專利名稱：工控機熱備份的切換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種工控機熱備份的切換系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
工控機的安全運行對整個工控系統(tǒng)來說至關(guān)重要，對于出現(xiàn)工控機突然擋機或者突然掉電的狀況時，后果是不堪設(shè)想的，但是現(xiàn)有技術(shù)中缺少一個補救措施。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有的技術(shù)中缺少對于工控機突發(fā)狀況的補救措施的技術(shù)問題，本實用新型提供一種工控機熱備份的切換系統(tǒng)。本實用新型的技術(shù)解決方案一種工控機熱備份的切換系統(tǒng)，其特殊之處在于包括擋機自動轉(zhuǎn)換單元U2、外部時鐘單元U4、同步處理單元U5和信號選擇單元 U7 ；所述擋機自動轉(zhuǎn)換單元U2用于檢測1號工控機是否擋機并輸出相應(yīng)的控制信號；所述外部時鐘單元U4的輸出時鐘信號用于控制1號工控機和2號工控機同步工作；所述同步處理單元TO用于將擋機自動轉(zhuǎn)換單元輸出的控制信號與工控機的輸出信號同步；所述信號選擇單元U7根據(jù)擋機自動轉(zhuǎn)換單元輸出的控制信號選擇1號工控機或 2號工控機的輸出信號進(jìn)行輸出。還包括掉電轉(zhuǎn)換單元U3，所述掉電轉(zhuǎn)換單元U3用于控制信號選擇單元U7將掉電后的1號工控機切換至2號工控機輸出。還包括強制轉(zhuǎn)換單元Ul和控制選擇單元TO，所述強制轉(zhuǎn)換單元用于輸出人工選擇信號，所述控制選擇單元U6用于選擇擋機自動轉(zhuǎn)換單元U2輸出的控制信號或強制轉(zhuǎn)換單元Ul的輸出信號并送入信號選擇單元。上述外部時鐘單元U4包括晶振和分頻，所述外部時鐘單元的輸出時鐘信號輸出至1號工控機的定時/計數(shù)板和2號工控機的定時/計數(shù)板，用于控制1號工控機和2號工控機同步工作；所述擋機自動轉(zhuǎn)換單元U2包括非門D3、與門D4和與門D5，所述非門D3的輸入端接1號工控機的定時/計數(shù)板，所述非門D3的輸出端接與門D4的一個輸入端，所述與門D4 的輸出端接與門D5的一個輸入端；所述強制轉(zhuǎn)換單元Ul包括手動開關(guān)Si、非門Dl和非門D2，所述手動開關(guān)的常開觸點接5V，常閉觸點接地，所述手動開關(guān)的另一端同時接非門Dl和非門D2的輸入端，所述非門D2的輸出端接與門D5的另一個輸入端；[0016]所述掉電轉(zhuǎn)換單元U3包括與門D10，所述與門DlO的一個輸入端接1號工控機的電源信號Vccl，另一個輸入端接設(shè)定信號Vcc ；所述同步處理單元U5包括D觸發(fā)器，所述D觸發(fā)器的輸入端接擋機自動轉(zhuǎn)換單元與擋機自動轉(zhuǎn)換單元門D5的輸出端，D觸發(fā)器的時鐘端接外部時鐘單元的輸出時鐘信號；所述控制選擇單元U6包括與非門D6和非門D7，所述與非門D6的一個輸入端接強制轉(zhuǎn)換單元非門Dl的輸出端，另一個輸入端接D觸發(fā)器的輸出端，輸出端接非門D7的輸入端；所述信號選擇單元U7包括與門D8、非門D9、與門D11、與門D12、或門D13，所述與門D8的一個輸入端接控制選擇單元非門D7的輸出端，另一個輸入端接掉電轉(zhuǎn)換單元與門 DlO的輸出端，輸出端分別接非門D9的輸入端以及與門Dll的一個輸入端；所述非門D9的輸出端接與門D12的一個輸入端，所述與門Dll的另一個輸入端接1號工控機的輸出信號， 所述與門D12的另一個輸入端接2號工控機的輸出信號；所述或門D13的一個輸入端接與門D12的輸出端，另一個輸入端接與門D13的輸出端。一種工控機熱備份的切換方法，包括以下步驟1.1信號同步外部時鐘單元的晶振經(jīng)分頻成ΙΚΗζ，分別送給1號工控機的定時/計數(shù)板和2號工控機的定時/計數(shù)板；1.2構(gòu)建仿真看門狗設(shè)定1號工控機定時/計數(shù)板的coimterO計數(shù)器和counter 1計數(shù)器為仿真看門狗組件，其中coimterl計數(shù)器作為喂狗計數(shù)器，counterO計數(shù)器作為狗，counterO計數(shù)器的TC輸出作為看門狗輸出信號；1.3初始化設(shè)定1號工控機定時/計數(shù)板的counterO計數(shù)器初始值為10ms，1號工控機定時 /計數(shù)板的coimterl計數(shù)器初始值為5ms ；1.4擋機切換在系統(tǒng)運行過程中，當(dāng)每個5ms的定時中斷到來時，給1號工控機定時/計數(shù)板的 counterO計數(shù)器寄存10ms、l號工控機定時/計數(shù)板的counterl計數(shù)器寄存5ms，如果TC 輸出寄存值大于等于10ms，則掛起1號工控機，通過硬件看門狗板卡實現(xiàn)1號工控機至2號工控機的切換。還包括掉電切換步驟在系統(tǒng)運行過程中，將1號工控機的電源信號Vccl與設(shè)定信號Vcc進(jìn)行與運算， 當(dāng)1號工控機的電源信號Vccl變?yōu)榈碗娖綍r，運算輸出為低電平，該低電平輸出信號將1 號工控機切換至2號工控機。還包括強制切換步驟在系統(tǒng)運行過程中，當(dāng)手動開關(guān)接通5V高電平信號時，該信號經(jīng)過反向送入同步處理單元，使同步處理單元的輸出信號由高電平變?yōu)榈碗娖?，該低電平輸出信號?號工控機切換至2號工控機。本實用新型所具有的優(yōu)點1、實現(xiàn)雙機熱備份控制在系統(tǒng)運行過程中，當(dāng)1號工控機掛起時，系統(tǒng)在IOms內(nèi)
4切換1號工控機至2號工控機，2號工控機接替控制。2、掉電切換控制在系統(tǒng)運行過程中，當(dāng)1號工控機掉電時，系統(tǒng)在IOms內(nèi)切換1 號工控機至2號工控機，2號工控機接替控制；3、強制控制系統(tǒng)運行前或運行中實現(xiàn)手動強制轉(zhuǎn)換2號工控機控制功能。4、本實用新型通過采用擋機切換、掉電切換以及強制切換的結(jié)合確保了工控機的正常運行。

圖1為本實用新型電路原理示意圖。
具體實施方式
本實用新型工控機熱備份的切換系統(tǒng)，包括用于控制信號選擇單元U7將掉電后的1號工控機切換至2號工控機輸出的強制轉(zhuǎn)換單元U1、用于檢測1號工控機是否擋機并輸出相應(yīng)的控制信號的擋機自動轉(zhuǎn)換單元U2、用于控制信號選擇單元U7將掉電后的1號工控機切換至2號工控機輸出的掉電轉(zhuǎn)換單元U3、用于控制1號工控機和2號工控機同步工作的外部時鐘單元U4、用于將擋機自動轉(zhuǎn)換單元輸出的控制信號與工控機的輸出信號同步的同步處理單元TO、用于選擇擋機自動轉(zhuǎn)換單元U2輸出的控制信號或強制轉(zhuǎn)換單元Ul的輸出信號并送入信號選擇單元的控制選擇單元TO、根據(jù)擋機自動轉(zhuǎn)換單元和強制轉(zhuǎn)換單元輸出的控制信號選擇1號工控機或2號工控機的輸出信號進(jìn)行輸出的信號選擇單元U7 ；外部時鐘單元U4包括晶振和分頻，外部時鐘單元的輸出時鐘信號輸出至1號工控機的定時/計數(shù)板和2號工控機的定時/計數(shù)板，用于控制1號工控機和2號工控機同步工作；擋機自動轉(zhuǎn)換單元U2包括非門D3、與門D4和與門D5，非門D3的輸入端接1號工控機的定時/計數(shù)板，非門D3的輸出端接與門D4的一個輸入端，與門D4的輸出端接與門D5 的一個輸入端；強制轉(zhuǎn)換單元Ul包括手動開關(guān)Si、非門Dl和非門D2，手動開關(guān)的常開觸點接5V，常閉觸點接地，手動開關(guān)的另一端同時接非門Dl和非門D2的輸入端，非門D2的輸出端接與門D5的另一個輸入端；掉電轉(zhuǎn)換單元U3包括與門D10，與門DlO的一個輸入端接1 號工控機的電源信號Vccl，另一個輸入端接設(shè)定信號Vcc ；同步處理單元U5包括D觸發(fā)器， D觸發(fā)器的輸入端接擋機自動轉(zhuǎn)換單元與擋機自動轉(zhuǎn)換單元門D5的輸出端，D觸發(fā)器的時鐘端接外部時鐘單元的輸出時鐘信號；控制選擇單元U6包括與非門D6和非門D7，與非門 D6的一個輸入端接強制轉(zhuǎn)換單元非門Dl的輸出端，另一個輸入端接D觸發(fā)器的輸出端，輸出端接非門D7的輸入端；信號選擇單元U7包括與門D8、非門D9、與門D11、與門D12、或門 D13，與門D8的一個輸入端接控制選擇單元非門D7的輸出端，另一個輸入端接掉電轉(zhuǎn)換單元與門DlO的輸出端，輸出端分別接非門D9的輸入端以及與門Dll的一個輸入端；非門D9 的輸出端接與門D12的一個輸入端，與門Dll的另一個輸入端接1號工控機的輸出信號，與門D12的另一個輸入端接2號工控機的輸出信號；或門D13的一個輸入端接與門D12的輸出端，另一個輸入端接與門D13的輸出端。雙機熱備份控制首先，外部20MHz晶振分頻為ΙΚΗζ，分別輸入1號工控機定時/計數(shù)板；其二，用軟件組合1號工控機定時/計數(shù)板卡的coimterO計數(shù)器和coimterl計數(shù)器為仿真看門狗組件，counterl計數(shù)器作為喂狗計數(shù)器、coimterO計數(shù)器作為狗、coimterO計數(shù)器的TC 輸出端作為看門狗輸出信號；其三，軟件初始化counterO計數(shù)器值為10ms、counterl計數(shù)器值為5ms，在系統(tǒng)運行過程中，當(dāng)每個5ms的定時中斷到來時，給coimterO計數(shù)器寄存值 10ms,counterl計數(shù)器寄存值5ms，正常情況下，TC輸出端輸出為低電平，表示1號工控機正常運行，當(dāng)TC輸出端輸出為高電平時，認(rèn)為1號工控機掛起，實現(xiàn)硬件看門狗板卡的功能， 硬件輯轉(zhuǎn)換電路切換1號工控機控制至2號工控機控制，實現(xiàn)雙機邏輯轉(zhuǎn)換功能。掉電切換控制在系統(tǒng)運行過程中，初始控制權(quán)為1號工控機，電源信號VCCl為高，掉電轉(zhuǎn)換單元的與門DlO的輸出為高，信號選擇單元的與門D8的輸出狀態(tài)取決于控制選擇單元非門D7 的輸出，即看門狗和強制開關(guān)的信號，當(dāng)VCCl為低時，S卩1號工控機掉電，則掉電轉(zhuǎn)換單元的與門DlO輸出為低，此時不管控制選擇單元非門D7的輸出為何值，信號選擇單元的與門 D8輸出均為低，此時1號工控機失能，2號工控機接替控制，從而實現(xiàn)1號工控機掉電、2號工控機接替控制功能。強制控制當(dāng)強制開關(guān)Sl與5V連接時，控制選擇單元與非門輸出為高，非門D7的輸出為低， 此時1號工控機失能，2號工控機強制接替控制功能。
權(quán)利要求1.一種工控機熱備份的切換系統(tǒng)，其特征在于包括擋機自動轉(zhuǎn)換單元(U2)、外部時鐘單元(U4)、同步處理單元(U5)和信號選擇單元(U7)； 所述擋機自動轉(zhuǎn)換單元(U2)用于檢測1號工控機是否擋機并輸出相應(yīng)的控制信號； 所述外部時鐘單元(U4)的輸出時鐘信號用于控制1號工控機和2號工控機同步工作； 所述同步處理單元(冊)用于將擋機自動轉(zhuǎn)換單元輸出的控制信號與工控機的輸出信號同步；所述信號選擇單元(U7)根據(jù)擋機自動轉(zhuǎn)換單元輸出的控制信號選擇1號工控機或2 號工控機的輸出信號進(jìn)行輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工控機熱備份的切換系統(tǒng)，其特征在于還包括掉電轉(zhuǎn)換單元(U3)，所述掉電轉(zhuǎn)換單元(TO)用于控制信號選擇單元(U7)將掉電后的1號工控機切換至2號工控機輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工控機熱備份的切換系統(tǒng)，其特征在于還包括強制轉(zhuǎn)換單元(Ul)和控制選擇單元(TO)，所述強制轉(zhuǎn)換單元用于輸出人工選擇信號，所述控制選擇單元(U6)用于選擇擋機自動轉(zhuǎn)換單元(似)輸出的控制信號或強制轉(zhuǎn)換單元(Ul)的輸出信號并送入信號選擇單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工控機熱備份的切換系統(tǒng)，其特征在于所述外部時鐘單元(U4)包括晶振和分頻，所述外部時鐘單元的輸出時鐘信號輸出至1 號工控機的定時/計數(shù)板和2號工控機的定時/計數(shù)板，用于控制1號工控機和2號工控機同步工作；所述擋機自動轉(zhuǎn)換單元(U2)包括非門(D3)、與門(D4)和與門(D5)，所述非門(D3)的輸入端接1號工控機的定時/計數(shù)板，所述非門(D!3)的輸出端接與門(D4)的一個輸入端， 所述與門(D4)的輸出端接與門(D5)的一個輸入端；所述強制轉(zhuǎn)換單元(Ul)包括手動開關(guān)(Si)、非門(Dl)和非門(D2)，所述手動開關(guān)的常開觸點接5V，常閉觸點接地，所述手動開關(guān)的另一端同時接非門(Dl)和非門(皿)的輸入端，所述非門(D2)的輸出端接與門(D5)的另一個輸入端；所述掉電轉(zhuǎn)換單元(U； )包括與門(DlO)，所述與門(DlO)的一個輸入端接1號工控機的電源信號Vccl，另一個輸入端接設(shè)定信號Vcc ；所述同步處理單元(冊)包括D觸發(fā)器，所述D觸發(fā)器的輸入端接擋機自動轉(zhuǎn)換單元與擋機自動轉(zhuǎn)換單元門(D5)的輸出端，D觸發(fā)器的時鐘端接外部時鐘單元的輸出時鐘信號； 所述控制選擇單元(U6)包括與非門(D6)和非門(D7)，所述與非門(D6)的一個輸入端接強制轉(zhuǎn)換單元非門(Dl)的輸出端，另一個輸入端接D觸發(fā)器的輸出端，輸出端接非門 (D7)的輸入端；所述信號選擇單元(U7)包括與門(D8)、非門(D9)、與門(D11)、與門(D12)、或門 (D13)，所述與門(D8)的一個輸入端接控制選擇單元非門(D7)的輸出端，另一個輸入端接掉電轉(zhuǎn)換單元與門(DlO)的輸出端，輸出端分別接非門(D9)的輸入端以及與門(Dll)的一個輸入端；所述非門(D9)的輸出端接與門(D12)的一個輸入端，所述與門(Dll)的另一個輸入端接1號工控機的輸出信號，所述與門(D12)的另一個輸入端接2號工控機的輸出信號；所述或門(D13)的一個輸入端接與門(D12)的輸出端，另一個輸入端接與門(D13)的輸出端。
專利摘要本實用新型涉及工控機熱備份的切換系統(tǒng)，包括擋機自動轉(zhuǎn)換單元、外部時鐘單元、同步處理單元和信號選擇單元；擋機自動轉(zhuǎn)換單元用于檢測1號工控機是否擋機并輸出相應(yīng)的控制信號；外部時鐘單元的輸出時鐘信號用于控制1號工控機和2號工控機同步工作；同步處理單元用于將擋機自動轉(zhuǎn)換單元輸出的控制信號與工控機的輸出信號同步；信號選擇單元根據(jù)擋機自動轉(zhuǎn)換單元輸出的控制信號選擇1號工控機或2號工控機的輸出信號進(jìn)行輸出。本實用新型解決了現(xiàn)有的技術(shù)中缺少對于工控機突發(fā)狀況的補救措施的技術(shù)問題，本實用新型實現(xiàn)工控機運行中的雙保險。
文檔編號H04L7/00GK202008589SQ20102069633
公開日2011年10月12日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者唐云龍, 唐品利, 安增勇, 李雙軍, 李聰玲, 許廣柱, 郭寧敏 申請人:西安航天動力試驗技術(shù)研究所