[发明专利]一种基于光环路的核电厂分布式控制系统现场总线系统

权利要求书

1.一种基于光环路的核电厂分布式控制系统现场总线系统，其特征在于，包括若干节点设备、光旁通模块和光纤环路，每个所述节点设备对应连接一个光旁通模块，采用全光路环网连接方式，所述节点设备均通过所述光旁通模块接入到所述光纤环路中；每个所述节点设备TX端连接其对应所述光旁通模块的TX端，每个所述节点设备RX接收端连接其对应光旁通模块的RX端；每个所述节点设备对应的光旁通模块环网接口TX端通过单模光纤接入下一个所述节点设备对应的光旁通模块环网接口RX端，依次实现总线链路连接，最后一个所述节点设备对应的光旁通模块环网接口TX端接入第一个所述节点设备对应的光旁通模块环网接口RX端，从而组合成光环网拓扑结构；

所述节点设备，用于完成光电转换功能和协议转换功能，将设备要传送的信息转换成光信号，并将接收到的光信号转换为电信号；同时实现自定义现场总线协议的解析功能，充当总线控制器；

所述光旁通模块，用于完成所述节点设备接入光纤环路，光环网信号无延时转发和所述节点设备电路故障自动链路旁通功能；

利用所述节点设备产生光信号，通过所述光旁通模块产生两路相同数据信息的光信号，一路光信号用于节点收发，另一路光信号在光环路里传输，实现全光路环网拓扑结构；

所述光旁通模块包括光纤耦合器和光开关，所述光纤耦合器通过光纤跳线对应连接所述光开关；使用所述光开关切换功能在所述节点设备异常时，实现所述节点设备光收发信号旁通，将故障节点剥离总线链路；

自定义总线链路通信协议处理总线通信，利用轮询、冲突检测和自动仲裁机制，进行主节点设备与多个从节点设备之间的数据通信；所述节点设备配合所述自定义总线链路通信协议完成现场总线，所述节点设备采用广播或单播的模式，与其他设备建立通信；全光路现场总线支持多主节点设备功能，其中一个节点设备配置为主设备节点，其余的节点设备配置为从设备节点；通过主从设备节点相应的自定义通信协议完成总线链路的通信；

所述主从设备节点相应的自定义通信协议流程如下：

主设备节点在“空闲”状态时请求才能被发送；当发送一个请求后，该节点离开“空闲”状态，等待“应答处理结束”，而不能发送第二个请求；当单播请求发送到一个从设备节点，主设备节点将进入“等待应答”状态，同时一个临界超时定时启动，这个超时称为“响应超时”；当收到一个应答时，主设备节点在处理数据之前检验应答，正确检验后完成应答处理；主设备节点进入“出错处理”状态，之后结束出错处理；

从设备节点在“空闲”状态时，接收从主设备节点发来的请求，并对请求做检查，检查正确后进行请求动作处理并发送应答数据；当出现检验错误或请求错误时，从设备节点进入出错“处理状态”，必须向主节点发送应答，之后结束出错处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于光环路的核电厂分布式控制系统现场总线系统，其特征在于，所述光纤耦合器为光波导式结构式。

3.根据权利要求2所述的一种基于光环路的核电厂分布式控制系统现场总线系统，其特征在于，所述光纤耦合器采用2×2型光纤耦合器，其工作波长为1260nm～1650nm，插入损耗为3.9dB，回波损耗为50dB。

4.根据权利要求1所述的一种基于光环路的核电厂分布式控制系统现场总线系统，其特征在于，所述光开关的出入损耗为0.6dB，切换速度8ms。

5.根据权利要求1所述的一种基于光环路的核电厂分布式控制系统现场总线系统，其特征在于，所述节点设备包括控制电路、光电转换电路、低速光模块和电源管理单元，所述控制电路外接设备接口，所述控制电路连接所述光电转换电路，所述光电转换电路连接低速光模块；

所述低速光模块，具备光信号输出功率调节功能，用于根据接入光路环网的节点设备数量进行光功率调节；所述低速光模块的接收端口RX具有光功率检测输出接口，该接口将光通道强度信号传送给控制电路；

所述光电转换电路，用于将光路总线上的光信号与所述控制电路电信号进行转换；

所述控制电路，用于完成链路串并行位流数据转换、数据发送缓存、接收滤波自定义总线链路通信协议进行解析；

所述电源管理单元，用于为所述节点设备内的各个模块供电。