專利名稱：一種用于冗余系統(tǒng)的應(yīng)用控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于冗余系統(tǒng)的應(yīng)用控制裝置。
背景技術(shù)：
在工業(yè)自動化領(lǐng)域，為了改進(jìn)系統(tǒng)的可靠性， 一般會對系統(tǒng)的連續(xù)運作起關(guān)鍵作 用的功能部件進(jìn)行冗余配置，其冗余配置的備用部件會與主運作部件采用相同的配 置，以降低風(fēng)險，增加系統(tǒng)的可靠性。冗余配置的作用是當(dāng)主運作部件出現(xiàn)故障或需 要更換主運作部件或需要對主運作部件的內(nèi)部運作系統(tǒng)做更新升級之前，通過采用備 用部件接管內(nèi)部信息，并且將備用系統(tǒng)作為主運作系統(tǒng)運作，使得該系統(tǒng)無中斷的繼 續(xù)運行。
在構(gòu)建冗余系統(tǒng)時，作為運行整個系統(tǒng)的主控單元一般會構(gòu)建兩套，并且兩套主 控單元的配置是相同的，同時作為給整個系統(tǒng)供電的電源也會構(gòu)建兩套，這樣的雙機 冗余模式是為了避免自動化系統(tǒng)中的某個樞紐設(shè)備出現(xiàn)故障導(dǎo)致整個系統(tǒng)失效而采取 的備份措施，它能顯著提高整個自動化系統(tǒng)的通信和數(shù)據(jù)處理的安全性、穩(wěn)定性和可 靠性。但是在構(gòu)建冗余系統(tǒng)時，同一個應(yīng)用控制裝置中一般只是配置兩套主控單元， 而給整個系統(tǒng)供電的電源是作為另外的配備裝置單獨進(jìn)行冗余配置，目前還沒有在同 一個應(yīng)用控制裝置同時配置兩套主控單元和兩套電源模塊。
另外，在構(gòu)建冗余系統(tǒng)時需要考慮的另一個重要問題就是對冗余設(shè)備的切換進(jìn)行 控制，這樣，處于工作狀態(tài)的主控單元或電源模塊發(fā)生意外故障時，通過冗余切換控 制，啟動備用主控單元或電源模塊運作，以保證控制任務(wù)的連續(xù)性，而現(xiàn)有的用于系 統(tǒng)的應(yīng)用控制裝置在對電源模塊進(jìn)行切換時， 一般通過人工手動切換，而對冗余的主 控單元進(jìn)行切換控制時， 一般采用看門狗形式，例如公開號為CN1275000A的中國發(fā)明 專利"用于冗余切換控制的設(shè)備和方法"(申請?zhí)?0117616.1)公開了一種冗余切換控 制設(shè)備，包括兩個控制部件，這兩個控制部件通過信號線連接，該信號線傳送另一控 制部件的信號，該信號指示自己的控制部件的正常/異常、安裝/未安裝、切換使能/禁 止或運作/不運作狀態(tài)中的一種，通過從經(jīng)這些信號線的另一控制部件的所述信號，相 互識別另一控制部件的狀態(tài)，來執(zhí)行運作系統(tǒng)和備用系統(tǒng)之間的切換。并且，對于冗 余電源模塊的切換控制和冗余的主控單元的切換控制都是單獨工作，彼此之間是沒有 任何聯(lián)系的；而且上述控制主控單元的切換方式比較繁瑣，不夠精確，采用看門狗形式只考慮到兩個控制部件控制的硬件部分的狀態(tài)，至于控制部件控制的硬件部分中運 行的軟件系統(tǒng)是否死機、與外部設(shè)備通信是否正常都是不做考慮的，并且沒有手動切 換設(shè)置功能。這樣的控制方式，對于冗余系統(tǒng)來說顯然是不合理的。

實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種主控單元和電源模 塊在同一個應(yīng)用控制裝置中均冗余配置，而主控單元的切換不僅可以人工手動切換并 且還可以通過一定的軟件切換條件啟動切換的用于冗余系統(tǒng)的應(yīng)用控制裝置，且冗余 主控單元切換控制端和冗余電源模塊的切換端能相互配合作用。
本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該用于冗余系統(tǒng)的應(yīng)用控制 裝置，其特征在于包括第一主控單元、第二主控單元、第一電源模塊、第二電源模 塊以及切換控制模塊，所述的切換控制模塊包括有電源切換控制模塊、系統(tǒng)軟切換模 塊、系統(tǒng)硬切換模塊、切換控制邏輯電路，所述第一電源模塊、第二電源模塊的輸出 端均與所述電源切換模塊的輸入端相連，所述電源切換模塊的輸出端與所述切換控制 邏輯電路相連，所述第一主控單元、第二主控單元、系統(tǒng)硬切換模塊、系統(tǒng)軟切換模 塊均與所述切換控制邏輯電路相連。這樣，第一電源模塊、第二電源模塊可以通過電 源切換模塊選擇使用第一電源模塊還是第二電源模塊，系統(tǒng)軟切換模塊可以設(shè)定一定 的軟件切換條件與系統(tǒng)硬切換模塊、電源切換模塊的輸出端一起通過切換控制邏輯電 路來控制第一主控單元和第二主控單元的工作狀態(tài)。
所述系統(tǒng)硬切換模塊包括有第一主控單元復(fù)位開關(guān)、第二主控單元復(fù)位開關(guān)，第 一主控單元復(fù)位開關(guān)與所述切換控制邏輯電路的第一輸入端相連，所述第二主控單元 復(fù)位開關(guān)與所述切換控制邏輯電路的第二輸入端相連。
所述系統(tǒng)軟切換模塊包括有第一主控單元看門狗電路、第二主控單元看門狗電 路、第一主控單元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊、第二主控單元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊，所述第一主 控單元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊、第二主控單元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊均具有復(fù)位信號輸出端和 切換指令信號輸出端，所述第一主控單元看門狗電路的輸出端與所述切換控制邏輯電 路的第三輸入端相連，所述第二主控單元看門狗電路的輸出端與所述切換控制邏輯電 路的第四輸入端相連，所述第一主控單元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊的復(fù)位信號輸出端與所述 切換控制邏輯電路的第五輸入端相連，所述第二主控單元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊的復(fù)位信 號輸出端與所述切換控制邏輯電路的第六輸入端相連，所述第一主控單元系統(tǒng)軟件監(jiān) 控模塊的切換指令信號輸出端與所述切換控制邏輯電路的第七輸入端相連，所述第二 主控單元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊的切換指令信號輸出端與所述切換控制邏輯電路的第八輸 入端相連，所述切換控制邏輯電路的輸出端與所述第一主控單元、第二主控單元相 連。所述切換控制邏輯電路包括第一異或門、第二異或門、第三異或門、D型觸發(fā) 器，所述切換控制邏輯電路的第三、五、七輸入端與第一異或門相連，所述切換控制 邏輯電路的第四、六、八輸入端與第二異或門相連，所述切換控制邏輯電路的第一、 二輸入端、第一異或門輸出端、第二異或門輸出端、電源切換控制模塊的輸出端與第 三異或門的輸入端相連，第三異或門的輸出端與所述D型觸發(fā)器相連，所述D型觸發(fā)器 的D引腳與^引腳相連，所述D型觸發(fā)器的Q引腳引出所述切換控制邏輯電路的輸出 端。
電源切換控制模塊包括第一電源開關(guān)、第二電源開關(guān)、繼電器，所述第一電源模 塊的輸出端與所述第一電源開關(guān)的輸入端相連，所述第一電源開關(guān)輸出端與所述繼電 器的第一觸點相連，所述第二電源模塊的輸出端與所述第二電源開關(guān)的輸入端相連， 所述第二電源開關(guān)輸出端與所述繼電器的第二觸點相連，所述繼電器的輸入端引出電 源切換控制模塊的輸出端。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于在同一個用于冗余系統(tǒng)的應(yīng)用控制裝 置中同時冗余配置了主控單元和電源模塊，并且冗余電源模塊的電源切換控制模塊輸 出端與主控單元的切換使能端一起通過同一個切換控制邏輯電路來控制第一主控單元 和第二主控單元的工作狀態(tài)；而主控單元的切換使能端包括了系統(tǒng)軟切換模塊的輸出 端和系統(tǒng)硬切換模塊的輸出端，這樣，主控單元的切換不僅可以通過系統(tǒng)硬切換模塊 人工手動切換并且還可以通過設(shè)有一定軟件切換條件的系統(tǒng)軟切換模塊來啟動切換。


圖l為本實用新型實施例中用于冗余系統(tǒng)的應(yīng)用控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1中切換控制模塊的電路連接結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
如圖l所述的用于冗余系統(tǒng)的應(yīng)用控制裝置，包括第一主控單元l，第二主控單元 2，第一電源模塊3，第二電源模塊4， 一切換控制模塊5，該切換控制模塊包括有一電 源切換控制模塊51、 一系統(tǒng)軟切換模塊52、 一系統(tǒng)硬切換模塊53、 一切換控制邏輯電 路54，第一電源模塊、第二電源模塊的輸出端均與電源切換控制模塊的輸入端相連， 電源切換控制模塊的輸出端與切換控制邏輯電路相連，第一主控單元、第二主控單 元、系統(tǒng)硬切換模塊、系統(tǒng)軟切換模塊均與切換控制邏輯電路相連。
如圖2，上述系統(tǒng)硬切換模塊53包括有第一主控單元復(fù)位開關(guān)、第二主控單元復(fù)位 開關(guān)，第一主控單元復(fù)位開關(guān)與切換控制邏輯電路的第一輸入端相連，第二主控單元
6復(fù)位開關(guān)與切換控制邏輯電路的第二輸入端相連，這樣，第一主控單元、第二主控單 元就可以通過硬件手動單獨復(fù)位。
而上述系統(tǒng)軟切換模塊包括有第一主控單元看門狗電路、第二主控單元看門狗電 路、第一主控單元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊、第二主控單元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊，第一主控單 元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊、第二主控單元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊均具有復(fù)位信號輸出端和切換 指令信號輸出端，第一主控單元看門狗電路的輸出端與切換控制邏輯電路的第三輸入 端相連，第二主控單元看門狗電路的輸出端與切換控制邏輯電路的第四輸入端相連， 第一主控單元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊的復(fù)位信號輸出端與切換控制邏輯電路的第五輸入端 相連，第二主控單元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊的復(fù)位信號輸出端與切換控制邏輯電路的第六 輸入端相連，第一主控單元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊的切換指令信號輸出端與切換控制邏輯 電路的第七輸入端相連，第二主控單元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊的切換指令信號輸出端與切 換控制邏輯電路的第八輸入端相連，切換控制邏輯電路的輸出端與所述第一主控單 元、第二主控單元相連。
上述第一主控單元看門狗電路、第二主控單元看門狗電路具有一定的運行條件， 這些運行條件可以根據(jù)實際需要自己設(shè)定，在本實施例中的第一主控單元看門狗電 路、第二主控單元看門狗電路為常規(guī)的看門狗電路。
第一主控單元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊、第二主控單元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊均具有復(fù)位信 號輸出端和切換指令信號輸出端，這里的復(fù)位信號輸出端輸出一個軟件的復(fù)位信號， 而切換指令信號輸出端根據(jù)軟件切換的條件，輸出切換指令信號。
本實施例中，切換指令信號通過以下方式輸出-
這里的第一主控單元與第二主控單元通過信號線相連，并且第二主控單元與第一 主控單元之間通過該信號線建立實時通信機制，第一主控單元會按照定義好的時間間 隔反復(fù)發(fā)送第一主控單元的自身運行狀態(tài)和主工作信道的運行狀態(tài)給第二主控單元； 第一主控單元與第二主控單元的切換指令信號是由第一主控單元、第二主控單元同時 進(jìn)行邏輯判斷。對于第一主控單元來說，第一主控單元定時判斷主工作信道狀態(tài)是否 正常，如果主工作信道狀態(tài)是正常的，其不啟動切換，如果主工作信道狀態(tài)不正常， 其判斷第二主控單元的運行狀態(tài)是否正常，如果第二主控單元運行狀態(tài)不正?；蛘叩?二主控單元判斷與第一主控單元之間的通信不正常，則都判斷為第二主控單元不正 常，這時，也不啟動切換；如果第二主控單元是正常的，則第一主控單元主動向第二 主控單元發(fā)送切換命令，啟動切換；對于第二主控單元來說，首先判斷第一主控單元 的運行狀態(tài)是否正常，如果判斷出第一主控單元的運行狀態(tài)正常，則不進(jìn)行主從切 換，如果判斷出第一主控單元的運行狀態(tài)不正常，或者第二主控單元判斷與第一主控 單元之間的通信不正常，則第二主控單元啟動備用工作信道對主工作信道進(jìn)行監(jiān)聽， 通過判斷主工作信道的運行狀態(tài)，當(dāng)主工作信道的運行狀態(tài)也正常，則不進(jìn)行主從切換；如主工作信道的運行狀態(tài)出現(xiàn)故障、備用服務(wù)器對象正常，則立即啟動切換。這 里的主工作信道是指第一主控單元與外界設(shè)備之間的通信信道，備用工作信道是指第 二主控單元與外界設(shè)備之間的通信信道。
而上述第一主控單元/第二主控單元的運行狀態(tài)的檢測方法，第一主控單元/第二主 控單元與外界設(shè)備之間的主/備工作信道狀態(tài)檢測的方法，見本申請人于2007年9月6曰 申請的發(fā)明專利《一種主從設(shè)備切換控制方法》(申請?zhí)枮?00710045627.9)中公 開的相關(guān)內(nèi)容。
上述切換控制邏輯電路包括第一異或門XORl、第二異或門XOR2、第三異或門 XOR3、 D型觸發(fā)器，所述切換控制邏輯電路的第三、五、七輸入端與第一異或門相 連，所述切換控制邏輯電路的第四、六、八輸入端與第二異或門相連，所述切換控制 邏輯電路的第一、二輸入端、第一異或門輸出端、第二異或門輸出端、電源切換控制 模塊的輸出端與第三異或門的輸入端相連，第三異或門的輸出端與所述D型觸發(fā)器相 連，所述D型觸發(fā)器的D引腳與5引腳相連，所述D型觸發(fā)器的Q引腳引出所述切換控制 邏輯電路的輸出端。
上述電源切換控制模塊包括第一電源開關(guān)、第二電源開關(guān)、繼電器，所述第一電 源模塊的輸出端與所述第一電源開關(guān)的輸入端相連，所述第一電源開關(guān)輸出端與所述 繼電器的第一觸點相連，所述第二電源模塊的輸出端與所述第二電源開關(guān)的輸入端相 連，所述第二電源開關(guān)輸出端與所述繼電器的第二觸點相連，所述繼電器的輸入端引 出電源切換控制模塊的輸出端，這樣，第一電源開關(guān)、第二電源開關(guān)可以通過手動切 換輪流工作。
權(quán)利要求1、一種用于冗余系統(tǒng)的應(yīng)用控制裝置，其特征在于包括第一主控單元、第二主控單元、第一電源模塊、第二電源模塊以及一切換控制模塊，所述的切換控制模塊包括有電源切換控制模塊、系統(tǒng)軟切換模塊、系統(tǒng)硬切換模塊、切換控制邏輯電路，所述第一電源模塊、第二電源模塊的輸出端均與所述電源切換模塊的輸入端相連，所述電源切換模塊的輸出端與所述切換控制邏輯電路相連，所述第一主控單元、第二主控單元、系統(tǒng)硬切換模塊、系統(tǒng)軟切換模塊均與所述切換控制邏輯電路相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于冗余系統(tǒng)的應(yīng)用控制裝置，其特征在于所述系統(tǒng) 硬切換模塊包括有第一主控單元復(fù)位開關(guān)、第二主控單元復(fù)位開關(guān)，第一主控單元復(fù) 位開關(guān)與所述切換控制邏輯電路的第一輸入端相連，所述第二主控單元復(fù)位開關(guān)與所 述切換控制邏輯電路的第二輸入端相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于冗余系統(tǒng)的應(yīng)用控制裝置，其特征在于所述系統(tǒng) 軟切換模塊包括有第一主控單元看門狗電路、第二主控單元看門狗電路、第一主控單 元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊、第二主控單元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊，所述第一主控單元系統(tǒng)軟件 監(jiān)控模塊、第二主控單元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊均具有復(fù)位信號輸出端和切換指令信號輸 出端，所述第一主控單元看門狗電路的輸出端與所述切換控制邏輯電路的第三輸入端 相連，所述第二主控單元看門狗電路的輸出端與所述切換控制邏輯電路的第四輸入端 相連，所述第一主控單元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊的復(fù)位信號輸出端與所述切換控制邏輯電 路的第五輸入端相連，所述第二主控單元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊的復(fù)位信號輸出端與所述 切換控制邏輯電路的第六輸入端相連，所述第一主控單元系統(tǒng)軟件監(jiān)控模塊的切換指 令信號輸出端與所述切換控制邏輯電路的第七輸入端相連，所述第二主控單元系統(tǒng)軟 件監(jiān)控模塊的切換指令信號輸出端與所述切換控制邏輯電路的第八輸入端相連，所述 切換控制邏輯電路的輸出端與所述第一主控單元、第二主控單元相連。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1 3任意一項權(quán)利要求所述的用于冗余系統(tǒng)的應(yīng)用控制裝置，其 特征在于所述切換控制邏輯電路包括第一異或門、第二異或門、第三異或門、D型 觸發(fā)器，所述切換控制邏輯電路的第三、五、七輸入端與第一異或門相連，所述切換 控制邏輯電路的第四、六、八輸入端與第二異或門相連，所述切換控制邏輯電路的第 一、二輸入端、第一異或門輸出端、第二異或門輸出端、電源切換控制模塊的輸出端 與第三異或門的輸入端相連，第三異或門的輸出端與所述D型觸發(fā)器相連，所述D型觸發(fā)器的D引腳與^引腳相連，所述D型觸發(fā)器的Q引腳引出所述切換控制邏輯電路的輸出端。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于冗余系統(tǒng)的應(yīng)用控制裝置，其特征在于所述電源切換控制模塊包括第一電源開關(guān)、第二電源開關(guān)、繼電器，所述第一電源模塊的輸出端與所述第一電源開關(guān)的輸入端相連，所述第一電源開關(guān)輸出端與所述繼電器的第一 觸點相連，所述第二電源模塊的輸出端與所述第二電源開關(guān)的輸入端相連，所述第二 電源開關(guān)輸出端與所述繼電器的第二觸點相連，所述繼電器的輸入端引出電源切換控 制模塊的輸出端。
專利摘要本實用新型涉及一種用于冗余系統(tǒng)的應(yīng)用控制裝置，其特征在于包括第一主控單元、第二主控單元、第一電源模塊、第二電源模塊以及一切換控制模塊，所述的切換控制模塊包括有電源切換控制模塊、系統(tǒng)軟切換模塊、系統(tǒng)硬切換模塊、切換控制邏輯電路，第一電源模塊、第二電源模塊的輸出端均與電源切換模塊的輸入端相連，電源切換模塊的輸出端與切換控制邏輯電路相連，第一主控單元、第二主控單元、系統(tǒng)硬切換模塊、系統(tǒng)軟切換模塊均與切換控制邏輯電路相連。本實用新型在同一個用于冗余系統(tǒng)的應(yīng)用控制裝置中同時冗余配置了主控單元和電源模塊，并且主控單元的切換不僅可以通過系統(tǒng)硬切換模塊人工手動切換并且還可以通過設(shè)有一定軟件切換條件的系統(tǒng)軟切換模塊來啟動切換。
文檔編號G05B9/03GK201163348SQ200720076949
公開日2008年12月10日 申請日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
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