一種雙通信口的電源模塊和用于電源模塊的通訊系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雙通信口的電源模塊和用于電源模塊的通訊系統(tǒng)，所述電源模塊包括CPU，RS-485總線通信接口和CAN總線通信接口，所述RS-485總線通信接口和CAN總線通信接口均與所述CPU連接。本發(fā)明的有益效果為：系統(tǒng)集成成本更低，電路更加簡化，節(jié)約布局空間；生產(chǎn)、維護(hù)更容易，使用一種電源模塊實現(xiàn)兩種不同通信功能；設(shè)計更靈活，可選擇方案更多，為終端客戶帶來方便。
【專利說明】—種雙通信口的電源模塊和用于電源模塊的通訊系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及通訊【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種雙通信口的電源模塊和用于電源模塊間的通信的通訊系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有電源模塊通過以下兩種通信方案進(jìn)行通信:
[0003]第一種通信方案利用RS-485串口通信，是目前國內(nèi)電源模塊中應(yīng)用最多的通信方案，優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，技術(shù)門檻較低。但由于RS-485是單主從結(jié)構(gòu)，即一個總線上只能有一臺主機(jī)，通信都由這臺主機(jī)發(fā)起的，除主機(jī)外的其他節(jié)點不能主動發(fā)送信
肩、O
[0004]在這種電源模塊所在的電源系統(tǒng)中，上位機(jī)監(jiān)控模塊充當(dāng)主機(jī)，電源模塊為從機(jī)，所有通信均需由上位機(jī)發(fā)起，各個電源模塊之間不能形成有效的通信，因此電源模塊之間無法通過通信來實現(xiàn)輸出電流的均衡、地址自動分配、模塊狀態(tài)判斷等需要互相傳遞信息才能實現(xiàn)的功能。因此必須有額外的硬件均流控制電路來實現(xiàn)均流功能，且必須手動設(shè)置電源模塊的地址，以便于進(jìn)行模塊識別，與CAN總線技術(shù)相比，RS-485串口通信的可靠性較差、節(jié)點數(shù)量較少，在重要的工業(yè)領(lǐng)域中，RS-485串口通信將被CAN總線技術(shù)所替代。
[0005]第二種通信方案使用CAN(Controller Area Network,控制器局域網(wǎng)絡(luò))總線技術(shù)，CAN總線在通信過程中采用多主從結(jié)構(gòu)，即每個節(jié)點都有CAN控制器，多個節(jié)點之間通信時，以發(fā)送的ID(身份標(biāo)識)號自動進(jìn)行仲裁，這樣就可以實現(xiàn)總線數(shù)據(jù)不錯亂，而且一個節(jié)點發(fā)完，另一個節(jié)點探測到總線有空閑，就可以馬上發(fā)送信息，這樣在采用CAN總線技術(shù)的CAN通訊系統(tǒng)中所有的節(jié)點之間都能進(jìn)行有效的通信。
[0006]在這種電源模塊組成的電源系統(tǒng)中，電源模塊之間能實現(xiàn)信息的交互，而不需要上位機(jī)監(jiān)控模塊發(fā)起通信，從而可依靠CAN總線技術(shù)實現(xiàn)電源模塊之間的均流、地址自動分配、模塊狀態(tài)判斷等功能。這種電源系統(tǒng)的缺點在于電源模塊的系統(tǒng)集成度高，需要依靠較高的專業(yè)技術(shù)能力來進(jìn)行設(shè)計，但目前國內(nèi)系統(tǒng)集成廠家的平均專業(yè)技術(shù)水平較低，與采用RS-485串口通信方案的電源模塊相比，采用CAN總線技術(shù)的電源模塊市場占有量少，將采用RS-485串口通信技術(shù)的電源模塊替代為采用CAN總線技術(shù)的電源模塊的操作具有耗費大，耗時長的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:采用RS-485串口通信技術(shù)的電源模塊可靠性較差，節(jié)點數(shù)量較少，難以實現(xiàn)均流和地址分配功能；采用CAN總線技術(shù)的電源模塊，系統(tǒng)集成商應(yīng)用難度大；如果分別采用RS485和CAN這兩套獨立通信方案則成本很高。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種雙通信口的電源模塊，所述電源模塊包括CPU (中央處理器)，還包括RS-485總線通信接口和CAN總線通信接口，所述RS-485總線通信接口和CAN總線通信接口均與所述CPU連接。[0009]本發(fā)明還提供了一種用于電源模塊的通訊系統(tǒng)，包括并聯(lián)的多個電源模塊，所述電源模塊包含RS-485總線通信接口和CAN總線通信接口，所述電源模塊的CAN總線通信接口互相連接，RS-485總線通信接口互相連接；所述CAN總線通信接口用于進(jìn)行包括但不限于均流操作和/或地址分配操作和/或地址識別操作；通信時，所述電源模塊之間通過所述地址識別操作選定一個電源模塊作為系統(tǒng)的控制模塊，所述控制模塊包括人機(jī)交互界面，所述人機(jī)交互界面用于進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，所述控制模塊通過自身的RS-485總線通信接口實現(xiàn)對除所述控制模塊外的電源模塊的控制和從除所述控制模塊外的電源模塊讀取信息。
[0010]在優(yōu)選的方案中，所述通訊系統(tǒng)還包括監(jiān)控模塊，所述電源模塊通過所述RS-485總線通信接口與所述監(jiān)控模塊連接，所述監(jiān)控模塊具有RS-485總線接口，所述電源模塊通過所述RS-485總線通信接口與所述監(jiān)控模塊的RS-485總線接口通信，所述RS-485總線接口用于實現(xiàn)對所述電源模塊的控制和從所述電源模塊讀取信息。
[0011]本發(fā)明還提供了一種用于電源模塊的通訊系統(tǒng)，包括并聯(lián)的電源模塊，所述電源模塊包含RS-485總線通信接口和CAN總線通信接口，所述CAN總線通信接口互相連接；所述CAN總線通信接口用于進(jìn)行包括但不限于信息傳輸和/或均流操作和/或地址分配操作和/或地址識別操作；通信時，所述電源模塊之間通過所述地址識別操作選定一個電源模塊作為系統(tǒng)的控制模塊，所述控制模塊包括人機(jī)交互界面，所述人機(jī)交互界面用于進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，所述控制模塊通過自身的CAN總線通信接口實現(xiàn)對除所述控制模塊外的電源模塊的控制和從除所述控制模塊外的電源模塊讀取信息。
[0012]在優(yōu)選的方案中，所述通訊系統(tǒng)還包括監(jiān)控模塊，所述電源模塊通過CAN總線通信接口與所述監(jiān)控模塊連接，所述監(jiān)控模塊具有CAN總線接口，通過此CAN總線接口實現(xiàn)對所述電源模塊的控制和從所述電源模塊讀取信息。
[0013]在優(yōu)選的方案中，所述CPU包括:單片機(jī)，DSP (數(shù)字信號處理器)或ARM (AdvancedRISC Machines)高級精簡指令集處理器。
[0014]上述技術(shù)方案中，當(dāng)RS-485總線通信接口作為主通信接口時，CAN總線通信接口用于輸出均衡電流并進(jìn)行地址識別，當(dāng)CAN總線通信接口作為主通信接口時，RS-485總線通信接口起輔助作用或者不啟用。
[0015]本發(fā)明的有益效果如下:
[0016]1.系統(tǒng)集成更加簡化，降低對系統(tǒng)集成商應(yīng)用的技術(shù)要求；
[0017]2.生產(chǎn)、維護(hù)更容易，使用一種電源模塊實現(xiàn)兩種不同通信功能；
[0018]3.系統(tǒng)設(shè)計更靈活，可選擇方案更多，為終端客戶帶來方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明實施例一的原理圖；
[0020]圖2是本發(fā)明實施例二的原理圖。
【具體實施方式】
[0021 ] 下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。
[0022]考慮到現(xiàn)有的市場狀況以及未來的發(fā)展方向，提出一種雙通信口的電源模塊方案，集成RS-485通信和CAN通信于同一個電源模塊中，一個電源模塊兼容兩種通信方式。
[0023]圖1中的電源模塊工作在RS-485總線模式，圖2中的電源模塊工作在CAN總線模式。
[0024]參見圖1，圖1示出了一種雙通信口的電源模塊，包括CPU，RS-485總線通信接口(RS-485)和CAN總線通信接口(CAN)，RS-485總線通信接口和CAN總線通信接口均與CPU連接。CPU包括但不限于:單片機(jī)，DSP或ARM等可編程單元。
[0025]在圖1所示的工作模式中，兩個或兩個以上的上述電源模塊可以并聯(lián)使用，各個電源模塊的CAN總線通信接口互相連接，CAN總線通信接口用于進(jìn)行包括但不限于均流操作和/或地址分配操作和/或地址識別操作；各個電源模塊的RS-485總線通信接口互相連接，RS-485總線通信接口用于進(jìn)行電源模塊間的通信。
[0026]RS485通信協(xié)議要求有一個主機(jī)和一個以上的從機(jī)，米用主機(jī)輪詢，從機(jī)應(yīng)答的點對點通信方式，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)RS-485總線通信接口間的通信，RS-485總線通信接口的設(shè)置符合美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)制定并發(fā)布的RS-485標(biāo)準(zhǔn)。RS-485標(biāo)準(zhǔn)雖然規(guī)定了平衡發(fā)送器和接收器的特性，但是沒有規(guī)定接插件、傳輸電纜和應(yīng)用層通訊協(xié)議。
[0027]對于本發(fā)明的電源模塊，出廠時，RS-485總線通信接口默認(rèn)是從機(jī)；在通信過程中，首先進(jìn)行主機(jī)選取操作，此時各RS-485總線通信接口間不進(jìn)行信息傳遞，各CAN總線通信接口之間根據(jù)地址大小，出廠順序等主機(jī)選取規(guī)則仲裁出主機(jī)，而不是通過RS-485總線通信接口進(jìn)行主機(jī)選?。蝗绻?dāng)前主機(jī)失效，則由CAN總線通信接口重新發(fā)起主機(jī)選取操作以仲裁出新的主機(jī)。
[0028]并聯(lián)電源的均流方案根據(jù)有無均流線可以劃分阻抗法(即特性下垂法或斜率法)和有源均流法，其中有緣均流法又細(xì)分為主從控制法、平均電流自動均流法、最大電流自動均流法以及外部控制器法等。
[0029]CAN總線是一種多主總線，即使主模塊發(fā)生故障，仍可在剩余的從模塊中自動選主，重新進(jìn)行均流調(diào)節(jié)。均流調(diào)節(jié)的實現(xiàn)方案可采用內(nèi)環(huán)控制式、外環(huán)控制式和外置控制式三種方式。本發(fā)明優(yōu)選采用外環(huán)控制方式實現(xiàn)均流調(diào)節(jié)，但并不限于外環(huán)控制方式。在實現(xiàn)過程中，本發(fā)明的均流調(diào)節(jié)方式與現(xiàn)有的均流調(diào)節(jié)方式相同。
[0030]CAN總線采用多主競爭式總線結(jié)構(gòu)，具有多主站運(yùn)行和分散仲裁的串行總線以及廣播通信的特點。CAN總線上的任意節(jié)點可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點發(fā)送信息而不分主次，因此可在各節(jié)點之間實現(xiàn)自由通信。在本發(fā)明的以CAN總線為主的工作模式中，各個CAN總線通信接口通過CAN協(xié)議進(jìn)行通信。
[0031]其中，互相連接的RS-485總線通信接口還可以選擇性地與監(jiān)控模塊的RS-485總線接口連接，并且通過監(jiān)控模塊的RS-485總線接口與監(jiān)控模塊通信，實現(xiàn)監(jiān)控與通信功倉泛。
[0032]通信時，電源模塊之間通過地址識別操作選定一個電源模塊作為通訊系統(tǒng)的控制模塊，控制模塊包括人機(jī)交互界面，人機(jī)交互界面用于進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，控制模塊通過自身的RS-485總線通信接口實現(xiàn)對除控制模塊外的電源模塊的控制和從除控制模塊外的電源模塊讀取信息。
[0033]在圖2所示的工作模式中，兩個或兩個以上的所述電源模塊并聯(lián)使用，各個電源模塊的CAN總線通信接口互相連接，CAN總線通信接口用于進(jìn)行包括但不限于信息傳輸和/或均流操作和/或地址分配操作和/或地址識別操作。
[0034]其中，互相連接的CAN總線通信接口還與監(jiān)控模塊的CAN總線接口連接，并且通過監(jiān)控模塊的CAN總線接口與監(jiān)控模塊通信。
[0035]這種電源模塊能通同時實現(xiàn)CAN總線和RS-485總線的功能，兼容性強(qiáng)；這種電源模塊省略了原有電源模塊中整合的起到均衡電流作用的均流電路以及連接各個電源模塊的均流線，而本發(fā)明的均流操作是通過CPU中整合的程序與CAN總線通信接口的配合來實現(xiàn)；而且本發(fā)明不用手動分配地址，而是同樣采用CPU中整合的程序來實現(xiàn)地址的制動分配。
[0036]上述電源模塊整合成一種通訊系統(tǒng)，包括并聯(lián)的電源模塊I至電源模塊N，電源模塊包括CPU、分別與CPU連接的RS-485總線通信接口和CAN總線通信接口，CAN總線通信接口互相連接。
[0037]在圖1所示的工作模式中，各個電源模塊的RS-485總線通信接口也互相連接，RS-485總線通信接口用于進(jìn)行電源模塊間的通信；CAN總線通信接口用于進(jìn)行均流操作和/或地址分配操作和/或地址識別操作。
[0038]其中，通訊系統(tǒng)還選擇性地包括具有RS-485總線接口的監(jiān)控模塊，監(jiān)控模塊通過RS-485總線接口與各個電源模塊的RS-485總線通信接口連接并進(jìn)行通信。
[0039]在圖2所示的工作模式中，CAN總線通信接口用于進(jìn)行包括但不限于電源模塊間的信息傳輸和/或均流操作和/或地址分配操作和/或地址識別操作。
[0040]其中，通訊系統(tǒng)還包括具有CAN總線接口的監(jiān)控模塊，監(jiān)控模塊通過CAN總線接口與各個電源模塊的CAN總線通信接口連接并進(jìn)行通信。
[0041]通信時，電源模塊之間通過地址識別操作選定一個電源模塊作為通訊系統(tǒng)的控制模塊，控制模塊包括人機(jī)交互界面，人機(jī)交互界面用于進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，控制模塊通過自身的CAN總線通信接口實現(xiàn)對除控制模塊外的電源模塊的控制和從除控制模塊外的電源模塊讀取信息。
[0042]本發(fā)明的CAN總線通信接口之間發(fā)送的數(shù)據(jù)報文與傳統(tǒng)CAN總線中傳遞的數(shù)據(jù)報文在報文格式上沒有改變，但協(xié)議內(nèi)容是自定義的。協(xié)議內(nèi)容包含本發(fā)明相關(guān)的協(xié)議內(nèi)容:例如，通過RS-485總線通信接口進(jìn)行主通信時的主機(jī)識別，兩種通信方式的識別，故障
處理等。
[0043]其中兩種通信方式的識別過程為:各個電源模塊的CPU通過CAN總線通信獲取通信模式信息，如果通信模式信息為通過RS-485總線通信接口進(jìn)行通信，則進(jìn)行主機(jī)選取操作，然后通過圖1所示方案進(jìn)行相應(yīng)操作；如果通信模式信息為通過CAN總線通信接口進(jìn)行通信，則通過圖2所示方案進(jìn)行相應(yīng)操作。
[0044]這種通訊系統(tǒng)的連接方式簡單，僅需要兩類總線，即CAN總線和RS-485總線，節(jié)約了線路布局空間；系統(tǒng)組成方式靈活，適應(yīng)不同的需求。
[0045]顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種雙通信口的電源模塊，所述電源模塊包括CPU，其特征在于:還包括RS-485總線通信接口和CAN總線通信接口，所述RS-485總線通信接口和CAN總線通信接口均與所述CPU連接。
2.一種用于電源模塊的通訊系統(tǒng)，其特征在于:包括并聯(lián)的多個電源模塊，所述電源模塊包含RS-485總線通信接口和CAN總線通信接口，所述電源模塊的CAN總線通信接口互相連接，RS-485總線通信接口互相連接；所述CAN總線通信接口用于進(jìn)行包括但不限于均流操作和/或地址分配操作和/或地址識別操作；通信時，所述電源模塊之間通過所述地址識別操作選定一個電源模塊作為系統(tǒng)的控制模塊，所述控制模塊包括人機(jī)交互界面，所述人機(jī)交互界面用于進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，所述控制模塊通過自身的RS-485總線通信接口實現(xiàn)對除所述控制模塊外的電源模塊的控制和從除所述控制模塊外的電源模塊讀取信息。
3.根據(jù)權(quán)力要求2所述的一種用于電源模塊的通訊系統(tǒng)，其特征在于:還包括監(jiān)控模塊，所述電源模塊通過所述RS-485總線通信接口與所述監(jiān)控模塊連接，所述監(jiān)控模塊具有RS-485總線接口，所述電源模塊通過所述RS-485總線通信接口與所述監(jiān)控模塊的RS-485總線接口通信，所述RS-485總線接口用于實現(xiàn)對所述電源模塊的控制和從所述電源模塊讀取信息。
4.一種用于電源模塊的通訊系統(tǒng)，其特征在于:包括并聯(lián)的電源模塊，所述電源模塊包含RS-485總線通信接口和CAN總線通信接口，所述CAN總線通信接口互相連接；所述CAN總線通信接口用于進(jìn)行包括但不限于信息傳輸和/或均流操作和/或地址分配操作和/或地址識別操作；通信時，所述電源模塊之間通過所述地址識別操作選定一個電源模塊作為系統(tǒng)的控制模塊，所述控制模塊包括人機(jī)交互界面，所述人機(jī)交互界面用于進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，所述控制模塊通過自身的CAN總線通信接口實現(xiàn)對除所述控制模塊外的電源模塊的控制和從除所述控制模塊外的電源模塊讀取信息。
5.根據(jù)權(quán)力要求4所述的一種用于電源模塊的通訊系統(tǒng)，其特征在于:還包括監(jiān)控模塊，所述電源模塊通過CAN總線通信接口與所述監(jiān)控模塊連接，所述監(jiān)控模塊具有CAN總線接口，通過此CAN總線接口實現(xiàn)對所述電源模塊的控制和從所述電源模塊讀取信息。
6.根據(jù)權(quán)力要求4所述的一種用于電源模塊的通訊系統(tǒng)，其特征在于:所述CPU包括:單片機(jī)，DSP或ARM。
【文檔編號】G05B19/418GK103984306SQ201410193587
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】郭文彥 申請人:大連英微電氣有限公司