[发明专利]基于点对点的通讯网络系统

说明书

本发明公开了一种基于点对点的通讯网络系统，包括背板、通讯模块、和多组序列；每组序列包括多个输入输出模块和一块可复用为输入输出模块的处理器模块；处理器模块、输入输出模块以及通讯模块均分别通过数据线与背板互联；每块处理器模块与所在序列中的每个输入输出模块以点对点通讯方式互联，每块处理器模块也与其它序列中的处理器模块以点对点通讯方式互联；被复用为输入输出模块的处理器模块为复合模块；每块处理器模块通过其它序列中的复合模块与复合模块所在的序列中的输入输出模块进行通信；通讯模块与每块处理器模块通过冗余的点对点通讯方式互联。本发明在兼顾通讯网络的灵活性及系统的可靠性的前提下，降低了系统的复杂程度与成本。

技术领域

本发明属于工业控制与安全通讯技术领域，特别涉及一种基于点对点的通讯网络系统。

背景技术

PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)因其可靠性和可扩展性，目前已广泛应用于工业控制领域。一般来说，PLC由I/O(输入输出)模块和CPU(中央处理单元)构成，现场信号经过输入模块调理后，送到中央处理单元进行逻辑或算术运算，并根据相应的控制功能和算法，将输出结果经输出模块调理后，送到现场控制设备。随着通讯技术的迅速发展，PLC的网络通讯能力大大加强，不仅提供RS422/485(串行通信协议)串口通信，还提供了各种以太网接口，从而实现了分散控制功能和数据共享，以满足现代工业控制的发展需要。值得注意的是，PLC技术(源于上世纪70年代)自其创立以来，基本架构并未改变，从而带来了三个潜在的技术瓶颈。

瓶颈一、PLC技术不能实现单元控制功能，其输入输出单元是单独的模块，需要经过背板和中央处理单元进行数据交换。换言之，要实现最基本的控制功能，现有PLC技术至少需要三个模块，即输入模块、处理单元和输出模块，同时由于输入输出模块通常为多I/O点(16/32点)配置，对于基本的控制实现(可能仅需要几个I/O点)，PLC的架构显得较复杂。此外，对于一些高可靠性的控制，比如核电站反应堆保护，控制功能的分散显得尤为重要，因为基于核心处理的控制方式，只要中央处理单元失效，就会造成相关的系列控制功能丧失。

瓶颈二、传统PLC及DCS(Distributed Control System，分布式控制系统)系统的处理单元与输入模块，输出模块往往通过内部总线进行信息交互。对于该通讯总线结构，存在3个不足：①实时性差：在某时刻，只能有一个输入输出模块与处理器模块进行信息交互；②可靠性差：由于处理单元只通过该一条通讯总线与输入模块，输出模块进行信息交互，当该通讯总线发生异常时，可能导致丧失整个输入与输出模块，PLC及DCS系统将完全崩溃；③可扩展性差：采用总线的通讯方式，其总线可承受的通讯站点数目受总线驱动能力的限制。

瓶颈三、申请号为CN201410733701.6的发明专利公开了一种数字化控制系统，包括多个通用逻辑卡、多个信号后传输模块，及用于通讯格式转换的背板，每个通用逻辑卡均通过数据线与背板互联，每个信号后传输模块均通过数据线与背板互联的通讯网络结构。该结构中的每个通用逻辑卡既可以作为逻辑处理器模块，又可以作为通讯模块与I/O模块，各模块之间没有主次关系。该结构的灵活性强，但通讯结构复杂，成本高，在一些特定工控领域实际应用中实用性不佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中数字化控制系统中的通讯网络系统的复杂度及成本高以及可靠性及扩展能力有待提高的缺陷，提供一种在兼顾通讯网络的灵活性以及系统的可靠性的前提下，能够优化通讯网络结构从而降低了系统的复杂程度与成本的基于点对点的通讯网络系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供了一种基于点对点的通讯网络系统，包括背板、通讯模块、和多组序列；

每组所述序列包括多个输入输出模块和一块可复用为所述输入输出模块的处理器模块；

所述处理器模块、所述输入输出模块以及所述通讯模块均分别通过数据线与所述背板互联；