[实用新型]基于FF-H1现场总线的物理层故障诊断系统

说明书

本实用新型公开一种基于FF‑H1现场总线的物理层故障诊断系统，该诊断系统包括通信控制器、模数/数模转换器、CPLD芯片、FPGA芯片、数据缓存器以及信号采样器，所述诊断系统设置在连接设备上，连接设备连接H1和HSE子网，本实用新型通过信号采样器对H1子网上的信号进行采样，并通过FPGA芯片处理样本获取诊断数据，再通过HSE子网将诊断数据发送给中央控制系统；同时，本实用新型引入新的参数进行网络物理层健康进行评估，通过建模和仿真来评估这些参数在不同情况下的故障检测能力，通过改变故障检测器的位置提高故障检测的能力，本实用新型有助于提高工业网络系统的故障诊断水平。

技术领域

本实用新型属于工业控制自动化领域，具体是基于FF-H1现场总线的物理层故障诊断系统。

背景技术

目前，工业项目广泛使用FF现场总线网络进行流程控制，从而，影响现场总线网络可靠性和可用性的故障识别得到了工业界的高度重视。由于常见故障往往发生在物理层和通信链路上，往往会导致停机，产生网络恢复成本和不稳定的风险。因此，需要一个系统来检测物理层故障，并立即向控制中心报告。

目前工业网络故障检测方法可以分为两类，即间接方法和直接方法。间接方法通过监视网络的其他部分(如更高层)来发现故障，而不直接分析物理层。间接方法直接分析网络效率、实验协议或恢复通信错误，该方法不能实现物理层的故障检测，也不能检测错误的类型或位置。第二类是直接的方法，这种方法直接对物理层模拟信号进行采样分析。该方法主要是通过分析线路信号来检测物理层和通信链路上的故障，其检测方法是先在线路上发送一个仿真信号，然后对接收到的信号进行采样和分析。在这些方法中，故障检测是有效的，但是必须要关闭网络。

现有的故障检测器分为两类，一类是可移动的，一类是固定在功率调节器的附近；第一类故障检测器不能连接到中央控制系统，并向本地报告。第二类故障检测器采用两种方法进行报告，一种单独的网络或H1网络；第一种方法需要更多的成本来建立新的网络及其转换器，这种方法会使现场总线的优点(使用较低的布线)消失；在第二种方法中，由于通过自己的网络发送故障报告可能会有一些问题，虽然不需要再次布线，但是报告的可靠性将降低。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种基于FF-H1现场总线的物理层故障诊断系统，将通常放置在功率调节器上的故障检测器移动到连接设备中，通过改变故障检测器的位置并引入新的故障检测参数来完成故障诊断；本实用新型引入新的参数进行网络物理层健康评估，通过建模和仿真来评估这些参数在不同情况下的故障检测能力，通过改变故障检测器的位置提高故障检测的能力。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种基于FF-H1现场总线的物理层故障诊断系统，所述诊断系统设置在连接设备中，所述诊断系统包括多个用于实现H1子网通信栈的通信控制器、多个用于对模拟信号和数字信号进行相互转换的模数/数模转换器、用于连接实现H1子网和HSE子网堆栈处理的CPLD芯片、用于处理样本并获取诊断参数的FPGA芯片、多个数据缓存器以及多个信号采样器；所述CPLD芯片与通信控制器电连接，所述通信控制器分别与所述模数/数模转换器和数据缓存器电连接，所述FPGA芯片分别与所述模数/数模转换器和数据缓存器的连接结点以及所述信号采样器电连接；所述诊断系统通过所述信号采样器和模数/数模转换器实现与所述H1子网的电性连接，通过所述CPLD芯片和FPGA芯片实现与所述HSE子网的电性连接。本实用新型通过所述信号采样器对H1子网上的信号进行采样，并通过所述FPGA芯片对信号样本进行处理以获取诊断参数，再通过所述HSE子网将诊断报告发送给中央控制系统。

优选地，所述诊断系统引入了对网络物理层健康状况进行评估的测量参数；

具体地，所述测量参数包括功率传输参数、分组传输参数以及H1位波形偏差参数。