[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

说明书

本发明公开了一种基于光环路的核电厂分布式控制系统现场总线系统，包括若干节点设备、若干光旁通模块和光纤环路，采用全光路环网连接方式，节点设备均通过光旁通模块接入到光纤环路中；每个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，最后一个节点设备对应的光旁通模块环网接口TX端接入第一个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。本发明利用节点设备产生光信号通过光旁通模块产生两路相同数据信息的光信号，一路节点收发，一路在光环路里传输，结合多节点轮询通信方式，实现低功耗、高可靠性的全光路环网拓扑结构的方法。

技术领域

本发明涉及核电厂分布式控制系统仪控装置技术领域，具体涉及一种基于光环路的核电厂分布式控制系统现场总线系统。

背景技术

在核电领域数字化仪控系统中，网络技术的发展与进步，使数字通信技术在核电领域得到很好的应用，其中现场总线通信技术作为一个基层网络，一种开放式、新型全分布控制系统。在堆芯中子通量测量、棒控棒位、阀门控制及DCS网络通信等系统中得到广泛的应用。现场总线技术通常被用作为一种协议简单、容错能力强、具有相当高的噪声抑制、相对高的传输速率、宽共模范围的通信平台。同时，现场总线控制电路具有控制方便、成本低廉等优点。目前国际上有40多种现场总线，由8个种类构成，网络拓扑多为总线型、树形和星型等，物理介质多为双绞线和光纤。但以往核电仪控现场总线通信模块利用低压差分电信号进行数据流传输，电缆分布参数对电信号的损耗影响造成远距离通信速率较低、传输带宽有限、抗电磁干扰能力差，以及数据吞吐量无法扩展，使得传统的现场总线模块短距离内只能传输有限的数据量，同时差分总线电路短路故障导致通信节点总线线路瘫痪等问题，使得传统现场总线不能很好的满足核电厂DCS平台高可靠性的通信要求。目前，远距离抗扰动改善的办法是通过光电转换模块将总线链路电信号转换为光信号在光纤线缆上传输，实现通信距离的扩展，但节点电路短路故障会使得总线通信故障，从而使得总线链路通信中断；同时，通过光信号实现远距离通信下电光信号的转换会产生数据传输转发延时，影响现场总线通信的实时性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是传统的现场总线利用光电转换模块，只是实现节点间传输距离的扩展及提高抗干扰性，但在短距离传输中总线链路上依旧使用差分电缆实现总线挂接节点。其中节点设备挂接在总线电缆上来实现接入总线链路，接入点阻抗的不连续性是造成数据信号反射的重要原因，且容易受到外场雷击浪涌等瞬态干扰；其次远距离传输时节点通过光电转换模块的接入会增加总线信号的转发延时，以及硬件电路故障率，影响总线链路的实时性和可靠性。

本发明目的在于提供一种基于光环路的核电厂分布式控制系统现场总线系统，针对目前现场总线通信链路存在的不足，本发明设计了一种基于光纤开关、光纤耦合器、光模块功率调节和光纤环网拓扑等技术，实现了全光路环网拓扑结构，解决了节点短路故障无扰动旁通、光电信号转发延时等问题，提高了核电厂分布式控制系统现场总线的实时性和可靠性。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于光环路的核电厂分布式控制系统现场总线系统，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，并通过光纤跳线将首尾节点设备接入总线链路，实现多个节点设备构成全光路环网总线链接，从而组合成光环网拓扑结构；

其中，每个所述节点设备TX端作为发送端，每个所述节点设备RX端作为接收端；整个现场总线链路采用全光路环网拓扑结构；