[发明专利]现场总线隔离传输器

说明书

技术领域

本发明涉及应用于电气控制系统的总线具有电气隔离和传输信号功能的隔离传输器。

背景技术

在一个电气控制系统中，多个电子设备之间通过现场总线方式进行通讯，这些电子设备相互之间分布较远，采用分布供电。

由于采用分布供电，因此各个电子设备之间的电气参考点(信号地)不一致，需要把信号总线与总线电源的电气进行隔离。

而分布较远的布置，使各个电子设备间的通讯信号的衰减很大，通讯不稳定，需要进行信号中继传输，提高信号传输的可靠性。

因此，电信号在总线上传输过程中，为了能长距离地有效传输，为了能在不同的分布电源供电的设备之间有效传输，需要在总线上插入现场总线隔离传输器。

目前，现有的现场总线隔离传输器(简称隔离器)的技术包括三种：一是采用UART技术，有方向性和级联缓冲；二是采用BIDI技术，虽无方向性，但仍有级联缓冲；三是采用上传/下传分路技术，有方向性和级联缓冲。

级联缓冲连接的拓扑结构如图1所示，当电子设备A要与C通信时，要通过B来转接/转发，当B出现故障而不能转/接转发信号时，则A与C间就不能完成通信。

有方向性的连接如图1所示，是指电子设备A与B的通信连接，只能是异边相连，即A的左边与B的右边连接或A的右边与B的左边连接，不允许A与B进行同边相连，而且有方向性的隔离器在安装的时候容易装反。

发明内容

本发明的目的是解决现有总线隔离传输器因采用级联缓冲和/或有方向性结构存在的通信不够方便及易出现故障的问题，提供一种创新的现场总线隔离器，在具有电气隔离功能、总线信号提升功能的基础上，还具有信号双向传输功能、透明传输功能、按位竞争传输功能、总线保护功能。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

现场总线隔离传输器包括与第一总线电源连接的第一隔离电源变换器、与第二总线电源连接的第二隔离电源变换器；与第一信号总线连接的第一信号总线识别与驱动器、与第二信号总线连接的第二信号总线识别与驱动器；与第一隔离电源变换器、第一信号总线识别与驱动器、光电耦合器连接的控制电路；光电耦合器与第一隔离电源变换器、第一信号总线识别与驱动器、第二隔离电源变换器、第二信号总线识别与驱动器连接。

所述控制电路包括第一延时电路、第二延时电路和触发电路，第一延时电路、第二延时电路分别与触发电路连接。

所述光电耦合器包括三个光电耦合单元，分别将由控制电路传入的第一控制信号耦合后作为第二控制信号送给第二信号总线识别与驱动器、将由第一信号总线识别与驱动器传入的第一识别信号耦合后作为第二驱动信号送给第二总线识别与驱动器、将由第二总线识别与驱动器传入的第二识别信号耦合后作为第一驱动信号送给第一信号总线识别与驱动器和作为控制识别信号送给控制电路。

所述第一信号总线的信号经第一信号总线识别与驱动器识别后产生第一识别信号，一路送给控制电路，一路经光电耦合器的一个光电耦合单元耦合后作为第二驱动信号，送给第二总线识别与驱动器，在第二控制信号的控制下，驱动到第二信号总线上；所述第二信号总线的信号经第二信号总线识别与驱动器识别后产生第二识别信号，经过光电耦合器的一个光电耦合单元耦合后，一路作为控制识别信号送给控制电路，一路作为第一驱动信号送给第一信号总线识别与驱动器，在控制电路送给第一信号总线识别与驱动器的第三控制信号的控制下，驱动到第一信号总线上。

所述第一延时电路将由第一信号总线识别与驱动器产生的第一识别信号延时后产生第一延时识别信号；第二延时电路将由第二信号总线识别与驱动器产生的第二识别信号经由光电耦合器产生的控制识别信号延时后产生第二延时识别信号；第一延时识别信号和第二延时识别信号被送入触发电路，产生第一控制信号和第三控制信号。

第二延时识别信号的延时大于第一延时识别信号的延时的2倍，可以防止显性锁定。

所述光电耦合单元分别具有同相转换功能，即输入为低电平，输出也为低电平，反之则反。

本发明采用上述结构，在信号总线和总线电源进行隔离的情况下，对隔离器两边的信号总线也通过光电耦合器了进行隔离，而且使其两边的信号可以分别通过第一信号总线识别与驱动器、第二信号总线识别与驱动器，再经由光电耦合器在控制电路的控制下进行双边传输；通过对识别信号、驱动信号和控制信号的双状态定义，使其在接入电气系统后，不影响原系统的总线竞争性；通过对光电耦合器的功能设置，使其具有信号转换同相功能，在一边的总线电源掉电时，另一边的输出为隐性态或禁能态，以在下一步的总线竞争中处于弱势，形成总线掉电保护。