专利名称：一种变电站通信管理机的双机切换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及变电站自动化装置中的一个模块，尤其是一种通信管理机的双机 切换装置。
背景技术：
变电站里的通信管理机主要负责管理所有智能设备之间的通信，对全站自动化信 息进行整理归纳，负责站内外的信息交换及设备控制，具有非常重要的作用和地位。通信管理机是基于计算机的系统设备，由于计算机的固有特性，难免会出现网络 故障或者自身硬件故障，为了保证全站设备的可靠通信，管理机通常都设置为双机冗余模 式。当主机正常工作时时，全站由主机实现通讯管理，从机可对通讯进行监控但不应对通讯 造成干扰；当主机故障时，从机应该能够自动升级为主机，接替主机迅速的投入工作。因此 有必要设计一种能自我识别，自我切换的双机切换装置来有效的实现双机切换的机制。发明内容发明目的本实用新型主要针对变电站自动化装置中的通信管理机双机切换要 求，设计了 一种能自我识别，自我切换的双机切换装置。为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案一种变电站通信管理机的双机切换装置，它包括开入开出控制回路和通讯控制回 路；开入开出控制回路包括主机开入开出控制回路和从机开入开出控制回路，主机开入开 出控制回路实现主机端的开入接入和开出控制，从机开入开出控制回路实现从机端的开入 接入和开出控制；通讯控制回路实现通讯硬件回路的导通或者关断；通过主机开入开出控 制回路和从机开入开出控制回路的开入、开出的关系判别出主机和从机，然后根据判别结 果来驱动通讯控制回路的继电器来使能通讯或者禁止通讯。本实用新型中，所述的主机开入开出控制回路包括主机光耦集成芯片，主机光耦 集成芯片的7脚经一号上拉电阻接正电源，主机光耦集成芯片的8脚接CPU的控制管脚，主 机光耦集成芯片的10脚经过五号电阻后作为正输出脚，正输出脚通过从机开入开出回路 的正输入脚接正电源，主机光耦集成芯片的9脚为负输出脚，负输出脚与从机开入开出回 路的负输入脚连接；主机光耦集成芯片的6脚接负电源，主机光耦集成芯片的5脚经过二号 电阻后作为负输入脚，光耦集成芯片的正输入脚接正电源；主机光耦集成芯片的12脚接正 电源，主机光耦集成芯片的11脚经过六号电阻下拉接地，同时11脚为输出脚；主机光耦集 成芯片的3脚经三号电阻接正电源，主机光耦集成芯片的4脚经过四号电阻后接正电源，同 时4脚经过一号跳线接负电源，主机光耦集成芯片的14脚经过七号电阻接正电源，同时14 脚作为开入输入脚，主机光耦集成芯片的13脚接地。本实用新型中，所述的从机开入开出控制回路包括从机光耦集成芯片，从机光耦 集成芯片的7脚经十一号上拉电阻接正电源，从机光耦集成芯片的8脚接CPU的控制管脚； 从机光耦集成芯片的10脚经过十五号电阻后作为正输出脚，从机光耦集成芯片的正输出3脚与主机光耦集成芯片的正输入脚相接；从机光耦集成芯片的9脚为负输出脚；从机光耦 集成芯片的6脚接负电源，从机光耦集成芯片的5脚经过十二号电阻后作为负输入脚，从机 光耦集成芯片的12脚接正电源，从机光耦集成芯片的11脚经过十六号电阻下拉接地，同 时11脚为输出脚；从机光耦集成芯片的3脚经十三号电阻接正电源，从机光耦集成芯片的 4脚经过十四号电阻后接正电源，同时4脚经过二号跳线接负电源，从机光耦集成芯片的14 脚经过十七号电阻接正电源，同时14脚作为开入输入脚，从机光耦集成芯片的13脚接地。本实用新型中，所述的通讯控制回路包括串口通讯电平转换器，串口通讯电平转 换器的14脚与继电器的4脚相连，继电器的3脚经过十九号电阻接到通讯端子上；串口通 讯电平转换器的13脚经二十号电阻接到通讯端子上；CPU的IO管脚经过十八号电阻接到 光电耦合器2脚，光电耦合器的1脚接电源，光电耦合器的4脚接地，光电耦合器的5脚接 到继电器的10脚上，继电器的1脚接到正电源上，同时继电器的10脚和1脚上还并有二极 管。本实用新型的工作原理CPU将开出控制回路的开入SWINx (χ = 1或者2)和开入 A/Bx(x= 1或者2)进行与逻辑判断，结果为高的自识别为主机，反之为从机。通信管理机主 机的开入开出控制回路的接地跳线不跳，从机跳上该跳线，从而开机时，主机的开入输入脚 A/B1为高，从机的为低。初始化时主机和从机的开出控制口线SW0UTx(x = 1或者2)均设 置为低，SWINx均为高，因此A/Bx为高的(即未跳JPl)的管理机会将自己识别为主机，JPl 跳线跳上的管理机因为A/Bx为低而将自己识别为从机。从机将通讯控制电平设置为高电 平，则通讯控制回路光耦截止，继电器不导通，从机的串口通讯电平转换器232芯片的发送 脚与外界隔离，从机不能发送信息，但可以正常的接收，从而实现主从机均可以接受信息， 但只有主机能发送信息，从机不能发送信息，不会对正常的通讯造成干扰。当主机故障的时 候，从机收不到主机发送的心跳报文，经过延时判断后，从机将自身升格为主机，将开入开 出控制回路的开出设置为高，使得原来的主机的开入SWIN由高电平变为低电平，同时将通 讯控制电平设置为低电平，则通讯控制回路光耦导通，通信控制继电器导通，管理机的串口 通讯电平转换器232芯片的发送脚与外界导通，接替原来的主机开始发送接收信息。如果 随后，原来的主机从故障中恢复，它会检测到开入开出控制回路的开入SWIN为低电平，而 自动将自己降格为从机，关断通信发送回路，进入到从机监听状态，保证了主从机的身份互 换。有益效果本实用新型利用开入开出控制回路和通信控制回路实现硬件的双机切 换，简单可靠，与软件配合可以准确快捷的实现通信管理机的主从机切换，同时能保证切换 过程的正常通信，成本低，效率高，具有回路简单、可靠性高、准确迅速的特点。
图1为双机切换模块的开入开出控制回路连接图。图2为双机切换模块的通讯控制回路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做更进一步的解释。本实用新型的变电站通信管理机的双机切换装置，包括开入开出控制回路和通讯控制回路两部分。主从机的开入开出控制回路均由光耦集成芯片(采用TLP521-4)和外接 电阻、电源组成，开入开出控制回路使用了光耦集成芯片中的3个光耦。主从机的开入开出 控制回路均有一个一端接地，一端接上拉电阻的跳线。通讯控制回路包括串口通讯电平转 换器U3、控制电平输出的光电耦合器U4以及继电器JD1。如图1所示，主机开入开出控制回路主要器件为主机光耦集成芯片 Ul (TLP521-4)，主机光耦集成芯片Ul包含的第一个光耦的发光二极管正端，即7脚经一号 上拉电阻Rl接正电源VCC ；该发光二极管的负端，即主机光耦集成芯片Ul的8脚接CPU的 IO控制管脚SW0UT1，第一个光耦的受光器的正端即主机光耦集成芯片Ul的10脚经过五号 电阻R5后作为正输出脚XOUTl+ ；第一个光耦的受光器的负端即主机光耦集成芯片Ul的9 脚为负输出脚X0UT1-。主机光耦集成芯片Ul包含的第二个光耦的发光二极管负端，即主机光耦集成芯 片Ul的6脚接负电源VSS，该发光二极管正端即主机光耦集成芯片Ul的5脚经过二号电阻 R2后作为负输入脚xmi-，正输入脚XINl+直接连接正电源VDD ；第二个光耦的受光器的正 端即主机光耦集成芯片Ul的12脚接正电源VCC，第二个光耦的受光器的负端即主机光耦集 成芯片Ul的11脚经过六号电阻R6下拉接地，同时该11脚为输出脚SWIN1。主机光耦集成芯片Ul包含的第三个光耦的发光二极管正端，即主机光耦集成芯 片Ul的3脚经三号电阻R3接正电源VDD ；该发光二极管负端，即主机光耦集成芯片Ul的4 脚经过四号电阻R4后接正电源VDD，同时该脚经过一号跳线JPl接负电源VSS ；第三个光耦 的受光器的正端即主机光耦集成芯片Ul的14脚经过七号电阻R7接正电源VCC，同时该脚 作为开入输入脚A/B1 ；第二个光耦的受光器的负端，即主机光耦集成芯片Ul的13脚接地。如图1所示，从机开入开出控制回路与主机开入开出控制回路的结构相同。从机 开入开出控制回路的主要器件为从机光耦集成芯片U2 (TLP521-4)，从机光耦集成芯片U2 包含的第一个光耦的发光二极管正端，即7脚经十一号上拉电阻Rll接正电源VCC ；该发 光二极管的负端，即从机光耦集成芯片U2的8脚接CPU的IO控制管脚SW0UT2，第一个光 耦的受光器的正端即从机光耦集成芯片U2的10脚经过十五号电阻R15后作为正输出脚 X0UT2+ ；第一个光耦的受光器的负端即从机光耦集成芯片U2的9脚为负输出脚X0UT2-。从机光耦集成芯片U2包含的第二个光耦的发光二极管负端，即从机光耦集成芯 片U2的6脚接负电源VSS，该发光二极管正端即从机光耦集成芯片U2的5脚经过十二号 电阻R12后作为负输入脚XIN2-；第二个光耦的受光器的正端即从机光耦集成芯片U2的12 脚接正电源VCC，第二个光耦的受光器的负端即从机光耦集成芯片U2的11脚经过十六号电 阻R16下拉接地，同时该脚为输出脚SWIN2。从机光耦集成芯片U2包含的第三个光耦的发光二极管正端，即从机光耦集成芯 片U2的3脚经十三号电阻R13接正电源VDD ；该发光二极管负端，即从机光耦集成芯片U2 的4脚经过十四号电阻R14后接正电源VDD，同时该脚经过二号跳线JP2接负电源VSS ；第 三个光耦的受光器的正端即从机光耦集成芯片U2的14脚经过十七号电阻R17接正电源 VCC,同时该脚作为开入输入脚A/B2 ；第二个光耦的受光器的负端，即从机光耦集成芯片U2 的13脚接地。所述的主机开入开出控制回路的正输出脚XOUTl+与从机开入开出控制回路的正 输入脚XIN2+相连；主机开入开出控制回路的负输出脚XOUTl-与从机开入开出控制回路的负输入脚XIN2-相连；主机开入开出控制回路的正输入脚Xim+与从机开入开出控制回路 的正输出脚X0UT2+相连；主机开入开出控制回路的负输入脚Xim-与从机开入开出控制 回路的负输出脚X0UT2-相连。主机的一号跳线JPl由跳线器连接1、2脚，从机的二号跳线 JP2的1，2脚不连。图1中，主机的一号跳线JPl跳线不跳，则主机光耦集成芯片Ul的第三个光耦不 导通，主机的开入输入脚A/B1因为接上拉电阻，因此为高。从机的二号跳线JP2跳线跳上， 则从机光耦集成芯片U2的第三个光耦导通，从机的开入输入脚A/B2因为光耦导通接地，因 此为低。主机CPU的控制口线SWOUTl为低时，主机光耦集成芯片Ul的第一个光耦导通，则 与主机光耦集成芯片Ul的第一个光耦相连的从机的从机光耦集成芯片U2也导通，则从机 的开入SWIN2因为接VCC而为高。主机CPU的控制口线SWOUTl为高时，主机光耦集成芯片 Ul的第一个光耦截止，则与主机光耦集成芯片Ul的第一个光耦相连的从机光耦集成芯片 U2的第二个光耦也截止，则从机的开入SWIN2因为接下拉电阻而为低。从机开入开出回路 的控制口线SW0UT2对主机的开入SWim有类似的控制逻辑。初始化时SWOUTl，SW0UT2均 为低，则开入SWINx (X为1或者2)均为高，因此根据SWIN和A/B与逻辑结果为高的为主机 的判别原则，A/Bx为高的(即未跳JPl)的管理机会将自己识别为主机，JPl跳线跳上的管 理机因为A/Bx为低而将自己识别为从机。一旦主机故障，从机会将SW0UT2输出为高，则从 机光耦集成芯片U2的一个光耦截止，则与从机光耦集成芯片U2的一个光耦相连的主机光 耦集成芯片Ui的第二个光耦也截止，则主机的开入swrni因为接下拉电阻而为低，主机检 测到swrni为低后自动将自己切换为从机。由此通过对开入开出回路的的输入输出控制， 实现了主从机的相互切换。如图2所示，通信控制回路包括串口通讯电平转换器U3(采用MAX23》，串口通讯 电平转换器U3的发送脚TIO (即14脚)与继电器JDl的空节点4脚相连，继电器JDl的 3脚即ΡΤ )经过十九号电阻R19接到通讯端子Jl上，串口通讯电平转换器U3的接收脚 PRXDO (13脚)经二十号电阻R20接到通讯端子Jl上。CPU的IO管脚DUTYDRV经过十八号 电阻R18接到光电耦合器U4 (M0C8050)的发光二极管负端，即光电耦合器U4的2脚，光电 耦合器U4的1脚接电源VCC，光电耦合器U4的受光器负端即4脚接地，光电耦合器U4的5 脚接到继电器JDl的线圈10脚上，继电器JDl的线圈的另外一头即1脚接到+12V电源上， 同时继电器JDl的10脚和1脚上还并有二极管D1。图2的通讯控制回路中，如果管理机通过开入开出控制回路将自己识别为主机， 则将通讯控制电平DUTYDRV拉低，则光电耦合器U4导通，继电器JDl线圈带电，继电器JDl 节点4和3导通，串口通讯电平转换器U3，即MAX232的发送脚TIO和通讯端子Jl的发送 脚Ρ Χ)连通，通讯的发送能够正常进行。反之，如果管理机通过开入开出控制回路将自己 识别为从机，则将通讯控制电平DUTYDRV拉高，则光电耦合器U4截止，继电器JDl线圈不带 电，继电器JDl节点4和3断开，串口通讯电平转换器U3的发送脚TIO和通讯端子Jl的发 送脚Ρ Χ)断开，从而从机不能向外发送数据。通讯控制回路中，接收管脚PRXDO不受继电 器JDl控制，因此无论主机还是从机，都能正常的接收数据。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和 润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种变电站通信管理机的双机切换装置，其特征在于它包括开入开出控制回路和 通讯控制回路；开入开出控制回路包括主机开入开出控制回路和从机开入开出控制回路，主机开入开 出控制回路实现主机端的开入接入和开出控制，从机开入开出控制回路实现从机端的开入 接入和开出控制；通讯控制回路实现通讯硬件回路的导通或者关断；通过主机开入开出控制回路和从机 开入开出控制回路的开入、开出的关系判别出主机和从机，然后根据判别结果来驱动通讯 控制回路的继电器来使能通讯或者禁止通讯。
2.根据权利要求1所述的变电站通信管理机的双机切换装置，其特征在于所述的主 机开入开出控制回路包括主机光耦集成芯片，主机光耦集成芯片的7脚经一号上拉电阻接 正电源，主机光耦集成芯片的8脚接CPU的控制管脚，主机光耦集成芯片的10脚经过五号 电阻后作为正输出脚，正输出脚通过从机开入开出回路的正输入脚接正电源，主机光耦集 成芯片的9脚为负输出脚，负输出脚与从机开入开出回路的负输入脚连接；主机光耦集成 芯片的6脚接负电源，主机光耦集成芯片的5脚经过二号电阻后作为负输入脚，光耦集成芯 片的正输入脚接正电源；主机光耦集成芯片的12脚接正电源，主机光耦集成芯片的11脚经 过六号电阻下拉接地，同时11脚为输出脚；主机光耦集成芯片的3脚经三号电阻接正电源， 主机光耦集成芯片的4脚经过四号电阻后接正电源，同时4脚经过一号跳线接负电源，主机 光耦集成芯片的14脚经过七号电阻接正电源，同时14脚作为开入输入脚，主机光耦集成芯 片的13脚接地。
3.根据权利要求1所述的变电站通信管理机的双机切换装置，其特征在于所述的从 机开入开出控制回路包括从机光耦集成芯片，从机光耦集成芯片的7脚经十一号上拉电阻 接正电源，从机光耦集成芯片的8脚接CPU的控制管脚；从机光耦集成芯片的10脚经过 十五号电阻后作为正输出脚，从机光耦集成芯片的正输出脚与主机光耦集成芯片的正输入 脚相接；从机光耦集成芯片的9脚为负输出脚；从机光耦集成芯片的6脚接负电源，从机光 耦集成芯片的5脚经过十二号电阻后作为负输入脚，从机光耦集成芯片的12脚接正电源， 从机光耦集成芯片的11脚经过十六号电阻下拉接地，同时11脚为输出脚；从机光耦集成芯 片的3脚经十三号电阻接正电源，从机光耦集成芯片的4脚经过十四号电阻后接正电源，同 时4脚经过二号跳线接负电源，从机光耦集成芯片的14脚经过十七号电阻接正电源，同时 14脚作为开入输入脚，从机光耦集成芯片的13脚接地。
4.根据权利要求1所述的变电站通信管理机的双机切换装置，其特征在于所述的通 讯控制回路包括串口通讯电平转换器，串口通讯电平转换器的14脚与继电器的4脚相连， 继电器的3脚经过十九号电阻接到通讯端子上；串口通讯电平转换器的13脚经二十号电阻 接到通讯端子上；CPU的IO管脚经过十八号电阻接到光电耦合器2脚，光电耦合器的1脚 接电源，光电耦合器的4脚接地，光电耦合器的5脚接到继电器的10脚上，继电器的1脚接 到正电源上，同时继电器的10脚和1脚上还并有二极管。
专利摘要本实用新型公开了一种变电站通信管理机的双机切换装置，它包括开入开出控制回路和通讯控制回路；开入开出控制回路包括主机开入开出控制回路和从机开入开出控制回路，主机开入开出控制回路实现主机端的开入接入和开出控制，从机开入开出控制回路实现从机端的开入接入和开出控制；通讯控制回路实现通讯硬件回路的导通或者关断；通过主机开入开出控制回路和从机开入开出控制回路的开入、开出的关系判别出主机和从机，然后根据结果来驱动通讯控制回路的继电器来使能通讯或者禁止通讯。本实用新型利用开入开出控制回路和通信控制回路实现硬件的双机切换，简单可靠，可准确快捷的实现通信管理机的主从机切换，同时能保证切换过程的正常通信。
文档编号H04B1/74GK201830278SQ20102055465
公开日2011年5月11日 申请日期2010年9月29日 优先权日2010年9月29日
发明者杨晓渝, 高明 申请人:南京安能电气控制设备有限公司