準確地確定現場總線網絡中故障的位置，從而避免了提高系統成本，並且使現場總線網絡的研發更加容易。 [0034]在本發明實施例中，該現場總線網絡可以是基於RS-485的現場總線網絡，或者是其他波特率與回波反射之間存在上述關係的現場總線網絡。
[0035]在本發明實施例中，該確定現場總線網絡中故障的位置的裝置可以位於現場總線網絡的主站中，切換模塊，探測模塊和確定模塊可以作為主站的新增加的功能模塊，或者切換模塊，探測模塊和確定模塊也可以集成在獨立的功能模塊中，實現確定現場總線網絡中故障位置裝置的功能。
[0036]下面以PR0FIBUS-DP網絡為例，對本發明實施例提供的確定現場總線網絡中故障位置的裝置進行詳細說明。在本實施例中，確定現場總線網絡中故障的位置的裝置位於現場總線網絡的主站中，切換模塊，探測模塊和確定模塊作為主站新增加的功能模塊。在實施例中的預定波特率為PR0FIBUS-DP網絡允許使用的最低波特率，即9.6kbps。
[0037]在PR0FIBUS-DP網絡中，波特率與傳輸距離的關係如表1所示。
[0038]表1
[0039]
波特率I傳輸距離(m)
9.6kbps ~187.5kbps 1000
500kbps400
【權利要求】
1.一種確定現場總線網絡中故障的位置的裝置，其特徵在於，包括:切換模塊，用於當檢測到現場總線網絡中發生故障時，將所述現場總線網絡當前所用的波特率切換到預定波特率，所述預定波特率低於所述現場總線網絡當前所用的波特率；探測模塊，用於利用所述預定波特率，探測所述現場總線網絡中正常工作的從站；以及確定模塊，用於確定所述正常工作的從站中位於最遠端的從站的外側為故障的位置。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述預定波特率為所述現場總線網絡中允許使用的最低波特率。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述現場總線網絡中包括中繼器； 所述探測模塊用於經過所述中繼器，利用所述預定波特率，探測所述現場總線網絡中正常工作的從站。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述現場總線網絡為基於RS-485的現場總線網絡。
5.一種確定現場總線網絡中故障的位置的方法，其特徵在於，包括: 當檢測到現場總線網絡中發生故障時，將所述現場總線網絡當前所用的波特率切換到預定波特率，所述預定波特率低於所述現場總線網絡當前所用的波特率； 利用所述預定波特率，探測所述現場總線網絡中正常工作的從站； 確定所述正常工作的從站中位於最遠端的從站的外側為故障的位置。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述預定波特率為所述現場總線網絡中允許使用的最低波特率。
7.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述現場總線網絡中包括中繼器； 所述探測所述現場總線網絡中正常工作的從站包括:經過所述中繼器，探測所述現場總線網絡中正常工作的從站。
8.根據權利要求5所述的方法，其中，所述現場總線網絡為基於RS-485的現場總線網絡。
【文檔編號】H04L12/26GK104009856SQ201310057426
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年2月22日 優先權日:2013年2月22日
【發明者】胡勇強, 範順傑, 介鳴 申請人:西門子公司