工業乙太網數據冗餘交換裝置的製作方法

2024-02-12 08:43:15

專利名稱：工業乙太網數據冗餘交換裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電機勵磁控制領域，主要涉及一種應用於勵磁裝置內調節器與整 流櫃、滅磁保護櫃之間數據交換的工業乙太網數據冗餘交換裝置。
背景技術：
勵磁裝置為同步發電機或電動機的運行提供可以調節的勵磁電流，裝置一般由一 個勵磁調節櫃、一個或多個勵磁整流櫃、一個或多個滅磁保護櫃組成。勵磁調節櫃是整個裝 置的控制中樞，勵磁調節櫃內包含有兩套結構和功能完全一致的調節器。勵磁調節櫃要完 成控制信號的採集和預處理、接受外部的控制指令、進行PID計算、完成邏輯判斷、發出控 制信號、向就地人機界面和遠方控制中心傳送實時數據等。勵磁裝置內的數據交換包括勵 磁裝置內勵磁調節櫃與人機界面的數據交換和勵磁調節櫃與整流櫃、滅磁保護櫃的數據交 換。勵磁裝置內勵磁調節櫃與人機界面的數據交換通常採用RS232串行通訊，在傳輸線上 只允許一個驅動器和一個接收器，工作模式為單端發送單端接收，最大傳輸距離為15m，最 大數據傳輸速率20kbps，人機界面設置在就地調節櫃的前門，通訊數據線一般在3米以內， 為避免現場幹擾一般波特率設置9600bps，通訊協議為MODBUS協議，結構上不採用冗餘結 構，通過數據交換控制器的狀態信息、故障信息等可以顯示在人機界面上，操作者也可在人 機界面上對控制器進行投入、切除等操作。勵磁裝置內勵磁調節櫃與整流櫃、滅磁保護櫃的 數據交換一般採用RS485串行通訊、ARCNET區域網、CAN網和商業乙太網等，通過數據交換 調節器可以得到整流櫃、滅磁保護櫃的模擬量和開關量信息，同時調節器的控制信號可以 發送到整流櫃和滅磁保護櫃以達到控制的目的。RS485傳輸介質採用雙絞線，通訊速率一般 設置為57. 6Kbps，通訊協議為MODBUS協議或ASCII自定義協議，不採用冗餘結構。ARCNET 區域網通訊採用令牌方式。當網絡負載輕時，即使只有一個節點要發送數據，令牌也要在網 內每一個節點上順序傳遞。傳輸速率達2. 5Mbps。CAN網上任意一個節點均可在任意時刻 主動地向網絡上的其他節點發送信息，而不分主從。但是任一時刻只能有一對節點在通信， 實際上CAN網是一種改進的點對點通信。商業乙太網採用的CSMA/⑶協議，乙太網允許任 意一個節點在沒有其他節點佔用網絡時立即向其他節點發送信息，傳輸速率100M/10MbpS。 但商業乙太網設備並不是總能滿足惡劣環境下的高可靠性標準要求。
發明內容本實用新型旨在針對現有技術不能使勵磁裝置內數據通信兼顧高速率和可靠性 的缺點，提供一種工業乙太網數據冗餘交換裝置。本實用新型採用具有雙乙太網口的主控 制器、雙乙太網交換機、雙網絡傳輸線使得勵磁裝置內數據通信傳輸速度快，且可靠性高。本實用新型通過下述技術方案實現工業乙太網數據冗餘交換裝置，包括勵磁調節櫃、勵磁整流櫃和滅磁保護櫃，其特 徵在於所述勵磁調節櫃、勵磁整流櫃和滅磁保護柜上還串接有雙工業乙太網交換機，勵磁 調節櫃、勵磁整流櫃和滅磁保護櫃分別通過網絡傳輸線與雙工業乙太網交換機連接。[0006]所述勵磁調節櫃的主控制器包括第一主控制器、第二主控制器和人機界面，所述 勵磁調節櫃內設置有第一工業乙太網交換機和第二工業乙太網交換機，所述勵磁調節櫃的 第一主控制器的網絡口 1和網絡口 2分別通過網絡傳輸線連接到第一工業乙太網交換機； 所述勵磁調節櫃的第二主控制器的網絡口 1和網絡口 2分別通過網絡傳輸線連接到第二 工業乙太網交換機；所述人機界面的網絡口 1通過網絡傳輸線連接到第一工業乙太網交換 機，網絡口 2通過網絡傳輸線連接到第二工業乙太網交換機。所述勵磁整流櫃內置輔助PAC控制器或乙太網智能I/O模塊，所述輔助PAC控制 器或乙太網智能I/O模塊的網絡口通過網絡傳輸線連接到工業乙太網交換機，各網絡口與 各工業乙太網交換機相對應。所述滅磁保護櫃內置輔助PAC控制器或乙太網智能I/O模塊，所述輔助PAC控制 器或乙太網智能I/O模塊的網絡口 1通過網絡傳輸線連接到第一工業乙太網交換機，網絡 口 2通過網絡傳輸線連接到第二工業乙太網交換機。所述雙工業乙太網交換機為八埠 10/100MbpS非網管型工業乙太網交換機。本實用新型具有以下優點一、勵磁調節櫃、勵磁整流櫃、滅磁保護櫃全面採用雙冗餘工業乙太網數據交換。 雙冗餘工業乙太網數據交換技術實現了網絡口冗餘、交換機冗餘、通訊線冗餘，較現有的普 遍採用的通訊方案在可靠性上大大提高，再結合工業乙太網獨有的M0DBUS/TCP通訊協議， 大大降低了誤碼率。且雙冗餘工業乙太網數據交換技術通訊速率為10/100MbpS。二、ARCNET區域網通訊雖然較串行通訊有較大的進步，但其通訊協議存在局限性 和不開放，不能實現工業乙太網所具有的遠程診斷和遠程維護功能。而雙冗餘工業乙太網 數據交換技術採用先進的KW-Multiprog軟體，支持多任務功能及自定義功能塊，實現複雜 的控制能力，支持IEC-61131-3國際編程標準，支持遠程診斷和遠程維護功能。三、工業乙太網採用Modbus/Tcp通訊協議，帶有嚴格的循環校驗，保證了在惡劣 工作環境下的正常通訊，誤碼率低。

圖1為勵磁整流櫃和滅磁保護櫃內置輔助PAC控制器的接線圖圖2為勵磁整流櫃和滅磁保護櫃內置乙太網智能1/0模塊的接線圖圖中標記1、勵磁調節櫃，2、勵磁整流櫃，3、滅磁保護櫃，4、雙工業乙太網交換機， 5、第一主控制器，6、第二主控制器，7、人機界面，8、第一工業乙太網交換機，9、第二工業以 太網交換機，10、輔助PAC控制器，11、乙太網智能1/0模塊。
具體實施方式
實施例1如圖1所示，工業乙太網數據冗餘交換裝置，包括勵磁調節櫃1、勵磁整流櫃2、滅 磁保護櫃3，所述勵磁調節櫃1、勵磁整流櫃2、滅磁保護櫃3上還串接有雙工業乙太網交換 機4，所述雙工業乙太網交換機4為八埠 10/100MbpS非網管型工業乙太網交換機。支持 全雙工/半雙工流量控制，支持MDI/MDI-X自動跨接，提供廣播風暴保護，嵌有一個轉換控 制器，支持自協商，嵌有一個存儲緩衝，支持存儲轉發，支持電壓為3000V的DC電源線浪湧保護，支持電壓為4000V的DC乙太網ESD保護，支持雙24V電源輸入。勵磁調節櫃1、勵磁 整流櫃2、滅磁保護櫃3通過雙工業乙太網交換機4進行通訊，實現乙太網數據交換的冗餘。 所述勵磁調節櫃1的主控制器為可編程自動化控制器PAC，包括第一主控制器5、第二主控 制器6和人機界面7，所述人機界面7為觸摸式平板電腦。所述勵磁調節櫃1內設置有第 一工業乙太網交換機8和第二工業乙太網交換機9，所述勵磁調節櫃1的第一主控制器5 的網絡口 1和網絡口 2分別通過網絡傳輸線連接到第一工業乙太網交換機8 ；所述勵磁調 節櫃1的第二主控制器6的網絡口 1和網絡口 2分別通過網絡傳輸線連接到第二工業以太 網交換機9 ；所述人機界面7的網絡口 1通過網絡傳輸線連接到第一工業乙太網交換機8， 網絡口 2通過網絡傳輸線連接到第二工業乙太網交換機9。第一主控制器5、第二主控制 器6採用高性能低功耗雙CPU，並帶有豐富的控制功能。PAC支持Wince 5.0下的5種標準 IEC61131-3程式語言，提供雙10/100Mbps乙太網口，PAC採用強大的Multiprog KW軟體 和穩定的ProCon OS可以保證Ims的確定性1/0，確保I/O採集和控制級的響應速度，支持 Modbus/RTU主站和Modbus/TCP協議，支持遠程診斷和遠程維護。所述勵磁整流櫃2內置輔 助PAC控制器10，所述輔助PAC控制器10的網絡口通過網絡傳輸線分別與第一工業以太 網交換機8和第二工業乙太網交換機9連接，各網絡口與與第一工業乙太網交換機8和第 二工業乙太網交換機9相對應。所述滅磁保護櫃3內置輔助PAC控制器10，所述輔助PAC 控制器10的網絡口 1通過網絡傳輸線連接到第一工業乙太網交換機8，網絡口 2通過網絡 傳輸線連接到第二工業乙太網交換機9。雙冗餘工業乙太網數據交換技術的編程軟體採用 Multiprog KW軟體，符合IEC61131-3程式語言標準，採用多任務機制，支持五種程式語言， 採用圖形化用戶界面，調試功能強大，可在線編輯、PLC仿真、重寫與強制、斷點、觀察窗口與 處方、邏輯分析儀和交叉引用。實施例2如圖2所示，工業乙太網數據冗餘交換裝置，包括勵磁調節櫃1、勵磁整流櫃2、滅 磁保護櫃3，所述勵磁調節櫃1、勵磁整流櫃2、滅磁保護櫃3上還串接有雙工業乙太網交換 機4，所述雙工業乙太網交換機4為八埠 10/100MbpS非網管型工業乙太網交換機。支持 全雙工/半雙工流量控制，支持MDI/MDI-X自動跨接，提供廣播風暴保護，嵌有一個轉換控 制器，支持自協商，嵌有一個存儲緩衝，支持存儲轉發，支持電壓為3000V的DC電源線浪湧 保護，支持電壓為4000V的DC乙太網ESD保護，支持雙24V電源輸入。勵磁調節櫃1、勵磁 整流櫃2、滅磁保護櫃3通過雙工業乙太網交換機4進行通訊，實現乙太網數據交換的冗餘。 所述勵磁調節櫃1的主控制器為可編程自動化控制器PAC，包括第一主控制器5、第二主控 制器6和人機界面7，所述人機界面7為觸摸式平板電腦。所述勵磁調節櫃1內設置有第 一工業乙太網交換機8和第二工業乙太網交換機9，所述勵磁調節櫃1的第一主控制器5 的網絡口 1和網絡口 2分別通過網絡傳輸線連接到第一工業乙太網交換機8 ；所述勵磁調 節櫃1的第二主控制器6的網絡口 1和網絡口 2分別通過網絡傳輸線連接到第二工業以太 網交換機9 ；所述人機界面7的網絡口 1通過網絡傳輸線連接到第一工業乙太網交換機8， 網絡口 2通過網絡傳輸線連接到第二工業乙太網交換機9。第一主控制器5、第二主控制 器6採用高性能低功耗雙CPU，並帶有豐富的控制功能。PAC支持Wince 5. O下的5種標準 IEC61131-3程式語言，提供雙10/100Mbps乙太網口，PAC採用強大的Mult iprog KW軟體 和穩定的ProCon OS可以保證Ims的確定性1/0，確保1/0採集和控制級的響應速度，支持Modbus/RTU主站和Modbus/TCP協議，支持遠程診斷和遠程維護。所述勵磁整流櫃2內置以 太網智能I/O模塊11，所述乙太網智能I/O模塊11的網絡口通過網絡傳輸線分別與第一工 業乙太網交換機8和第二工業乙太網交換機9連接，各網絡口與與第一工業乙太網交換機 8和第二工業乙太網交換機9相對應。所述滅磁保護櫃3內置乙太網智能I/O模塊11，所 述乙太網智能I/O模塊11的網絡口 1通過網絡傳輸線連接到第一工業乙太網交換機8，網 絡口 2通過網絡傳輸線連接到第二工業乙太網交換機9。雙冗餘工業乙太網數據交換技術 的編程軟體採用Multiprog KW軟體，符合IEC61131-3程式語言標準，採用多任務機制，支 持五種程式語言，採用圖形化用戶界面，調試功能強大，可在線編輯、PLC仿真、重寫與強制、 斷點、觀察窗口與處方、邏輯分析儀和交叉引用。 本實用新型不限於以上實施例，但均應落入本實用新型權利要求保護範圍之內。
權利要求工業乙太網數據冗餘交換裝置，包括勵磁調節櫃(1)、勵磁整流櫃(2)和滅磁保護櫃(3)，其特徵在於所述勵磁調節櫃(1)、勵磁整流櫃(2)和滅磁保護櫃(3)上還串接有雙工業乙太網交換機(4)，勵磁調節櫃(1)、勵磁整流櫃(2)和滅磁保護櫃(3)分別通過網絡傳輸線與雙工業乙太網交換機(4)連接。
2.根據權利要求1所述工業乙太網數據冗餘交換裝置，其特徵在於所述勵磁調節櫃 (1)的主控制器包括第一主控制器(5)、第二主控制器(6)和人機界面(7)，所述勵磁調節 櫃(1)內設置有第一工業乙太網交換機(8)和第二工業乙太網交換機(9)，所述勵磁調節櫃 (1)的第一主控制器(5)的網絡口 1和網絡口 2分別通過網絡傳輸線連接到第一工業以太 網交換機(8)；所述勵磁調節櫃(1)的第二主控制器(6)的網絡口 1和網絡口 2分別通過 網絡傳輸線連接到第二工業乙太網交換機(9)；所述人機界面(7)的網絡口 1通過網絡傳 輸線連接到第一工業乙太網交換機(8)，網絡口 2通過網絡傳輸線連接到第二工業乙太網 交換機(9)。
3.根據權利要求1所述工業乙太網數據冗餘交換裝置，其特徵在於所述勵磁整流櫃 ⑵內置輔助PAC控制器(10)或乙太網智能I/O模塊(11)，所述輔助PAC控制器(10)或 乙太網智能I/O模塊(11)的網絡口通過網絡傳輸線連接到工業乙太網交換機，各網絡口與 各工業乙太網交換機相對應。
4.根據權利要求1所述工業乙太網數據冗餘交換裝置，其特徵在於所述滅磁保護櫃 ⑶內置輔助PAC控制器(10)或乙太網智能I/O模塊(11)，所述輔助PAC控制器(10)或 乙太網智能I/O模塊(11)的網絡口 1通過網絡傳輸線連接到第一工業乙太網交換機(8)， 網絡口 2通過網絡傳輸線連接到第二工業乙太網交換機(9)。
5.根據權利要求1所述工業乙太網數據冗餘交換裝置，其特徵在於所述雙工業以太 網交換機(4)為八埠 10/100MbpS非網管型工業乙太網交換機。
專利摘要本實用新型公開了一種工業乙太網數據冗餘交換裝置，包括勵磁調節櫃、勵磁整流櫃和滅磁保護櫃，其特徵在於所述勵磁調節櫃、勵磁整流櫃和滅磁保護柜上還串接有雙工業乙太網交換機，勵磁調節櫃、勵磁整流櫃和滅磁保護櫃分別通過網絡傳輸線與雙工業乙太網交換機連接。本實用新型採用雙乙太網口、雙乙太網交換機、雙網絡傳輸線使得勵磁裝置內數據通信傳輸速度快，且可靠性高。
文檔編號H04L12/28GK201629755SQ20102013226
公開日2010年11月10日 申請日期2010年3月16日 優先權日2010年3月16日
發明者周平 申請人:東方電氣集團東方電機有限公司;東方電機控制設備有限公司