專(zhuān)利名稱(chēng)：同步兩個(gè)控制裝置的方法和冗余構(gòu)造的自動(dòng)化設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于同步控制技術(shù)過(guò)程的冗余構(gòu)造的自動(dòng)化設(shè)備的第 一控制裝置和第二控制裝置的方法，其中，該第一控制裝置和第二控制裝 置彼此連接并分別包含多個(gè)功能組件，借助這些功能組件執(zhí)行控制技術(shù)過(guò) 程的功能。此外本發(fā)明還涉及一種冗余構(gòu)造的自動(dòng)化設(shè)備。
背景技術(shù)：
這樣的用于控制技術(shù)過(guò)程的冗余構(gòu)造的自動(dòng)化設(shè)備用于自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)
這些領(lǐng)域內(nèi)通常執(zhí)行技術(shù)過(guò)程的設(shè)備的停工會(huì)造成很高的開(kāi)銷(xiāo)或者會(huì)對(duì)參 與的人員或環(huán)境帶來(lái)危害。這樣的冗余構(gòu)造的自動(dòng)化設(shè)備也被稱(chēng)為是高可 用的。它們例如用于化學(xué)工業(yè)或發(fā)電廠的運(yùn)行中。這種自動(dòng)化設(shè)備包含兩 個(gè)分離工作的控制裝置，利用這些控制裝置冗余地實(shí)現(xiàn)控制技術(shù)過(guò)程的中
央功能。在無(wú)故障的情況下兩個(gè)控制裝置通常處理相同的控制過(guò)程的程序。 該程序包含功能組件，借助這些功能組件執(zhí)行控制技術(shù)過(guò)程的功能。這樣 的功能組件例如是諸如與功能的邏輯功能、算術(shù)功能、計(jì)數(shù)功能、例如可 用于監(jiān)測(cè)溫度超高的監(jiān)視功能等。這些功能組件在程序中彼此鏈接或連接。 程序以及其功能組件被周期性地并且同步地處理。在此同步意味著在執(zhí)行 功能組件時(shí)在兩個(gè)控制裝置中出現(xiàn)的功能組件的內(nèi)部狀態(tài)相同。對(duì)于作為 功能組件的計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)功能，其內(nèi)部狀態(tài)例如是計(jì)數(shù)器狀態(tài)。兩個(gè)控制 裝置中總是只有一個(gè)是活躍的，即只有一個(gè)活躍的控制裝置通過(guò)其輸出端 的控制數(shù)據(jù)事實(shí)上活躍地控制技術(shù)過(guò)程。另 一個(gè)控制裝置則處于被動(dòng)狀態(tài)。 為了使該被動(dòng)的控制裝置能夠始終保持處于該活躍的控制裝置的當(dāng)前狀 態(tài)，在每個(gè)周期開(kāi)始之前也將輸入數(shù)據(jù)輸入給該被動(dòng)的控制裝置。這些輸 入數(shù)據(jù)通常來(lái)自于現(xiàn)場(chǎng)單元或其它必要的冗余的控制裝置。這樣的現(xiàn)場(chǎng)單 元或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通常是外部單元或設(shè)備，如傳感器或執(zhí)行器。在控制裝置之 一中出現(xiàn)故障的故障情況下，或者在維護(hù)控制裝置之一的情況下，將從所涉及的控制裝置轉(zhuǎn)換到無(wú)故障的工作著的控制裝置，從而使該控制裝置繼 續(xù)控制技術(shù)過(guò)程。
在排除故障或結(jié)束維護(hù)工作之后，須將被關(guān)閉的控制裝置重新置于對(duì) 技術(shù)過(guò)程進(jìn)行控制的控制裝置的當(dāng)前狀態(tài)。為此須將當(dāng)前對(duì)過(guò)程進(jìn)行控制 的控制裝置的功能組件的所有內(nèi)部狀態(tài)也賦予被關(guān)閉的控制裝置的功能組 件。為此通常在特定周期的開(kāi)始中斷對(duì)過(guò)程的控制。在該中斷期間要將所 有關(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息一次性地從在該中斷前對(duì)過(guò)程進(jìn)行控制的控制裝置 傳輸?shù)奖魂P(guān)閉的控制裝置。由于關(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息的傳輸需要持續(xù)一定 的時(shí)間，在這段時(shí)間里不利的是無(wú)法通過(guò)該兩個(gè)控制裝置對(duì)控制技術(shù)過(guò)程 的程序進(jìn)行處理。為使該段時(shí)間盡可能地短，可以首先將關(guān)于所有功能組 件的內(nèi)部狀態(tài)的信息打包，即將它們相互排序、寫(xiě)入特定的存儲(chǔ)區(qū)域，然 后將打包的信息復(fù)制到關(guān)閉的控制裝置中。關(guān)閉的控制裝置必須了解對(duì)應(yīng) 于各個(gè)功能組件的關(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息的起始地址。只有這樣它才能將傳 輸?shù)年P(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息賦予它的功能組件。在此，向功能組件賦予關(guān)于 內(nèi)部狀態(tài)的信息很容易出錯(cuò)。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，以技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn)的方式來(lái)可靠 地同步自動(dòng)化設(shè)備的兩個(gè)控制裝置。
本發(fā)明的方法技術(shù)問(wèn)題通過(guò)權(quán)利要求1的技術(shù)教導(dǎo)來(lái)解決，裝置技術(shù) 問(wèn)題通過(guò)權(quán)利要求IO的技術(shù)教導(dǎo)來(lái)解決。從屬權(quán)利要求給出本發(fā)明的優(yōu)選 實(shí)施方式。
在本發(fā)明的方法中，第 一控制裝置周期性地執(zhí)行其控制技術(shù)過(guò)程的功 能組件，由此產(chǎn)生這些功能組件的內(nèi)部狀態(tài)。在通過(guò)該第一控制裝置對(duì)技 術(shù)過(guò)程進(jìn)行控制期間，將關(guān)于該第 一控制裝置的功能組件的內(nèi)部狀態(tài)的信 息在多個(gè)周期上分布地傳輸給第二控制裝置。此外第二控制裝置將所傳輸 的關(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息分配給該第二控制裝置的功能組件。
按照本發(fā)明的用于控制技術(shù)過(guò)程的冗余構(gòu)造的自動(dòng)化設(shè)備具有第 一控 制裝置和第二控制裝置，它們彼此連接并分別包含多個(gè)功能組件，借助這 些功能組件執(zhí)行控制技術(shù)過(guò)程的功能。第一控制裝置和第二控制裝置為了 它們的同步被實(shí)施為，第一控制裝置周期性地執(zhí)行其控制技術(shù)過(guò)程的功能組件，由此這些功能組件產(chǎn)生內(nèi)部狀態(tài)。此外第一控制裝置在對(duì)技術(shù)過(guò)程 進(jìn)行控制期間，將關(guān)于其功能組件的內(nèi)部狀態(tài)的信息在多個(gè)周期上分布地 傳輸給第二控制裝置。第二控制裝置將所傳輸?shù)年P(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息分配 給它的功能組件。
按照本發(fā)明，使兩個(gè)控制裝置在多個(gè)周期上同步。關(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信 息不是一次性地、而是在多個(gè)傳輸過(guò)程中傳輸給第二控制裝置。由此使得 能夠以包含關(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息的足夠小的數(shù)據(jù)量在不同的周期中從第一 控制裝置傳向第二控制裝置。第一控制裝置可以在各周期中除了對(duì)技術(shù)過(guò) 程進(jìn)行控制外、即周期性執(zhí)行的不同功能組件外，傳輸該小的數(shù)據(jù)量。不 需要通過(guò)控制裝置來(lái)中斷對(duì)過(guò)程的控制。包含關(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息的數(shù)據(jù) 可以順序地傳輸給第二控制裝置。在 一個(gè)周期中除了過(guò)程控制外從第 一控 制裝置傳輸給第二控制裝置的相應(yīng)數(shù)據(jù)量，優(yōu)選與第一控制裝置對(duì)于過(guò)程 控制以及必要時(shí)對(duì)優(yōu)先級(jí)高于第二控制裝置的同步的其它任務(wù)所需的性能 容量相關(guān)。控制裝置尤其表現(xiàn)為對(duì)于功能組件的運(yùn)行環(huán)境，以實(shí)施可設(shè)計(jì) 以及可自由編程的控制任務(wù)和調(diào)節(jié)任務(wù)。特別是，第一和第二控制裝置的 功能組件的構(gòu)造是相同的。功能組件的內(nèi)部狀態(tài)尤其是功能組件固有的狀 態(tài)或值。內(nèi)部狀態(tài)尤其還可以包括在多個(gè)周期上累加的或綜合的、包含在 先周期的舊值的實(shí)例信息或數(shù)據(jù)。如果兩個(gè)控制裝置的結(jié)構(gòu)相同的功能組 件的內(nèi)部狀態(tài)相同，則兩個(gè)控制裝置同步地工作。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，在功能組件的執(zhí)行開(kāi)始之前將關(guān)于第一 控制裝置的功能組件的內(nèi)部狀態(tài)的信息在多個(gè)周期中傳輸給第二控制裝 置。這尤其保證了兩個(gè)控制裝置的負(fù)載均衡。由此第二控制裝置可以將該 傳輸?shù)男畔⒎峙浣o所屬的功能組件。在下一周期開(kāi)始時(shí)，該功能組件可以 被分配的、當(dāng)前的內(nèi)部狀態(tài)來(lái)執(zhí)行。
在另 一特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，將關(guān)于第 一控制裝置的功能組件的內(nèi) 部狀態(tài)的信息與現(xiàn)場(chǎng)單元和/或其它控制裝置的輸入數(shù)據(jù)一起傳輸給第二控 制裝置。這使得可以尤其有效地向第二控制裝置傳輸信息和數(shù)據(jù)。對(duì)于所 需的信息和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂瓶梢院?jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)。
優(yōu)選第二控制裝置將所傳輸?shù)年P(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息在多個(gè)周期上分配 給其功能組件。這尤其可以保證第二控制裝置的負(fù)載均衡。
特別優(yōu)選的是，逐功能組件地傳輸關(guān)于功能組件的內(nèi)部狀態(tài)的信息。這可以保證對(duì)傳輸過(guò)程的最佳組織和控制。此外這還使得第二控制裝置可 以逐功能組件地將所傳輸?shù)男畔⒎峙浣o它的功能組件，由此使得分配過(guò)程 可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)。在此關(guān)于其內(nèi)部狀態(tài)的信息被傳輸?shù)墓δ芙M件的數(shù)量不 重要。但是優(yōu)選要保證避免由于同步帶來(lái)對(duì)功能組件的周期性執(zhí)行的有害影響。
此外優(yōu)選在多個(gè)周期中以預(yù)先給定的運(yùn)行順序執(zhí)行多個(gè)功能組件，并 且以該預(yù)先給定的運(yùn)行順序傳輸關(guān)于功能組件的內(nèi)部狀態(tài)的信息。這使得 能夠尤為有效地控制傳輸過(guò)程。
特別優(yōu)選的是，還將第 一控制裝置的功能組件的 一個(gè)輸入端的輸入值 傳輸給第二控制裝置，以及第二控制裝置將該傳輸?shù)妮斎胫捣峙浣o它的功 能組件中的 一個(gè)功能組件的輸入端。這保證了兩個(gè)控制裝置的非常可靠且 快速的同步。
尤其優(yōu)選的是，第二控制裝置將傳輸?shù)妮斎胫捣峙浣o它的功能組件中 的 一個(gè)這樣的功能組件的輸入端該 一個(gè)功能組件的輸入端與第二控制裝 置的另一個(gè)在預(yù)先給定的運(yùn)行順序中位于該功能組件之后的功能組件的輸 出端相連。在此，該一個(gè)功能組件已被分配關(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息，而該另 一個(gè)功能組件未被分配關(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息。由此首先可以在反饋的功能 組件的情況下保證可靠的同步。這樣，當(dāng)后續(xù)的功能組件尚未被同步時(shí)， 一次同步的、被分配了當(dāng)前內(nèi)部狀態(tài)的第二控制裝置的功能組件就會(huì)保持 與第 一控制裝置的相應(yīng)功能組件的同步。
優(yōu)選為各個(gè)功能組件分別分配各自的存儲(chǔ)器區(qū)域。分配給各功能組件 的關(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息分別存儲(chǔ)在分配給各功能組件的存儲(chǔ)器區(qū)域中。由 此防止了通過(guò)其它功能組件錯(cuò)誤地覆蓋信息。此外還使得對(duì)功能組件和運(yùn) 行環(huán)境的特別自由且可靠的編程成為可能。各自的存儲(chǔ)器區(qū)域尤其通過(guò)控 制裝置的操作系統(tǒng)來(lái)支持，由此防止了指針溢出。


本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)由以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的描述給
出。圖中示出
圖1示出按照本發(fā)明的、冗余構(gòu)造的自動(dòng)化設(shè)備的示意圖2示出沒(méi)有反饋的功能組件的、冗余構(gòu)造的自動(dòng)化設(shè)備的第一和第二控制裝置的示意圖3示出具有反饋的功能組件的第一和第二控制裝置的示意圖。
以下除非特殊聲明，對(duì)于相同或功能相同的組件采用相同的附圖標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式
圖1示出在一個(gè)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)的、按照本發(fā)明的、用于控制技術(shù)過(guò)程的 冗余構(gòu)造的自動(dòng)化設(shè)備1的示意圖。這樣的設(shè)備例如可以是發(fā)電廠設(shè)備或
化學(xué)設(shè)備。自動(dòng)化設(shè)備1包含具有存儲(chǔ)器3的第一控制裝置2。在存儲(chǔ)器3 中存儲(chǔ)了由第一控制裝置2執(zhí)行的、作為用于控制過(guò)程的流程控制的控制 程序，在該控制程序中包含相關(guān)的功能、參數(shù)以及其它數(shù)據(jù)。該控制程序 包含多個(gè)功能組件，利用這些功能組件可以借助自動(dòng)化設(shè)備執(zhí)行控制過(guò)程 的特定子功能。這些功能組件可以特定的方式彼此連接并根據(jù)連接彼此交 換數(shù)據(jù)。在通過(guò)第一控制裝置2執(zhí)行控制程序時(shí)，功能組件采取特定的內(nèi) 部狀態(tài)。存儲(chǔ)器3被劃分為不同的存儲(chǔ)器區(qū)域4a-4n。這些存儲(chǔ)器區(qū)域4a-4n 與控制程序的不同功能組件相對(duì)應(yīng)。在此每個(gè)功能組件具有自己的、可以 訪(fǎng)問(wèn)的存儲(chǔ)器區(qū)域4a-4n。在存儲(chǔ)器區(qū)域4a-4n中存儲(chǔ)關(guān)于功能組件的內(nèi)部 狀態(tài)的信息以及其它數(shù)據(jù)。
此外自動(dòng)化設(shè)備1還包含第二控制裝置5。第二控制裝置5的結(jié)構(gòu)基本 上與第一控制裝置2的結(jié)構(gòu)相同。第二控制裝置5包含存儲(chǔ)器6，其中存儲(chǔ) 與存儲(chǔ)器3中相同的控制程序。因此相應(yīng)地存儲(chǔ)器6也具有多個(gè)功能組件。 第二控制裝置5的功能組件與第一控制裝置2的相同。兩個(gè)控制裝置2、 5 的功能組件的結(jié)構(gòu)相同。存儲(chǔ)器6劃分為不同的存儲(chǔ)器區(qū)域7a-7n。這些存 儲(chǔ)器區(qū)域7a-7n對(duì)應(yīng)于第二控制裝置5中包含的控制程序的不同功能組件。 在此每個(gè)功能組件具有自己的、可訪(fǎng)問(wèn)的存儲(chǔ)器區(qū)域7a-7n。在存儲(chǔ)器區(qū)域 7a-7n中存儲(chǔ)關(guān)于功能組件的內(nèi)部狀態(tài)的信息以及其它數(shù)據(jù)。除了兩個(gè)控制 裝置2、 5外自動(dòng)化設(shè)備1還可以具有其它必要時(shí)構(gòu)造相同的控制裝置。
控制裝置2、 5代表可以執(zhí)行控制技術(shù)過(guò)程的控制任務(wù)和調(diào)節(jié)任務(wù)的運(yùn) 行環(huán)境。自動(dòng)化設(shè)備通過(guò)兩個(gè)控制裝置2、 5而成為冗余構(gòu)造的。兩個(gè)控制 裝置2、 5在正常運(yùn)行方式下是相同實(shí)現(xiàn)的，并且并行地執(zhí)行它們所包含的、 相同的控制程序。在此周期性地執(zhí)行功能組件。在正常運(yùn)行方式下，兩個(gè) 控制裝置2、 5的功能組件在每個(gè)時(shí)刻都具有相同的內(nèi)部狀態(tài)。兩個(gè)控制裝置2、 5同步工作并因此而能夠?qū)^(guò)程進(jìn)行控制。自動(dòng)化設(shè)備1這樣控制該
兩個(gè)控制裝置2、 5,使得它們中分別只有一個(gè)是活躍地連接的。在此活躍
意味著活躍連接的控制裝置事實(shí)上控制著過(guò)程，即，由其產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù) 被輸出到要控制的設(shè)備。另一個(gè)控制裝置則處于被動(dòng)連接，即被動(dòng)連接的 控制裝置雖然也執(zhí)行控制程序，但其所產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)并不傳輸給設(shè)備。
在圖l所示實(shí)施例中，第一控制裝置2和第二控制裝置5與開(kāi)關(guān)8連接， 通過(guò)該開(kāi)關(guān)8第一控制裝置2的輸出或者第二控制裝置5的輸出可與自動(dòng) 化設(shè)備1的輸出9連接。自動(dòng)化設(shè)備1通過(guò)輸出9與要控制的技術(shù)設(shè)備連 接。
第一控制裝置2和第二控制裝置5通過(guò)通信導(dǎo)線(xiàn)10彼此連接。兩個(gè)控 制裝置2、 5可以通過(guò)通信導(dǎo)線(xiàn)IO彼此交換數(shù)據(jù)。特別是，兩個(gè)控制裝置2、 5可以通過(guò)通信導(dǎo)線(xiàn)IO分別向另一個(gè)控制裝置5、 2傳輸關(guān)于它們的相應(yīng)功 能組件的內(nèi)部狀態(tài)的信息。由此自動(dòng)化設(shè)備1可以保持其兩個(gè)控制裝置2、 5的同步。
此外通信導(dǎo)線(xiàn)10還用于在例如故障或所需的維護(hù)等情況下必須關(guān)閉兩 個(gè)控制裝置2、 5中的一個(gè)時(shí)同步兩個(gè)控制裝置2、 5。在這樣的情況下兩個(gè) 控制裝置2、 5中只有一個(gè)執(zhí)行控制程序。這樣，在排除故障或維護(hù)結(jié)束之 后，被關(guān)閉的另 一 個(gè)控制裝置的功能組件的內(nèi)部狀態(tài)就會(huì)與正常繼續(xù)工作 的控制裝置的功能組件的內(nèi)部狀態(tài)不一致。為了重新同步兩個(gè)控制裝置， 以將正常工作的控制裝置的內(nèi)部狀態(tài)傳輸?shù)奖魂P(guān)閉的控制裝置，可以通過(guò) 通信導(dǎo)線(xiàn)10將關(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息傳輸給另 一個(gè)控制裝置。
該另一個(gè)控制裝置然后將所傳輸?shù)男畔⒋鎯?chǔ)到其存儲(chǔ)器的各存儲(chǔ)區(qū)域 中。如果兩個(gè)控制裝置2、 5中的一個(gè)曽經(jīng)被關(guān)閉，則按照本發(fā)明，將未被 關(guān)閉的、正常工作的控制裝置的當(dāng)前內(nèi)部狀態(tài)在執(zhí)行功能組件的多個(gè)周期 中分布式地、逐步地通過(guò)通信導(dǎo)線(xiàn)IO傳輸給被關(guān)閉的控制裝置。
自動(dòng)化設(shè)備1具有輸入11，自動(dòng)化設(shè)備1通過(guò)該輸入11與如傳感器和 執(zhí)行器的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以及其它自動(dòng)化裝置或控制裝置連接。自動(dòng)化設(shè)備1在 輸入11接收由這些設(shè)備和裝置傳輸?shù)男盘?hào)和數(shù)據(jù)，這些信號(hào)和數(shù)據(jù)輸入到 兩個(gè)控制裝置2、 5。這在執(zhí)行功能組件的周期開(kāi)始之前實(shí)現(xiàn)。
圖2示出冗余構(gòu)造的自動(dòng)化設(shè)備1的第一控制裝置2和第二控制裝置5 的示意圖。在此第一控制裝置2具有三個(gè)相互連接的、簡(jiǎn)化的功能組件FB1、FB2、 FB3。第一控制裝置2還具有輸入12,第一控制裝置2在該輸入12 上接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和/或其它控制裝置或自動(dòng)化設(shè)備的輸入數(shù)據(jù)。第一控制裝 置2的輸出13為輸出數(shù)據(jù)而與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和/或其它控制裝置或自動(dòng)化設(shè)備相 連。此外第一控制裝置2還與開(kāi)關(guān)8連接。輸入12與功能組件FB1的一個(gè) 輸入端和功能組件FB3的一個(gè)輸入端連接。功能組件FB1的一個(gè)輸出端與 輸出13連接，功能組件FB1的另一個(gè)輸出端與功能組件FB2的一個(gè)輸入端 連接。功能組件FB2的一個(gè)輸出端與功能組件FB3的另一個(gè)輸入端連接。 在此功能組件FB1、 FB2、 FB3順序地且沒(méi)有反饋地相互連接。在此反饋意 味著， 一個(gè)在功能組件FB1、 FB2、 FB3的運(yùn)行順序中在后的功能組件的輸 出端被引到 一個(gè)在前的功能組件的輸入端。
第二控制裝置5與第一控制裝置2相應(yīng)地構(gòu)造。由此第二控制裝置5 具有三個(gè)相互連接的功能組件FB1'、 FB2，、 FB3，。第二控制裝置5具有輸 入14,第二控制裝置5在該輸入14上接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和/或其它控制裝置或 自動(dòng)化設(shè)備的輸入數(shù)據(jù)。第二控制裝置5也可以通過(guò)通信導(dǎo)線(xiàn)10由第一控 制裝置2的傳輸而得到這些輸入數(shù)據(jù)。第二控制裝置5的輸出15為輸出數(shù) 據(jù)而與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和/或其它控制裝置或自動(dòng)化設(shè)備相連。此外第二控制裝置 5還與開(kāi)關(guān)8連接。輸入14與功能組件FBI'的一個(gè)輸入端和功能組件FB3' 的一個(gè)輸入端連接。功能組件FB1'的一個(gè)輸出端與輸出15連接，功能組 件FB1，的另一個(gè)輸出端與功能組件FB2'的一個(gè)輸入端連接。功能組件 FB2'的一個(gè)輸出端與功能組件FB3'的另一個(gè)輸入端連接。功能組件FB1'、 FB2， 、 FB3 ，順序地且沒(méi)有反饋地相互連接。
在此第一控制裝置2是控制技術(shù)過(guò)程的、活躍的控制裝置。第二控制 裝置5是被動(dòng)連接的，其例如在過(guò)去幾小時(shí)內(nèi)因出現(xiàn)的故障而被關(guān)閉。在 控制過(guò)程的第一控制裝置2的正常運(yùn)行中，順序且周期性地執(zhí)行功能組件 FB1、 FB2、 FB3。在此功能組件FB1、 FB2、 FB3采取在每個(gè)執(zhí)行周期中改 變的內(nèi)部狀態(tài)。
由于第二控制裝置5曾被關(guān)閉并且由此其功能組件FB1'、 FB2'、 FB3， 未被執(zhí)行，因此其內(nèi)部狀態(tài)沒(méi)有處于當(dāng)前的狀態(tài)。通過(guò)逐步更新功能組件 FB1'、 FB2'、 FB3，的內(nèi)部狀態(tài)，使它們與功能組件FB1、 FB2、 FB3相同步。 在此以周期性處理或執(zhí)行的順序來(lái)進(jìn)行。
在本例中，例如在第一周期之前由第一控制裝置2通過(guò)通信導(dǎo)線(xiàn)10將來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和/或其它控制裝置或自動(dòng)化設(shè)備的輸入數(shù)據(jù)傳輸給第二控制
裝置5。此外在第一周期之前第一控制裝置2還通過(guò)通信導(dǎo)線(xiàn)10將關(guān)于功 能組件FB1的內(nèi)部狀態(tài)的信息傳輸給第二控制裝置5。然后第二控制裝置5 將該關(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息分配給功能組件FB1，。然后，在兩個(gè)控制裝置2、 5中開(kāi)始第 一周期。在此執(zhí)行功能組件FB1和FB1，。由于兩個(gè)功能組件FB1 和FB1，的內(nèi)部狀態(tài)事先已同步，且兩個(gè)功能組件FBI和FB1，被輸入了 相同的輸入數(shù)據(jù)，因此兩個(gè)功能組件FBI和FB1，的輸出端或其輸出數(shù)據(jù) 在第一周期之后是相同的。由于在隨后的周期中對(duì)于該兩個(gè)功能組件FBI 和FBI'來(lái)說(shuō)輸入數(shù)據(jù)也總是相同的，它們?cè)陔S后的周期中也是同步的。 在將來(lái)在相同的輸入數(shù)據(jù)下該兩個(gè)功能組件FBI和FB1，的內(nèi)部狀態(tài)也將 是相同地產(chǎn)生。對(duì)功能組件FB1和FB1，在隨后的周期中不必再進(jìn)行同步。
在第二周期前，第一控制裝置2通過(guò)通信導(dǎo)線(xiàn)IO除了輸入數(shù)據(jù)外還向 第二控制裝置5傳輸關(guān)于功能組件FB2的內(nèi)部狀態(tài)的信息。然后第二控制 裝置5將該傳輸?shù)?、關(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息分配給功能組件FB2'。然后，在 兩個(gè)控制裝置2、 5中開(kāi)始第二周期。在此執(zhí)行功能組件FB2和FB2，。由 于兩個(gè)功能組件FB2和FB2，的內(nèi)部狀態(tài)已事先同步，且兩個(gè)功能組件FB2 和FB2，的輸入端輸入了相同的輸入數(shù)據(jù)，因此兩個(gè)功能組件FB2和FB2， 的輸出端或其輸出數(shù)據(jù)在第二周期之后是相同的。兩個(gè)功能組件FB2和 FB2，在隨后的周期中也保持同步。在將來(lái)在兩個(gè)控制裝置2、 5的相同的 輸入數(shù)據(jù)和事先同步的功能組件FB1和FB1，的情況下該兩個(gè)功能組件FB2 和FB2'的內(nèi)部狀態(tài)也將是相同地產(chǎn)生。對(duì)功能組件FB2和FB2'在隨后 的周期中不必再進(jìn)行同步。
相應(yīng)地也適于在隨后的第三周期中對(duì)功能組件FB3和FB3，進(jìn)行同步。 在此第一控制裝置2通過(guò)通信導(dǎo)線(xiàn)10將關(guān)于功能組件FB3的內(nèi)部狀態(tài)的信 息傳輸給第二控制裝置5,并由第二控制裝置5將其分配給功能組件FB3'。 在第三周期之后第一控制裝置2和第二控制裝置5的所有功能組件同步并 且由此兩個(gè)控制裝置本身同步。由此第二控制裝置5又能夠接管對(duì)技術(shù)過(guò) 程的控制。由第一控制裝置2傳輸?shù)年P(guān)于其功能組件FB1、 FB2、 FB3的內(nèi) 部狀態(tài)的信息由第二控制裝置5存儲(chǔ)在配屬于功能組件FB1'、 FB2，、 FB3， 的存儲(chǔ)器區(qū)域7a-7n中。
圖3示出冗余構(gòu)造的自動(dòng)化設(shè)備1的第一控制裝置2和第二控制裝置5的另一示意圖。兩個(gè)控制裝置2、 5的結(jié)構(gòu)在很大程度上與圖2所示的控制 裝置的相同。但是功能組件FB1、 FB2以及功能組件FB1'、 FB2，的連接改 變了。在本例中設(shè)置了反饋連接。功能組件FB2的一個(gè)輸出端與功能組件 FBI的一個(gè)輸入端連接，相應(yīng)地，功能組件FB2'的一個(gè)輸出端與功能組件 FB1，的一個(gè)輸入端連接。因此，在對(duì)兩個(gè)控制裝置2、 5的功能組件進(jìn)行 順序同步時(shí)會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題盡管傳輸?shù)年P(guān)于功能組件FBI的內(nèi)部狀態(tài) 的信息分配給了功能組件FB1，，但由于反饋以及兩個(gè)功能組件FB2和FB2， 的內(nèi)部狀態(tài)不同而使在功能組件FBI和FB1，的輸入端上輸入的輸入數(shù)據(jù) 不同。因此在第一周期之后兩個(gè)功能組件FB1和FB1，重又異步。
為了避免這種情況，為了同步除了來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和/或其它控制裝置或 自動(dòng)化設(shè)備的輸入數(shù)據(jù)以及關(guān)于功能組件FB1、 FB2、 FB3之一的內(nèi)部狀態(tài) 的信息之外，第一控制裝置2還通過(guò)通信導(dǎo)線(xiàn)10向第二控制裝置5傳輸功 能組件FB1，、 FB2'、 FB3，中通過(guò)反^"連接與運(yùn)行順序或扭J亍順序中在后的 功能組件的輸出端連接的功能組件的輸入端的輸入值。因此在圖3的例子 中，傳輸與功能組件FB2輸出端連接的功能組件FB1輸入端的輸入值。然 后該傳輸?shù)妮斎胫涤傻诙刂蒲b置5分配到功能組件FB1，的、與功能組件 FB2，的輸出端連接的輸入端。以這種方式就是在兩個(gè)控制裝置2、 5的功能 組件中有反饋的情況下也可以簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行同步。
還可以由活躍的第一控制裝置2總是在關(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息之外附加 地為關(guān)閉的第二控制裝置5的功能組件傳輸輸入值。優(yōu)選在反饋的情況下 對(duì)同步進(jìn)行優(yōu)化，其中，僅對(duì)已同步的功能組件的通過(guò)反饋連接與尚未被 同步的功能組件連接的輸入端傳輸輸入值。
這樣，所描述的本發(fā)明還可以有利地用于各個(gè)功能組件不是在每個(gè)周 期中都執(zhí)行的情況。在這種情況下，在特定數(shù)量的基本周期之后，運(yùn)行順 序又將重復(fù)。
優(yōu)選可以對(duì)具有作為功能組件的組件的、完全面向?qū)ο缶幊痰目刂蒲b 置或運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行同步，其中數(shù)據(jù)和內(nèi)部狀態(tài)被封裝并且僅能通過(guò)定義的 接口進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。在這樣的情況下功能組件提供接口，控制裝置或運(yùn)行環(huán)境 通過(guò)該接口可以讀取同步數(shù)據(jù)并將其傳輸及分配給待同步的功能組件。
權(quán)利要求
1.一種用于同步控制技術(shù)過(guò)程的冗余構(gòu)造的自動(dòng)化設(shè)備(1)的第一控制裝置(2)和第二控制裝置(5)的方法，其中，第一控制裝置(2)和第二控制裝置(5)彼此連接并分別包含多個(gè)功能組件(FB1，F(xiàn)B2，F(xiàn)B3，F(xiàn)B1’，F(xiàn)B2’，F(xiàn)B3’)，借助這些功能組件執(zhí)行控制技術(shù)過(guò)程的功能，以及第一控制裝置(2)周期性地執(zhí)行其控制技術(shù)過(guò)程的功能組件(FB1，F(xiàn)B2，F(xiàn)B3)，由此產(chǎn)生這些功能組件(FB1，F(xiàn)B2，F(xiàn)B3)的內(nèi)部狀態(tài)，在通過(guò)該第一控制裝置(2)對(duì)技術(shù)過(guò)程進(jìn)行控制期間，將關(guān)于該第一控制裝置(2)的功能組件(FB1，F(xiàn)B2，F(xiàn)B3)的內(nèi)部狀態(tài)的信息在多個(gè)周期上分布地傳輸給第二控制裝置(5)，以及第二控制裝置(5)將所傳輸?shù)年P(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息分配給該第二控制裝置(5)的功能組件(FB1’，F(xiàn)B2’，F(xiàn)B3’)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在功能組件(FB1,FB2， FB3，F(xiàn)B1,，F(xiàn)B2，，F(xiàn)B3，)的執(zhí)行開(kāi)始之前將關(guān)于第一控制裝置(2)的功能組 件(FBI, FB2, FB3)的內(nèi)部狀態(tài)的信息在多個(gè)周期中傳輸給第二控制裝置(5)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，將所述關(guān)于第一控 制裝置(2)的功能組件(FB1,FB2,FB3)的內(nèi)部狀態(tài)的信息與現(xiàn)場(chǎng)單元和/ 或其它控制裝置的輸入數(shù)據(jù)一起傳輸給第二控制裝置(5 )。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，第二控制 裝置(5)將所傳輸?shù)年P(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息在多個(gè)周期上分布地分配給其功 能組件(FB1，，F(xiàn)B2，，F(xiàn)B3，)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述關(guān)于 該功能組件(FB1,FB2,FB3)的內(nèi)部狀態(tài)的信息逐功能組件地傳輸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在多個(gè)周 期中以預(yù)先給定的運(yùn)行順序執(zhí)行多個(gè)功能組件(FBI, FB2, FB3, FBI', FB2'， FB3')，并且以該預(yù)先給定的運(yùn)行順序傳輸所述關(guān)于功能組件(FBI, FB2, FB3)的內(nèi)部狀態(tài)的信息。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還將第一 控制裝置(2)的功能組件(FB1,FB2,FB3 )的一個(gè)輸入端的輸入值傳輸給第二控制裝置(5)，以及第二控制裝置(5)將該傳輸?shù)妮斎胫捣峙浣o它的功能組件(FB1，，F(xiàn)B2，，F(xiàn)B3，)中的一個(gè)功能組件的輸入端。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，第二控制裝置(5) 將傳輸?shù)妮斎胫捣峙浣o它的功能組件(FBl，， FB2', FB3，)中的一個(gè)這樣的 功能組件的輸入端該一個(gè)功能組件的輸入端與第二控制裝置(5)的另一 個(gè)在預(yù)先給定的運(yùn)行順序中位于該功能組件之后的功能組件(FB1'， FB2'， FB3，)的輸出端相連，在此，該一個(gè)功能組件(FB1'， FB2', FB3')已被分 配關(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息，而該另一個(gè)功能組件(FBl，， FB2', FB3，)未被分 配關(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為各個(gè)功 能組件(FBI, FB2, FB3, FBl，， FB2', FB3，)分別分配各自的存儲(chǔ)器區(qū)域(4a-4n, 7a-7n),并且將分配給各功能組件(FBI, FB2, FB3, FBl，， FB2，， FB3，)的關(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息分別存儲(chǔ)在分配給各功能組件(FBI, FB2， FB3， FB1，，F(xiàn)B2，，F(xiàn)B3，)的存儲(chǔ)器區(qū)域(4a-4n, 7a-7n )中。
10. —種用于控制技術(shù)過(guò)程的冗余構(gòu)造的自動(dòng)化設(shè)備(1 ),具有第一控 制裝置(2)和第二控制裝置(5)，它們彼此連接并分別包含多個(gè)功能組件(FBI, FB2, FB3, FBl，， FB2', FB3，)，借助這些功能組件執(zhí)行控制技術(shù)過(guò)程 的功能，其中，該第一控制裝置(2)和第二控制裝置(5)為了它們的同 步而被實(shí)施為第一控制裝置(2 )周期性地執(zhí)行其控制技術(shù)過(guò)程的功能組件(FBI, FB2, FB3),由此這些功能組件(FB1,FB2，F(xiàn)B3 )產(chǎn)生內(nèi)部狀態(tài)，第一控制裝置(2)在對(duì)技術(shù)過(guò)程進(jìn)行控制期間，將關(guān)于該第一控制裝 置(2)的功能組件(FB1,FB2，F(xiàn)B3)的內(nèi)部狀態(tài)的信息在多個(gè)周期上分布 地傳輸給第二控制裝置(5)，以及第二控制裝置(5)將所傳輸?shù)年P(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息分配給該第二控制 裝置(5)的功能組件(FB1，，F(xiàn)B2，，F(xiàn)B3，)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種同步控制技術(shù)過(guò)程的冗余構(gòu)造的自動(dòng)化設(shè)備(1)的第一控制裝置(2)和第二控制裝置(5)的方法。第一控制裝置(2)和第二控制裝置(5)彼此連接。它們分別包含多個(gè)功能組件(FB1，F(xiàn)B2，F(xiàn)B3，F(xiàn)B1’，F(xiàn)B2’，F(xiàn)B3’)，借助這些功能組件執(zhí)行控制技術(shù)過(guò)程的功能。第一控制裝置(2)周期性地執(zhí)行其控制技術(shù)過(guò)程的功能組件(FB1，F(xiàn)B2，F(xiàn)B3)，由此產(chǎn)生功能組件(FB1，F(xiàn)B2，F(xiàn)B3)的內(nèi)部狀態(tài)。在通過(guò)第一控制裝置(2)控制技術(shù)過(guò)程期間，將關(guān)于其功能組件(FB1，F(xiàn)B2，F(xiàn)B3)的內(nèi)部狀態(tài)的信息在多個(gè)周期上分布地傳輸給第二控制裝置(5)。第二控制裝置(5)將傳輸?shù)年P(guān)于內(nèi)部狀態(tài)的信息分配給其功能組件(FB1’，F(xiàn)B2’，F(xiàn)B3’)。本發(fā)明還涉及一種相應(yīng)的冗余構(gòu)造的自動(dòng)化設(shè)備(1)。
文檔編號(hào)G05B19/05GK101542404SQ200780044120
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2007年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
發(fā)明者卡斯滕·喬丹, 邁克爾·昂克爾巴赫 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司