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一种PROFIBUS光电耦合系统

阅读：1发布：2022-02-25

专利汇可以提供一种PROFIBUS光电耦合系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种PROFIBUS光电耦合系统，其包括若干组光电耦合模块，每个光电耦合模块包括：PROFIBUS DP 中继器模块、光纤模块、数据传输背板、数据访问接口模块、供电模块；PROFIBUS DP中继器模块包含隔离电路和RS485发生电路，用来接收和发送物理电信号；光纤模块执行光信号和电信号之间的转化，光信号的接收和发送，提供光纤接口来连接光纤线缆；各个模块之间通过数据传输背板进行数据传输，各个模块以插槽的方式进行组合安装；数据访问接口模块检测数据上传和访问，利用标准以太网接口，对检测结果远程查看和访问；供电模块为光电耦合系统提供稳定工作电源。，下面是一种PROFIBUS光电耦合系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种PROFIBUS光电耦合系统，其特征在于：其包括若干组光电耦合模块，每个光电耦合模块包括：PROFIBUSDP中继器模块、光纤模块、数据传输背板、数据访问接口模块、供电模块；PROFIBUSDP中继器模块包含隔离电路和RS485发生电路，用来接收和发送物理电信号；
光纤模块执行光信号和电信号之间的转化，光信号的接收和发送，提供光纤接口来连接光纤线缆；各个模块之间通过数据传输背板进行数据传输，各个模块以插槽的方式进行组合安装；数据访问接口模块检测数据上传和访问，利用以太网接口，对检测结果远程查看和访问；供电模块为光电耦合系统提供稳定工作电源。
2.根据权利要求1所述的PROFIBUS光电耦合系统，其特征在于：所述光电耦合模块还包括电信号检测模块，其包括数字示波器和报文分析仪，示波器用来显示物理信号的实时波形，报文分析仪用来检测链路层报文是否有错误。
3.根据权利要求2所述的PROFIBUS光电耦合系统，其特征在于：每个光纤模块提供两组光纤接口，以便实现建立连接结构。
4.根据权利要求3所述的PROFIBUS光电耦合系统，其特征在于：所述光电耦合模块还包括光信号检测模块，其配置来检测光信号的强度。
5.根据权利要求1所述的PROFIBUS光电耦合系统，其特征在于：所述供电模块采用24V直流双电源。
6.根据权利要求5所述的PROFIBUS光电耦合系统，其特征在于：该光电耦合系统为双控制器冗余系统，主控制器和冗余控制器的信号输出分别接入两个PROFIBUSDP中继器模块，并且将连接冗余控制器的模块设为冗余模式，模块之间通过数据传输背板进行通信；对控制器输出信号的物理层信号波形和链路层报文进行实时检测，其检测数据通过以太网接口上传；在PROFIBUSDP中继器模块后插入光纤模块，实现电信号到光信号之间的转化，之后通过光纤接口连接光纤线缆，每一个光纤模块包含发送信号和接收信号，对于接收信号的光强度进行实时检测，并且将检测结果通过同一个以太网接口上传；光纤模块的输出信号接入另一组光电耦合系统的光纤模块，之后再次经过光信号到电信号的转化，通过数据传输背板传输到同组的PROFIBUSDP中继器模块；将被控设备依次连接后，接入PROFIBUSDP中继器模块接口；对于被控设备的PROFIBUSDP电信号和光信号的通信质量，也进行实时检测，其检测数据通过以太网接口上传。
7.根据权利要求6所述的PROFIBUS光电耦合系统，其特征在于：利用交换机将多个以太网接口统一接入中控室，连接PC机，通过IP地址访问各组光电耦合模块，以便查看所有站点的通信状态和信号质量。
8.根据权利要求7所述的PROFIBUS光电耦合系统，其特征在于：所述24V直流双电源，两个电源接口分别连接系统电源和独立电源。

说明书全文

一种PROFIBUS光电耦合系统

技术领域

[0001] 本实用新型属于电学的技术领域，具体地涉及一种PROFIBUS光电耦合系统。

背景技术

[0002] PROFIBUS是程序总线网络（Process Field Bus）的简称。其作为当前主流的工业现场总线通信协议之一，已经普遍应用于各行业的自动化控制系统。

[0003] PROFIBUS总线通信作为目前广泛应用于工业现场的总线协议，其信号的稳定性对生产的顺利进行至关重要。由于总线网络不同于办公室网络，其使用环境为较为复杂恶劣的工业环境，因此实际应用中存在各种影响信号质量的因素，其中较为突出的就是工业现场的各种电气干扰，电信号对于干扰信号较为敏感，在传输的过程中容易受到影响，而光纤的稳定性则优于电缆，不容易受到干扰；另外，光信号的传输距离也远远大于电信号，因此当远距离传输且希望信号稳定性更好的情况下，可以考虑采用光传输，而PROFIBUS控制器和设备的发送和接收均为电信号，此时就需要使用光电耦合器来实现光信号和电信号之间的相互转换。

[0004] 一般光电耦合器由于电信号和光信号接口数量都固定，因此在实际使用中有诸多的限制。另外，使用光纤远距离传输的系统一般物理规模较大，设备与设备之间水平或垂直距离较远，同时由于系统中同时有电信号和光信号，网络架构相对更加复杂，一旦出现故障，涉及环节增多，排查起来更加困难。因此不管是前期设计还是后期维护，都存在一定的局限性和困难。发明内容

[0005] 本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种PROFIBUS光电耦合系统, 其能够根据实际需求自由组合，打破网络结构的限制，特别是在冗余系统中的使用更加灵活；现场设备物理位置较为复杂时更加有利于节省成本，避免浪费。

[0006] 本实用新型的技术解决方案是：这种PROFIBUS光电耦合系统，其包括若干组光电耦合模块，每个光电耦合模块包括：PROFIBUS DP中继器模块、光纤模块、数据传输背板、数据访问接口模块、供电模块；PROFIBUS DP中继器模块包含隔离电路和RS485发生电路，用来接收和发送物理电信号；光纤模块执行光信号和电信号之间的转化，光信号的接收和发送，提供光纤接口来连接光纤线缆；各个模块之间通过数据传输背板进行数据传输，各个模块以插槽的方式进行组合安装；数据访问接口模块检测数据上传和访问，利用标准以太网接口，对检测结果远程查看和访问；供电模块为光电耦合系统提供稳定工作电源。

[0007] 由于本实用新型的PROFIBUS光电耦合系统包括若干组光电耦合模块，每个光电耦合模块包括：PROFIBUS DP中继器模块、光纤模块、数据传输背板、数据访问接口模块、供电模块；PROFIBUS DP中继器模块包含隔离电路和RS485发生电路，用来接收和发送物理电信号；光纤模块执行光信号和电信号之间的转化，光信号的接收和发送，提供光纤接口来连接光纤线缆；各个模块之间通过数据传输背板进行数据传输，各个模块以插槽的方式进行组合安装；数据访问接口模块检测数据上传和访问，利用标准以太网接口，对检测结果远程查看和访问；供电模块为光电耦合系统提供稳定工作电源；这样光电耦合环节电信号和光信号通道和接口都可根据实际需求自由组合，打破网络结构的限制，特别是在冗余系统中的使用更加灵活；现场设备物理位置较为复杂时，模块化组合更加有利于节省成本，避免浪费。附图说明

[0008] 图1是根据本实用新型的电路方框图。

具体实施方式

[0009] 如图1所示，这种PROFIBUS光电耦合系统，其包括若干组光电耦合模块，每个光电耦合模块包括：PROFIBUS DP中继器模块、光纤模块、数据传输背板、数据访问接口模块、供电模块；PROFIBUS DP中继器模块包含隔离电路和RS485发生电路，用来接收和发送物理电信号；光纤模块执行光信号和电信号之间的转化，光信号的接收和发送，提供光纤接口来连接光纤线缆；各个模块之间通过数据传输背板进行数据传输，各个模块以插槽的方式进行组合安装，便于扩展；数据访问接口模块检测数据上传和访问，利用标准以太网接口，对检测结果远程查看和访问；供电模块为光电耦合系统提供稳定工作电源。不同模块之间可以自由组合扩展，也可以根据实际网络规模，多套光电耦合系统结合使用。

[0010] 由于本实用新型的PROFIBUS光电耦合系统包括若干组光电耦合模块，每个光电耦合模块包括：PROFIBUS DP中继器模块、光纤模块、数据传输背板、数据访问接口模块、供电模块；PROFIBUS DP中继器模块包含隔离电路和RS485发生电路，用来接收和发送物理电信号；光纤模块执行光信号和电信号之间的转化，光信号的接收和发送，提供光纤接口来连接光纤线缆；各个模块之间通过数据传输背板进行数据传输，各个模块以插槽的方式进行组合安装；数据访问接口模块检测数据上传和访问，利用标准以太网接口，对检测结果远程查看和访问；供电模块为光电耦合系统提供稳定工作电源；这样光电耦合环节电信号和光信号通道和接口都可根据实际需求自由组合，打破网络结构的限制，特别是在冗余系统中的使用更加灵活；现场设备物理位置较为复杂时，模块化组合更加有利于节省成本，避免浪费。

[0011] 更进一步地，所述光电耦合模块还包括电信号检测模块，其包括数字示波器和报文分析仪，示波器用来显示物理信号的实时波形，报文分析仪用来检测链路层报文是否有错误。

[0012] 更进一步地，每个光纤模块提供两组光纤接口，以便实现建立各种连接结构，如星型、树型、总线型、环型等拓扑。

[0013] 更进一步地，所述光电耦合模块还包括光信号检测模块，其配置来检测光信号的强度。

[0014] 另外，所述供电模块采用标准24V直流双电源。

[0015] 优选地，该光电耦合系统为双控制器冗余系统，主控制器和冗余控制器的信号输出分别接入两个PROFIBUS DP中继器模块，并且将连接冗余控制器的模块设为冗余模式，模块之间通过数据传输背板进行通信；对控制器输出信号的物理层信号波形和链路层报文进行实时检测，其检测数据通过标准以太网接口上传；在PROFIBUS DP中继器模块后插入光纤模块，实现电信号到光信号之间的转化，之后通过光纤接口连接光纤线缆，每一个光纤模块包含发送信号和接收信号，对于接收信号的光强度进行实时检测，并且将检测结果通过同一个标准以太网接口上传；光纤模块的输出信号接入另一组光电耦合系统的光纤模块，之后再次经过光信号到电信号的转化，通过数据传输背板传输到同组的PROFIBUS DP中继器模块；将被控设备依次连接后，接入PROFIBUS DP中继器模块接口；对于被控设备的PROFIBUS DP 电信号和光信号的通信质量，也进行实时检测，其检测数据通过标准以太网接口上传。

[0016] 更进一步地，利用交换机将多个标准以太网接口统一接入中控室，连接PC机，通过IP地址访问各组光电耦合模块，以便查看所有站点的通信状态和信号质量。

[0017] 更进一步地，所述标准24V直流双电源，两个电源接口分别连接系统电源和独立电源。

[0018] 本实用新型的有益效果如下：

[0019] 模块式的组合方式根据实际需求自由选择，打破网络结构的限制，特别是在冗余系统中的使用更加灵活；现场设备物理位置较为复杂时，模块化组合更加有利于节省成本，避免浪费。

[0020] 实现电信号和光信号通信质量的远程监测，及时发现网络中信号异常的位置、异常类型，指导维护方向，避免通信故障影响生产，从而最大限度降低经济损失。

[0021] 当发生通信故障时，无需费时地在现场查看所有的通信节点，特别是现场情况较为复杂时，有助于查找故障原因，缩短故障恢复时间。

[0022] 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本实用新型技术方案的保护范围。

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