[发明专利]一种基于EtherCAT的链路冗余通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，尤其涉及一种基于EtherCAT的链路冗余通信系统。

背景技术

目前，以太网控制自动化技术(Ethernet Control Automation Technology，以下简称EtherCAT)最初是在2003年由德国倍福自动化有限公司(Beckhoff Automation GmbH)基于以太网技术提出的一种实时工业以太网技术，该技术不仅具有高速和高数据有效率的特点，还具有灵活网络拓扑结构，并在协议中封装了IP/UDP，所以不需要IP协议就能实现通信。因此，EtherCAT具有以下优点：适应性广泛；符合以太网标准；无需使用从属子网，都可用作EtherCAT从站；数据传输效率高；刷新周期短；同步性能好。

同时，EtherCAT支持多种拓扑结构，例如，总线型、树形或星形结构。但是由于上述拓扑结构都是采用与耦合板或端子板单线连接，并且，利用EtherCAT技术设计主站和从站时，多采用模块化的物理设计。因此，当某一从站中的任意模块出现故障时，该模块后的所有模块的通信将断开，并且系统将停止运行，甚至会导致严重的安全事故，进而影响到整个系统的安全性、稳定性、可靠性。

发明内容

本发明提供的基于EtherCAT的链路冗余通信系统，能够通过主站处理器、主站备用处理器、从站的耦合通信板和端子板形成多链路环网冗余通路，进而提高所述通信系统的可靠性、稳定性和安全性。

本发明提供一种基于EtherCAT的链路冗余通信系统，包括：

主站处理器，用于对以太网信号进行输入输出控制；

主站备用处理器，通过同步总线与通信系统的主站处理器连接，并用于对主站处理器进行冗余备份以及对以太网信号进行输入输出控制；

耦合通信板，通过两条链路分别与主站处理器和主站备用处理器连接，并用于将以太网信号由主站处理器或主站备用处理器输入至耦合通信板；

端子板，一端与耦合通信板连接并用于由耦合通信板向端子板输入信号，另一端通过两条链路分别与主站处理器和主站备用处理器连接并用于将以太网信号由端子板输出至主站处理器或主站备用处理器，进而形成多链路环网冗余通路。

可选地，所述端子板包括：

链路模块，用于通过链路分别与通信系统的主站处理器和主站备用处理器连接，并将以太网信号由端子板输出至主站处理器或主站备用处理器；

FPGA芯片模块，分别与从站控制器和链路模块连接，并用于实现端子板的多链路冗余通路；

从站控制器，用于将所述总线控制器传输的低电压差分信号转换为端子板内各模块之间传输的以太网信号；

总线控制器，分别与从站控制器和耦合通信板连接，并用于实现从站控制器与耦合通信板之间的信号传输。

可选地，所述FPGA芯片模块分别与从站控制器和链路模块连接，所述第FPGA芯片模块设置有通信接口，所述通信接口采用媒体独立接口模式与从站控制器连接并传输以太网信号。

可选地，所述链路模块包括：

第一通信链路，两端分别与FPGA芯片模块和主站处理器连接，并用于将以太网信号由端子板输出至主站处理器；

第一冗余链路，两端分别与FPGA芯片模块和主站备用处理器连接，并用于第一通信链路的冗余备份，当第一通信链路故障时，则由第一冗余链路将以太网信号由端子板输出至主站备用处理器。

可选地，所述第一通信链路、第一冗余链路中分别包括PHY芯片、变压器和以太网口，其中，

所述PHY芯片、变压器和以太网口依次连接。

可选地，所述端子板还包括：

FLASH存储模块，用于存储实现多链路冗余通路切换的控制逻辑，并与所述FPGA芯片模块连接。

可选地，所述耦合通信板包括：

第二通信链路，两端分别连接耦合通信板和主站处理器，并用于将以太网信号由主站处理器输入至耦合通信板；

第二冗余链路，两端分别耦合通信板和主站备用处理器，并用于实现第二通信链路的冗余备份，当第二通信链路故障时，则由第二冗余链路将以太网信号由主站备用处理器输入至耦合通信板。