摘要：针对多模冗余控制系统常用的中心仲裁机制造成设计复杂、成本较高等问题,提出了无中心仲裁的双系统热备份冗余控制平台设计方案。该方案不包含仲裁设备,控制平台主要由2套完全相同的主控模块通过2对互为冗余的高速光纤通道连接组成,主控模块采用嵌入式处理器与现场可编程门阵列协同工作,且所有软硬件均为国产化选型。主控模块内部由有限状态机管理运行状态,2套模块之间利用光纤通信实现信息交互与关键数据同步,并结合协商监视替代仲裁机制实现热备份冗余。控制平台采用软硬件分层架构设计,其中硬件层由处理系统硬件和可编程逻辑硬件组成,软件层由嵌入式实时操作系统和驱动程序组成。基于控制平台开放的应用层设计能够最大程度保证用户实现业务逻辑的灵活性。

摘要：针对EtherCAT主站存储和读取网络结构信息较为复杂的问题,设计一种先将网络结构信息与源代码分离,之后再将这些信息集成到可执行程序文件内部的方法。该方法在网络设计阶段通过配置软件将从站型号信息、型号索引、设备选型信息保存为文本文件;在软件构建阶段将上述文件与源代码一并处理生成程序;程序运行后通过型号索引直接寻址查询到设计方案中从站的ID,通过ID、从站数量对比实际部署的网络结构与所设计的方案是否一致。经测试验证,程序中存储的从站型号信息、型号索引及从站选型信息完整正确;在线检查网络结构功能可高效查询到方案中每个节点的型号信息并对比型号是否匹配。该方法实现简单且运行高效,有效降低主站和配套的网络结构设计工具的开发难度,同时改善了EtherCAT主站产品的用户体验和经济效益。

摘要：EtherCAT总线技术凭借低成本、高性能的优势已广泛应用于工业控制领域。针对目前EtherCAT主站产品普遍无法同时满足线缆冗余和热备份运行,设计了一种双系统冗余热备主站方案。该主站设备由2个主站模块与1个冗余控制模块协同工作,主站模块负责控制网络中的从站设备,冗余控制模块在监视主站模块并仲裁其激活/备用状态的同时还通过其内部网口切换组件控制仅激活的主站模块接入网络。方案中主站模块基于龙芯微处理器设计,冗余控制模块基于意法半导体微控制器设计,所选用的主要软件如实时操作系统(SylixOS,RT-Thread)以及协议栈(SOME,libmodbus)均为开源产品。最后对所设计的主站设备进行测试验证,结果证明该主站功能完整性能优秀,既保留了线缆冗余机制还实现了双系统冗余热备份运行,能够在激活系统故障后毫秒级时间完成系统切换,可靠性满足大多数工业控制应用场景对主站控制器的要求。

摘要：为实现标准电力通信规约MODBUS到工业物联网标准规约MQTT的灵活转换,解决工业电力电子设备与物联网云平台通信互联问题,对MODBUS和MQTT协议的通信过程进行研究,设计了一种基于MODBUS与MQTT协议转换自动化的嵌入式智能系统。该系统采用ARM Cortex-A9嵌入式架构的Freescale ***6主控芯片开发应用程序,通过CP210x UART驱动模块和WIFI无线模块进行通信硬件层连接,支持远距离数据传输。本方案选择以C函数加动态库的软件接口编程方式分别实现MODBUS协议模块和MQTT协议模块,并设计采用双线程及数据格式转换实现了异步协议数据的透明转换,提高了系统运行效率。经过仿真试验验证,系统稳定可靠,设计满足设计技术规范要求。