本發(fā)明涉及通信控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種冗余控制系統(tǒng)及其方法，其應(yīng)用于點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議通信系統(tǒng)，適用于曼徹斯特電流編碼方式傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

基于現(xiàn)有市場(chǎng)中工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域所應(yīng)用的控制系統(tǒng)多數(shù)是基于曼徹斯特電流編碼進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，然而，控制系統(tǒng)與各個(gè)從站儀表之間采用點(diǎn)到點(diǎn)通信，其中，各個(gè)從站可為工業(yè)中的儀表，如傳感器、流量計(jì)等，從站儀表相互之間隔離，同時(shí)，現(xiàn)有針對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的智能控制系統(tǒng)均為單系統(tǒng)方式，沒有冗余功能，一旦控制器發(fā)生故障就對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)中的從站喪失了監(jiān)控作用，缺乏容錯(cuò)機(jī)制，造成工業(yè)管理癱瘓的現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種冗余控制系統(tǒng)及其方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用于工業(yè)的控制系統(tǒng)缺乏冗余機(jī)制，導(dǎo)致容差性較差的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種冗余控制系統(tǒng)，應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化管理，所述冗余控制系統(tǒng)至少包括主控制器與從控制器，所述主控制器與從控制器均連接控制電路，所述控制電路用于根據(jù)主、從控制器所對(duì)應(yīng)的碼值切換各個(gè)從站與主、從控制器之間的通信鏈路；所述主控制器與從控制器之間采用SPI串行接口互聯(lián)，所述主控制器與所述從控制器相互之間同步各個(gè)從站的狀態(tài)信息與參數(shù)信息。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種冗余控制方法，包括：

檢測(cè)撥碼開關(guān)的當(dāng)前的碼值；

當(dāng)檢測(cè)到所述撥碼開關(guān)的碼值為“1”時(shí)，則控制電路切換到主控制器；

所述主控制器向各個(gè)所述從站發(fā)送控制信息，所述從站接收到控制信息作出響應(yīng)，且將各個(gè)所述從站的狀態(tài)信息、參數(shù)信息反饋至主控制器；

所述主控制器存儲(chǔ)各個(gè)從站的狀態(tài)信息與參數(shù)信息，且將其同步至所述從控制器進(jìn)行存儲(chǔ)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種冗余控制方法，還包括：

檢測(cè)撥碼開關(guān)的當(dāng)前的碼值；

當(dāng)檢測(cè)到所述撥碼開關(guān)的碼值為“0”時(shí)，則控制電路切換到從控制器；

所述從控制器向各個(gè)所述從站發(fā)送控制信息，所述從站接收到控制信息作出響應(yīng)，且將各個(gè)所述從站的狀態(tài)信息、參數(shù)信息反饋至從控制器；

所述從控制器存儲(chǔ)各個(gè)從站的狀態(tài)信息與參數(shù)信息，且將其同步至所述主控制器進(jìn)行存儲(chǔ)。

如上所述，本發(fā)明的冗余控制系統(tǒng)及其方法，具有以下有益效果：

控制系統(tǒng)包括主控制器與從控制器兩套控制方式，當(dāng)檢測(cè)到某一控制方式發(fā)生故障時(shí)，可以迅速切換到另一套冗余的控制方式，其中，兩套控制方式之間采用SPI通信接口互聯(lián)，實(shí)時(shí)同步有關(guān)從站的狀態(tài)信息與參數(shù)信息，出現(xiàn)故障時(shí)可實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，迅速切換。另外，所述主、從控制器均對(duì)應(yīng)設(shè)置兩套獨(dú)立電源供電模塊，以防止均發(fā)生故障無電源供應(yīng)，增加的冗余功能，提高了控制系統(tǒng)的魯棒性與安全性。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明提供的一種冗余控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；

圖2顯示為本發(fā)明提供的一種冗余控制方法第一實(shí)施例流程圖；

圖3顯示為本發(fā)明提供的一種冗余控制方法第二實(shí)施例流程圖。

元件標(biāo)號(hào)說明：

1 主控制器

2 從控制器

3 控制電路

4 存儲(chǔ)器

5 CPU

6 指示燈

7 撥碼開關(guān)

8 供電電源

9 從站

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

需要說明的是，以下實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明提供一種冗余控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化管理，包括：

所述冗余控制系統(tǒng)至少包括主控制器1與從控制器2，所述主控制器1與從控制器2均連接控制電路3，所述控制電路3用于根據(jù)主、從控制器所對(duì)應(yīng)的碼值切換各個(gè)從站9與主、從控制器之間的通信鏈路；所述主控制器1與從控制器2之間采用SPI串行接口互聯(lián)，所述主控制器1與所述從控制器2相互之間同步各個(gè)從站9的狀態(tài)信息與參數(shù)信息。

在本實(shí)施例中，主控制器1與從控制器2根據(jù)各自的設(shè)置的撥碼開關(guān)7的碼值進(jìn)行觸發(fā)，如果主控制器1的碼值為“1”，則啟動(dòng)主控制器1；如果主控制器1的碼值為“0”，則啟動(dòng)從控制器2；控制電路3根據(jù)碼值的當(dāng)前的狀態(tài)值切換電路，使得從站9最終連通主控制器1或從站9連通從控制器2，形成對(duì)應(yīng)的通信鏈路，其中，所述從站9可以傳感器、流量計(jì)等儀表，控制電路3可為雙向開關(guān)等。

具體地，所述SPI串行接口互聯(lián)主控制器1與從控制器2，無論是從控制器2或主控制器1哪個(gè)處于工作中，都會(huì)將獲取的狀態(tài)信息與參數(shù)信息同步到另一個(gè)控制器進(jìn)行存儲(chǔ)，便于發(fā)生控制系統(tǒng)切換時(shí)，能夠迅速切換正常使用，提高了控制系統(tǒng)的魯棒性與安全性。

在本實(shí)施例中，所述主控制1器與從控制器均2包含存儲(chǔ)器4、CPU5、指示燈6與撥碼開關(guān)7，所述CPU5分別連接存儲(chǔ)器4、指示燈6與撥碼開關(guān)7，所述CPU5根據(jù)撥碼開關(guān)7的碼值發(fā)送控制信息至控制電路3切換通信鏈路，所述指示燈6根據(jù)CPU5檢測(cè)的狀態(tài)信息與參數(shù)信息進(jìn)行顯示，所述存儲(chǔ)器4對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)各個(gè)從站的狀態(tài)信息與參數(shù)信息；其中，所述CPU5為帶ARM內(nèi)核的FPGA，通過FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)的高速并行處理能力，以及ARM的強(qiáng)大運(yùn)算功能，可保證CPU5同時(shí)與從站9之間進(jìn)行通信的能力；撥碼開關(guān)7為手動(dòng)觸發(fā)，撥碼開關(guān)7其至少為1位的撥碼開關(guān)7，用于向CPU5顯示“0”或“1”的觸發(fā)信號(hào)；所述存儲(chǔ)器4優(yōu)選為外設(shè)的FLASH存儲(chǔ)器4，用于存儲(chǔ)接收的狀態(tài)信息與參數(shù)信息，另外，當(dāng)主控制器1中撥碼開關(guān)7的碼值為“1”且從控制器2中撥碼開關(guān)7的碼值為“0”時(shí)，根據(jù)上電初始化的順序選擇對(duì)應(yīng)的控制器進(jìn)行控制，以克服同時(shí)觸發(fā)的情形。所述指示燈6對(duì)應(yīng)顯示控制器與從站9之間的通信鏈路是否連通，如果連通，則對(duì)應(yīng)的從站9的指示燈6點(diǎn)亮，如果未連通，則不點(diǎn)亮指示燈6。

在本實(shí)施例中，所述主控制器1與從控制器2的供電電源8均包含電池與電源轉(zhuǎn)換器，其中，所述電源轉(zhuǎn)換器的規(guī)格為DC/DC24V轉(zhuǎn)5V，所述電池為5V的紐扣電池，通過設(shè)置兩套電力獨(dú)立的供電電源8，可保證系統(tǒng)供電的冗余能力，以防止爆發(fā)電力故障；另外，當(dāng)電源轉(zhuǎn)換器的規(guī)格為DC/DC24V轉(zhuǎn)5V，連接也是兩套互相獨(dú)立的24V電源，根據(jù)控制器的額定電壓將其限制在5V,并且在電池的輸出端、電源的輸出端與電源轉(zhuǎn)換器的輸出端均連接有反向保護(hù)作用的二極管，以防止控制系統(tǒng)的主用電源與備用電源電壓過高。

請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明提供一種冗余控制方法第一實(shí)施例流程圖，包括：

步驟S201，檢測(cè)撥碼開關(guān)的當(dāng)前的碼值；

步驟S203，當(dāng)檢測(cè)到所述撥碼開關(guān)的碼值為“1”時(shí)，則控制電路切換到主控制器；

具體地，撥碼開關(guān)為手動(dòng)觸發(fā)。

步驟S203，所述主控制器向各個(gè)所述從站發(fā)送控制信息，所述從站接收到控制信息作出響應(yīng)，且將各個(gè)所述從站的狀態(tài)信息、參數(shù)信息反饋至主控制器；

具體地，控制電路根據(jù)接收的碼值調(diào)節(jié)模擬開關(guān)，使其在主控制器與從控制器之間建立通信回路。

步驟S204，所述主控制器存儲(chǔ)各個(gè)從站的狀態(tài)信息與參數(shù)信息，且將其同步至所述從控制器進(jìn)行存儲(chǔ)。

具體地，采用SPI串行接口互聯(lián)主、從控制器，可保障采集的從站的狀態(tài)信息、參數(shù)信息共享到兩套存儲(chǔ)器中，以便發(fā)生事故時(shí)，可迅速切換正常使用。

在本實(shí)施例中，假設(shè)主控制器為初始化狀態(tài)，或則，開始時(shí)為從控制器控制整個(gè)系統(tǒng)，通過在冗余控制系統(tǒng)中切換到主控制器，提高了整個(gè)控制系統(tǒng)的安全性與魯棒性，

具體地，在上述實(shí)施例基礎(chǔ)還包括：檢測(cè)各個(gè)從站與工作的主或從控制器之間通信鏈路是否連通，如果連通，則根據(jù)從站的編號(hào)對(duì)應(yīng)點(diǎn)亮主或從控制器上的指示燈；如果未連通，則不點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的指示燈，方便操作人員從控制系統(tǒng)上直接觀察出整個(gè)從站的工作狀況。

請(qǐng)參閱圖3，本發(fā)明提供一種冗余控制方法第二實(shí)施例流程圖，包括：

步驟S301，檢測(cè)撥碼開關(guān)的當(dāng)前的碼值；

步驟S302，當(dāng)檢測(cè)到所述撥碼開關(guān)的碼值為“0”時(shí)，則控制電路切換到從控制器；

步驟S303，所述從控制器向各個(gè)所述從站發(fā)送控制信息，所述從站接收到控制信息作出響應(yīng)，且將各個(gè)所述從站的狀態(tài)信息、參數(shù)信息反饋至從控制器；

步驟S304，所述從控制器存儲(chǔ)各個(gè)從站的狀態(tài)信息與參數(shù)信息，且將其同步至所述主控制器進(jìn)行存儲(chǔ)。

在本實(shí)施例中，假設(shè)從控制器為最先的初始化狀態(tài)，或則，起初為主控制器控制整個(gè)系統(tǒng)，通過在冗余控制系統(tǒng)中切換到從控制器，提高了整個(gè)控制系統(tǒng)的安全性與魯棒性，

具體地，在上述實(shí)施例基礎(chǔ)還包括：檢測(cè)各個(gè)從站與工作的主或從控制器之間通信鏈路是否連通，如果連通，則根據(jù)從站的編號(hào)對(duì)應(yīng)點(diǎn)亮主或從控制器上的指示燈；如果未連通，則不點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的指示燈。

綜上所述，本發(fā)明控制系統(tǒng)包括主控制器與從控制器兩套控制方式，當(dāng)檢測(cè)到某一控制方式發(fā)生故障時(shí)，可以迅速切換到另一套冗余的控制方式，其中，兩套控制方式之間采用SPI通信接口互聯(lián)，實(shí)時(shí)同步有關(guān)從站的狀態(tài)信息與參數(shù)信息，出現(xiàn)故障時(shí)可實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，迅速切換。另外，所述主、從控制器均對(duì)應(yīng)設(shè)置兩套獨(dú)立電源供電模塊，以防止均發(fā)生故障無電源供應(yīng)，增加的冗余功能，提高了控制系統(tǒng)的魯棒性與安全性。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。