一種對(duì)稱式雙機(jī)熱備冗余系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及自動(dòng)化控制工程領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，是一種對(duì)稱式雙機(jī)熱備冗余系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在一些重要的過(guò)程自動(dòng)化控制對(duì)象和機(jī)器設(shè)備上，有著不間斷工作、運(yùn)行高度可靠、在線維護(hù)等要求，為了確保設(shè)備的可靠性和可用性，避免長(zhǎng)時(shí)間服務(wù)中斷，雙機(jī)熱備控制功能就顯得尤為重要。
[0003]目前市場(chǎng)上的一些雙機(jī)熱備系統(tǒng)大多是“Y”型結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。例如施耐德的QUANTUMCONCEPT雙機(jī)熱備系統(tǒng)(注:介紹和圖片均引用了《PLC雙機(jī)熱備冗余控制》文檔)。包含兩個(gè)互為備份的主站控制器和獨(dú)立的I/O從站，如圖1所示。圖1在兩個(gè)控制器之間、控制器和從站之間必然要采用高速工業(yè)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃裕枰紤]傳輸網(wǎng)絡(luò)上的冗余，為此，施耐德開(kāi)發(fā)了新的硬件產(chǎn)品140CRP和140CRA作為I/O從站通訊的接口模塊，另外在軟件開(kāi)發(fā)上也加入了數(shù)據(jù)采集和高速同步的內(nèi)容。
[0004]目前成熟的操作系統(tǒng)軟件很難滿足市場(chǎng)上“Y”型雙機(jī)熱備系統(tǒng)的需求，軟件和硬件都需要重新設(shè)計(jì)，考慮研發(fā)的成本及難度，雙機(jī)熱備技術(shù)還是受到了很大的制約。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]由于現(xiàn)有技術(shù)存在著上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種“對(duì)稱式”雙機(jī)熱備冗余系統(tǒng)，其可以有效的解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題。
[0006]本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案解決上述問(wèn)題:
[0007]一種對(duì)稱式雙機(jī)熱備冗余系統(tǒng)，包括:
[0008]兩臺(tái)或者多臺(tái)遠(yuǎn)程管控計(jì)算機(jī)；
[0009]兩臺(tái)互為備份完全對(duì)稱的第一本地運(yùn)動(dòng)控制器和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器；
[0010]一本地主/備選擇切換開(kāi)關(guān)；
[0011]—本地觸摸屏；
[0012]其中，所述管控計(jì)算機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)與本地運(yùn)動(dòng)控制器連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，讀取相關(guān)信息和進(jìn)行遠(yuǎn)程操作；所述第一本地運(yùn)動(dòng)控制器和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器對(duì)稱式設(shè)計(jì)，互為熱備，過(guò)程數(shù)據(jù)高速同步耦合，且所述第一本地運(yùn)動(dòng)控制器和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器利用硬件通道的數(shù)字量輸入輸出信號(hào)作為心跳同步節(jié)律信號(hào)和生命守護(hù)信號(hào)，當(dāng)所述第一本地運(yùn)動(dòng)控制器作為主控控制器時(shí)，所述第二本地運(yùn)動(dòng)控制器作為備用控制器，當(dāng)所述第二本地運(yùn)動(dòng)控制器作為主控控制器時(shí)，所述第一本地運(yùn)動(dòng)控制器作為備用控制器；
[0013]同時(shí)，所述第一本地運(yùn)動(dòng)控制器和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器之間連接有一可自由選擇控制任意一控制器作為主控制器或者備用控制器的本地主/備選擇切換開(kāi)關(guān)；還包括一本控觸摸屏，作為兩套運(yùn)動(dòng)控制器的客戶端，該本地控觸摸屏通過(guò)所述以太網(wǎng)與所述第一本地運(yùn)動(dòng)控制器和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器連接，當(dāng)主、備控制器進(jìn)行切換時(shí)，可以自動(dòng)選擇訪問(wèn)主控制器，實(shí)時(shí)讀取本地主控制器的參數(shù)信息，并且進(jìn)行本地主控制器的基本設(shè)定和控制操作。
[0014]本實(shí)用新型的對(duì)稱式雙機(jī)熱備冗余系統(tǒng)，完全是在現(xiàn)有的硬件和軟件基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)的自助雙機(jī)熱備功能，無(wú)需進(jìn)行硬件改造和系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)。首先備份需要基本的控制單元和輸入/輸出作單元，這些在現(xiàn)有的硬件系統(tǒng)上就可以完成，其次，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)可以一分為二的接入兩套相同的硬件接口上，而且同一個(gè)輸出的控制信息也可以一分為二的接到現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)上，所以在硬件上本項(xiàng)目完全采用現(xiàn)有的硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)熱備冗余功能，無(wú)需硬件開(kāi)發(fā)成本。
[0015]本實(shí)用新型的對(duì)稱式雙機(jī)熱備冗余系統(tǒng)，由于硬件采用的是現(xiàn)有的硬件體系，所以開(kāi)發(fā)軟件無(wú)需進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，在現(xiàn)有的軟件版本上，進(jìn)行程序編寫(xiě)，由于高速工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速同步和主/備無(wú)擾動(dòng)切換，減少系統(tǒng)軟件冗余功能的開(kāi)發(fā)成本。
[0016]本實(shí)用新型的對(duì)稱式雙機(jī)熱備冗余系統(tǒng)打破了工業(yè)領(lǐng)域里習(xí)慣性的雙機(jī)熱備的“超豪華”的軟硬件設(shè)計(jì)架構(gòu)，避免了傳統(tǒng)“Y”型結(jié)構(gòu)上涉及到的網(wǎng)絡(luò)冗余，也免除了冗余軟件重新開(kāi)發(fā)的成本，以低廉、經(jīng)濟(jì)的方案實(shí)現(xiàn)了小型、實(shí)用的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)需求，具有良好的市場(chǎng)前景。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是施耐德的QUANTUM CONCEPT雙機(jī)熱備示意圖。
[0018]圖2是本實(shí)用新型的對(duì)稱式雙機(jī)熱備冗余系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是本實(shí)用新型的第一本地運(yùn)動(dòng)控制器和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器的生命守護(hù)(IifeGuard)信號(hào)連接結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖4是本實(shí)用新型的第一本地運(yùn)動(dòng)控制器和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器的心跳信號(hào)(HeatBeat)信號(hào)連接結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，詳細(xì)描述本實(shí)用新型。
[0022]參見(jiàn)圖2所示，圖2是本實(shí)用新型的雙機(jī)熱備冗余系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]本實(shí)施例的雙機(jī)熱備冗余系統(tǒng)，包括:遠(yuǎn)程管控計(jì)算機(jī)3和4，以及與所述遠(yuǎn)程管控計(jì)算機(jī)相連的兩套互為備用完全對(duì)稱的第一本地運(yùn)動(dòng)控制器I和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器2 ;其中，遠(yuǎn)程管控計(jì)算機(jī)3和4通過(guò)以太網(wǎng)5和第一本地運(yùn)動(dòng)控制器I和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器2進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。其中，第一本地運(yùn)動(dòng)控制器I和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器2配置相同，且對(duì)稱式設(shè)計(jì)、互為熱備，過(guò)程數(shù)據(jù)高速同步耦合，且所述第一本地運(yùn)動(dòng)控制器I和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器2利用硬件通道的數(shù)字量輸入輸出信號(hào)作為心跳同步節(jié)律信號(hào)和生命守護(hù)信號(hào)。當(dāng)所述第一本地運(yùn)動(dòng)控制器作為主控控制器時(shí)，所述第二本地運(yùn)動(dòng)控制器作為備用控制器，當(dāng)所述第二本地運(yùn)動(dòng)控制器作為主控控制器時(shí)，所述第一本地運(yùn)動(dòng)控制器作為備用控制器所述互為熱備的第一本地運(yùn)動(dòng)控制器I和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器2通過(guò)高速控制總線6同時(shí)連接外圍驅(qū)動(dòng)設(shè)備10。
[0024]其中，第一本地運(yùn)動(dòng)控制器I和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器2之間設(shè)有主/備切換開(kāi)關(guān)7，可自由選擇控制任意一控制器作為主控制器或者備用控制器。所述第一本地運(yùn)動(dòng)控制器I和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器2之間設(shè)有程序同步更新按鈕8，對(duì)于相同的硬件結(jié)構(gòu)，可直接把其中一臺(tái)控制內(nèi)的程序同步到另一臺(tái)控制上。當(dāng)按動(dòng)該程序同步更新按鈕8時(shí)，控制器內(nèi)的控制軟件程序可借助同步數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)耦合自動(dòng)傳送到另一控制器上，這對(duì)于系統(tǒng)軟件的維護(hù)是一個(gè)至關(guān)重要的功能。當(dāng)按動(dòng)程序同步按鈕，出發(fā)用戶應(yīng)用程序同步傳輸，傳輸過(guò)程中會(huì)有任務(wù)同步傳輸指示燈保持常量，并保持短暫閃爍，傳輸完成后，指示燈自動(dòng)媳滅。同步傳輸后的目標(biāo)控制器會(huì)自動(dòng)重新啟動(dòng)一次。
[0025]還包括一本控觸摸屏9，作為兩套運(yùn)動(dòng)控制器的客戶端，該本地控觸摸屏通過(guò)所述以太網(wǎng)5與所述第一本地運(yùn)動(dòng)控制器I和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器2連接，當(dāng)主、備控制器進(jìn)行切換時(shí)，可以自動(dòng)選擇訪問(wèn)主控制器，實(shí)時(shí)讀取本地控制器的參數(shù)信息，并且進(jìn)行本地的基本設(shè)定和控制操作。
[0026]本實(shí)用新型的整個(gè)雙機(jī)熱備冗余系統(tǒng)是對(duì)稱式的架構(gòu)模式。所述遠(yuǎn)程管控計(jì)算機(jī)3和4、本地互為備份的第一本地運(yùn)動(dòng)控制器I和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器2，以及本控觸摸屏9通過(guò)以太網(wǎng)5進(jìn)行高速同步和數(shù)據(jù)信息的耦合，實(shí)現(xiàn)雙機(jī)所需數(shù)據(jù)的一致同步和運(yùn)動(dòng)節(jié)律同步。所述第一本地運(yùn)動(dòng)控制器I和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器2包含完全相同的硬件；且所述第一本地運(yùn)動(dòng)控制器和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器內(nèi)的程序完全對(duì)稱；另外，所述第一本地運(yùn)動(dòng)控制器和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器的通訊接口和I/O接口上的信號(hào)也完全一致，輸入和輸出信號(hào)均一分為二。
[0027]兩套對(duì)稱布局的第一本地運(yùn)動(dòng)控制器I和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器2是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵與核心。第一本地運(yùn)動(dòng)控制器I和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器2右側(cè)可以加載多種數(shù)據(jù)處理模塊，如數(shù)字量輸入/輸出模塊、模擬量輸入/輸出模塊，溫度量檢測(cè)模塊、計(jì)數(shù)模塊、數(shù)字信號(hào)處理模塊、通信接口模塊等。除去熱備冗余功能所需要的I/O信號(hào)以外，其他外部工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)均需一分為二的接入到控制器I和控制器2右側(cè)的擴(kuò)展硬件當(dāng)中，并且硬件上的輸出信號(hào)也需要一份為二的接到現(xiàn)場(chǎng)控制環(huán)路當(dāng)中，即第一本地運(yùn)動(dòng)控制器I和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器2對(duì)同一個(gè)輸入信號(hào)源共享，對(duì)同一個(gè)設(shè)備的輸出控制信號(hào)協(xié)調(diào)，以此來(lái)保證冗余熱備的可靠性。
[0028]參見(jiàn)圖3所示，圖3是本實(shí)用新型的第一本地運(yùn)動(dòng)控制器I和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器2的IifeGuard信號(hào)(生命守護(hù)信號(hào))連接結(jié)構(gòu)圖。所述第一本地運(yùn)動(dòng)控制器I和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器2上均包括一 oLifeGuard輸出信號(hào)接口 11、21，以及一 iLifeGuard輸入信號(hào)接口 12、22，且所述第一本地運(yùn)動(dòng)控制器I上的oLifeGuard輸出信號(hào)接口 11與所述控制器2上的iLifeGuard輸入信號(hào)接口 22相連，所述第一本地運(yùn)動(dòng)控制器I上的iLifeGuard輸入信號(hào)接口 12與所述第二本地運(yùn)動(dòng)控制器2上的oLifeGuard輸出口 21相連，使所述主控控制器和所述備用控制器之間形成工作狀態(tài)聯(lián)絡(luò)信號(hào)，即Life Guard信號(hào)。Life Guard信號(hào)是設(shè)立在第一本地運(yùn)動(dòng)控制器I和第二本地運(yùn)動(dòng)控制器2之間的一種工