[实用新型]一种单总线测温控制系统断链自动诊断及冗余保护的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及单总线温度传感器多点测温控制技术，具体是一种单总线测温控制系统断链自动诊断及冗余保护的装置。 

背景技术

在生产制造领域，单总线温度传感器多点测温控制系统被广泛应用于粮仓、酿酒厂、食品加工厂、温室、大型精密测量仪器等场所。譬如DS18B20温度传感器是典型的数字温度传感器，该温度传感器不仅具有体积小，精度高，抗干扰能力强的优点，而且可以采用单根电缆传输数据，其单总线拓扑结构特点，能够节省大量电缆，有效降低测温控制系统产品成本，在实际生产应用中具重大的意义。目前这种测温控制系统不具备断链点诊断功能，同时，测温控制系统大多采用双控制器冗余保护的机制，一旦总线出现断链点，则靠启用另一控制器进行数据的采集，这种方法存在产品成本高、维护不方便等缺陷。 

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，而提供一种单总线测温控制系统断链自动诊断及冗余保护的装置。这种装置有效降低测温控制系统的成本、降低测温控制系统的维护难度，提高测温控制系统的维护效率。 

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种单总线测温控制系统断链自动诊断及冗余保护的装置，包括控制系统，传感器环路为总线型拓扑闭合环路，还包括双向切换开关装置，所述传感器环路总线的两端与双向切换开关装置连接形成一个闭环的结构，双向切换开关装置与控制系统连接，控制系统通过对双向切换开关装置的控制，调整对传感器环路的读取数据的方向，从而实现线路断链点诊断及冗余保护功能。

所述的控制系统为公开号CN202916015U专利所提供的基于注册机制的多点测温控制系统；

所述的双向切换开关装置包括微控制器（Micro Control Unit，简称MCU）和双向开关，MCU通过双向开关控制总线与控制系统通信，实现单总线传感器网络闭环交替接入总线；

所述的双向切换开关装置与多个温度传感器构成闭合的单环传感器环路，单环传感器环路通过双向切换开关装置与单总线相连接，构成多环的闭合拓扑结构传感器环路。

这种装置的优点是采用目前传感器网络领域未见采用的闭环拓扑结构，能够采用单环，或者多个单环相切的拓扑结构，具备较为灵活的组网方式。这种装置设置了一个双向切换开关装置，能够完成闭环拓扑的双向检测功能，相对传统双机冗余的系统，减少了一个核心处理器，大大降低了成本。

基于上述装置的单总线测温控制系统断链自动诊断的方法，包括传感器环路，其中第一个传感器环路与双向切换开关装置的第一通道连接，最后一个传感器环路与双向切换开关装置的第二通道连接，双向切换开关装置与多个温度传感器构成闭合的单环传感器环路，所述方法包括如下步骤：

1）注册传感器环路上每一个单总线温度传感器在接入总线后各传感器所在物理位置编码ID；

2）控制系统向双向切换开关装置发出指令，命令其接通第一通道，确定从第一通道方向检测传感器环路，控制系统采用二叉树算法读取第一通道方向所有传感器环路上传感器的ID； 

    3）控制系统从第一通道方向检测传感器环路读取到该方向上断链点前所有的传感器环路的ID；

4）控制系统向双向切换开关装置发出指令，命令其接通第二通道，确定从第二通道方向检测传感器环路，控制系统采用二叉树算法读取第二通道方向所有传感器环路上传感器的ID； 

    5）控制系统从第二通道方向检测传感器环路读取到该方向上断链点前所有的传感器环路的ID；

    6）对从第一通道方向和第二通道方向两次读取到的ID进行比较，得出断链点所在位置。

在总线空闲期间，控制系统与双向切换开关装置中的MCU采用周期为2微秒、占空比为0.5的PWM信号进行通信，逻辑1： PWM持续50微秒后电平拉低30微秒；逻辑0：周期=2微秒的PWM持续80微秒， MCU接收的信号是1，双向开关接通第一通道，如果接收到的信号是0，双向开关接通第二通道。

利用单总线温度传感器内部的非易失性可擦除ROM中TH和TL两个字节存储自身的物理位置编码，供控制系统调用和分析。

基于上述装置的单总线测温控制系统断链冗余保护的方法：无双机冗余且在闭环总线出现断链点的情况下，通过双向切换开关装置，对整个传感器环路进行两次不同方向的检测，以此保证传感器数据采集工作正常进行，达到总线断链冗余保护的目的。