本實(shí)用新型涉及工業(yè)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于雙數(shù)據(jù)同步總線的DCS冗余控制單元。

背景技術(shù)：

制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，制造商更加追求生產(chǎn)設(shè)備的可靠性,尤其是那些控制關(guān)鍵性的生產(chǎn)工序的設(shè)備，隨著生產(chǎn)流程推進(jìn)其工況也復(fù)雜多變，有些現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境過(guò)于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，以及一些人為因素，這些都會(huì)對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生影響，無(wú)法保證系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間的正常安全運(yùn)行。而由于系統(tǒng)故障或者系統(tǒng)崩潰而導(dǎo)致的生產(chǎn)停車甚至事故會(huì)造成極其重大的損失，因此控制系統(tǒng)往往需要采用冗余配置，冗余控制可以滿足生產(chǎn)的連續(xù)性要求，可以提高整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性和可用性。

在現(xiàn)場(chǎng)工程應(yīng)用中需要保證主、備控制器之間可靠穩(wěn)定的運(yùn)行,在系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)異常的時(shí)候,熱備控制器能夠快速響應(yīng)。保證系統(tǒng)在無(wú)擾情況下，平穩(wěn)實(shí)現(xiàn)主、備控制器之間主控權(quán)的交換，延長(zhǎng)控制系統(tǒng)安全可靠的使用壽命。

現(xiàn)有技術(shù)采用單一的數(shù)據(jù)同步總線，不支持冗余數(shù)據(jù)同步總線，一路出現(xiàn)問(wèn)題功能即失效，系統(tǒng)的可靠性和可用性較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種基于雙數(shù)據(jù)同步總線的DCS冗余控制單元，以解決現(xiàn)有技術(shù)控制系統(tǒng)可靠性低的問(wèn)題。

具體地，本實(shí)用新型是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本實(shí)用新型提供一種基于雙數(shù)據(jù)同步總線的DCS冗余控制單元，所述DCS冗余控制單元，包括：

主控制器、備用控制器，用于連接所述主控制器與所述備用控制器的數(shù)據(jù)同步總線，所述主控制器在出現(xiàn)故障時(shí)，將控制數(shù)據(jù)通過(guò)所述數(shù)據(jù)同步總線發(fā)送到所述備用控制器，并將控制權(quán)限轉(zhuǎn)移到所述備用控制器，所述備用控制器在出現(xiàn)故障時(shí)，將控制數(shù)據(jù)通過(guò)所述數(shù)據(jù)同步總線發(fā)送到所述主控制器，并將控制權(quán)限轉(zhuǎn)移到所述主控制器，所述數(shù)據(jù)同步總線包括至少兩路。

進(jìn)一步的，所述主控制器，包括：

核心控制單元、系統(tǒng)供電單元、RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元、Fram數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、CPLD可編程邏輯譯碼解析單元、雙路CAN通訊單元、雙路以太網(wǎng)控制器通訊單元、雙路獨(dú)立的主備控制器數(shù)據(jù)同步單元。

進(jìn)一步的，所述備用控制器，包括：

核心控制單元、系統(tǒng)供電單元、RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元、Fram數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、CPLD可編程邏輯譯碼解析單元、雙路CAN通訊單元、雙路以太網(wǎng)控制器通訊單元、雙路獨(dú)立的主備控制器數(shù)據(jù)同步單元。

本實(shí)用新型實(shí)施例，DCS冗余控制單元設(shè)置主控制器、備用控制器以及數(shù)據(jù)同步總線，主控制器在出現(xiàn)故障時(shí)，將控制數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)同步總線發(fā)送到備用控制器，并將控制權(quán)限轉(zhuǎn)移到備用控制器，備用控制器在出現(xiàn)故障時(shí)，將控制數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)同步總線發(fā)送到主控制器，并將控制權(quán)限轉(zhuǎn)移到主控制器，使得DCS冗余控制單元在一個(gè)控制器宕機(jī)時(shí)，可以通過(guò)另一個(gè)控制器對(duì)待控制設(shè)備進(jìn)行控制，增加了冗余控制的可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型一示例性實(shí)施例示出的一種基于雙數(shù)據(jù)同步總線的DCS冗余控制單元的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本實(shí)用新型另一示例性實(shí)施例示出的數(shù)據(jù)同步總線的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

這里將詳細(xì)地對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時(shí)，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施例中所描述的實(shí)施方式并不代表與本實(shí)用新型相一致的所有實(shí)施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書(shū)中所詳述的、本實(shí)用新型的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

在本實(shí)用新型使用的術(shù)語(yǔ)是僅僅出于描述特定實(shí)施例的目的，而非旨在限制本實(shí)用新型。在本實(shí)用新型和所附權(quán)利要求書(shū)中所使用的單數(shù)形式的“一種”、“所述”和“該”也旨在包括多數(shù)形式，除非上下文清楚地表示其他含義。還應(yīng)當(dāng)理解，本文中使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”是指并包含一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)目的任何或所有可能組合。

應(yīng)當(dāng)理解，盡管在本實(shí)用新型可能采用術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等來(lái)描述各種信息，但這些信息不應(yīng)限于這些術(shù)語(yǔ)。這些術(shù)語(yǔ)僅用來(lái)將同一類型的信息彼此區(qū)分開(kāi)。例如，在不脫離本實(shí)用新型范圍的情況下，第一信息也可以被稱為第二信息，類似地，第二信息也可以被稱為第一信息。取決于語(yǔ)境，如在此所使用的詞語(yǔ)“如果”可以被解釋成為“在……時(shí)”或“當(dāng)……時(shí)”或“響應(yīng)于確定”。

如圖1所示為本實(shí)用新型一示例性實(shí)施例示出的一種基于雙數(shù)據(jù)同步總線的DCS冗余控制單元的結(jié)構(gòu)圖，所述DCS冗余控制單元，包括：

主控制器101、備用控制器102，用于連接所述主控制器101與所述備用控制器102的數(shù)據(jù)同步總線103，所述主控制器101在出現(xiàn)故障時(shí)，將控制數(shù)據(jù)通過(guò)所述數(shù)據(jù)同步總線103發(fā)送到所述備用控制器102，并將控制權(quán)限轉(zhuǎn)移到所述備用控制器102，所述備用控制器102在出現(xiàn)故障時(shí)，將控制數(shù)據(jù)通過(guò)所述數(shù)據(jù)同步總線103發(fā)送到所述主控制器101，并將控制權(quán)限轉(zhuǎn)移到所述主控制器101。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，DCS冗余控制單元包括以下部分：主控制101、備用控制器102，用于連接所述主控制器101與所述備用控制器102的數(shù)據(jù)同步總線。在具體的使用過(guò)程中，只要擁有待控制設(shè)備的控制數(shù)據(jù)，主控制器101與備用控制器102均可對(duì)待控制設(shè)備進(jìn)行控制。通常情況優(yōu)先由主控制器101對(duì)待控制設(shè)備進(jìn)行控制，當(dāng)主控制器101出現(xiàn)故障無(wú)法進(jìn)行控制時(shí)，主控制器101通過(guò)數(shù)據(jù)同步總線103將待控制設(shè)備的控制數(shù)據(jù)發(fā)送到備用控制器102，并將控制權(quán)限轉(zhuǎn)移到備用控制器102；同樣的，當(dāng)備用控制設(shè)備102出現(xiàn)故障無(wú)法進(jìn)行控制時(shí)，備用控制設(shè)備102通過(guò)數(shù)據(jù)同步總線103將待控制設(shè)備的控制數(shù)據(jù)發(fā)送到備用控制器102，并將控制權(quán)限轉(zhuǎn)移到主控制器101。

所述主控制器101，包括：

核心控制單元、系統(tǒng)供電單元、RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元、Fram數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、CPLD可編程邏輯譯碼解析單元、雙路CAN通訊單元、雙路以太網(wǎng)控制器通訊單元、雙路獨(dú)立的主備控制器數(shù)據(jù)同步單元。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，核心控制單元為主控制器101的核心部件，主要用于運(yùn)算、邏輯控制以及各單元之間的通信驅(qū)動(dòng)；系統(tǒng)供電單元用于為主控制器101中的各單元提供電力；RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元為主控制器101提供時(shí)鐘；Fram數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)帶保持屬性的數(shù)據(jù)；雙路CAN通訊單元用于完成輸入輸出卡件之間的數(shù)據(jù)采集通訊；雙路以太網(wǎng)控制器通訊單元用于完成與操作系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸；雙路獨(dú)立的主備控制器數(shù)據(jù)同步單元用于完成從主控制器101到備用控制器102的數(shù)據(jù)同步。

所述備用控制器102，包括：

核心控制單元、系統(tǒng)供電單元、RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元、Fram數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、CPLD可編程邏輯譯碼解析單元、雙路CAN通訊單元、雙路以太網(wǎng)控制器通訊單元、雙路獨(dú)立的主備控制器數(shù)據(jù)同步單元。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，核心控制單元為備用控制器102的核心部件，主要用于運(yùn)算、邏輯控制以及各單元之間的通信驅(qū)動(dòng)；系統(tǒng)供電單元用于為主控制器102中的各單元提供電力；RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元為主控制器102提供時(shí)鐘；Fram數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)帶保持屬性的數(shù)據(jù)；雙路CAN通訊單元用于完成輸入輸出卡件之間的數(shù)據(jù)采集通訊；雙路以太網(wǎng)控制器通訊單元用于完成與操作系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸；雙路獨(dú)立的主備控制器數(shù)據(jù)同步單元用于完成從備用控制器102到主控制器101的數(shù)據(jù)同步。

所述數(shù)據(jù)同步總線103，包括：

至少兩路數(shù)據(jù)同步總線。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，控制模板A中內(nèi)部集成至少兩路數(shù)據(jù)同步專用總線，網(wǎng)絡(luò)接口電路采用“電壓型”的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)模式，通過(guò)1:1信號(hào)驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)變壓器實(shí)現(xiàn)2塊控制模板之間的信號(hào)隔離，同時(shí)在總線底板上面將控制模板A與控制模板B的TX+、TX-、RX+、RX-進(jìn)行交叉連接，即：控制模板A的TX+通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變壓器以及總線底板連接到控制模板B的RX+；控制模板A的TX-通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變壓器以及總線底板連接到控制模板B的RX-；控制模板A的RX+通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變壓器以及總線底板連接到控制模板B的TX+；控制模板A的RX-通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變壓器以及總線底板連接到控制模板B的TX-。

通過(guò)以上的連接方式，可以實(shí)現(xiàn)主控控制模板之間，在不需要經(jīng)過(guò)交換機(jī)的情況下，實(shí)現(xiàn)控制模板A、B之間的網(wǎng)絡(luò)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。

如圖2所示為本實(shí)用新型實(shí)施例示出的數(shù)據(jù)同步總線的結(jié)構(gòu)圖。

本實(shí)用新型實(shí)施例，DCS冗余控制單元設(shè)置主控制器、備用控制器以及數(shù)據(jù)同步總線，主控制器在出現(xiàn)故障時(shí)，將控制數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)同步總線發(fā)送到備用控制器，并將控制權(quán)限轉(zhuǎn)移到備用控制器，備用控制器在出現(xiàn)故障時(shí)，將控制數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)同步總線發(fā)送到主控制器，并將控制權(quán)限轉(zhuǎn)移到主控制器，使得DCS冗余控制單元在一個(gè)控制器宕機(jī)時(shí)，可以通過(guò)另一個(gè)控制器對(duì)待控制設(shè)備進(jìn)行控制，增加了冗余控制的可靠性。

以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說(shuō)明的單元可以是或者也可以不是物理上分開(kāi)的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的情況下，即可以理解并實(shí)施。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型保護(hù)的范圍之內(nèi)。