CN103336425A - 一种应用于工业自动化冗余模拟量输出设备的主动放弃式无扰切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种应用于工业自动化冗余模拟量输出设备的主动放弃式无扰切换方法，其特征在于，在双插槽底座上加装通路切换模块，利用通路切换模块对两个插槽上的卡件输入信息进行选择输出。

Description

一种应用于工业自动化冗余模拟量输出设备的主动放弃式无扰切换方法

技术领域

本发明属于通讯技术设备领域，尤其是涉及一种应用于工业自动化冗余模拟量输出设备的主动放弃式无扰切换方法。

背景技术

随着社会的不断发展，人们对生产过程中的安全性越来越关注。特别是冗余概念的发明和使用，使得系统的安全性得到大大的提升。在冗余工业控制系统的模拟量输出方面，更关系到各个执行控制单元，一旦出现跳变或错误，造成不可挽回的后果。采用传统的切换方式，虽然能做到模拟量连续输出，但无法在输出端叠加调制信号。

本发明采用主动放弃式设计方案，能够最短时间以最快的速度实现模拟量输出切换，做到模拟量输出无扰，信号变化连续的特点。并且，本发明采用隔离方式，因此能实现模拟输出量上的调制信号的冗余输出。既能传输调制信号又能实现模拟量无扰输出。

发明内容

为了弥补上述底座在信号输出上的不足，本发明提出一种应用于工业自动化冗余模拟量输出设备的主动放弃式无扰切换方法。

实现上述有益效果的技术方案为，一种应用于工业自动化冗余模拟量输出设备的主动放弃式无扰切换方法，在双插槽底座上加装通路切换模块，利用通路切换模块对两个插槽上的卡件输入信息进行选择输出，其具体方案为，

（1）将底座上的两个插槽标记为a、b插槽，在a、b插槽与底座的输出接口之间串联通路切换模块，通路切换模块分别与a、b插槽和底座输出接口连接；

（2）将a插槽设置为主插槽，b设置为副插槽，通路切换模块在主、副插槽正常情况下，输出主卡槽；

（3）在a、b插槽的输出信号出现异常时，通路切换模块选择将输出信号切换到插槽a或者插槽b。、

本发明设计了一种应用于工业自动化冗余模拟量输出设备的主动放弃式无扰切换方法，采用主，副模式实现冗余通道的输出，但模拟输出卡件（下文简称AO卡件）本身没有主副之分，但底座上具备主副之分。本方法是具备主动放弃功能，因此两个模拟量输出是相互隔离的，支持hart协议冗余，使本发明工作更加稳定，提高寿命。

附图说明

图1为本发明的方法的一种实施例的结构示意图；

图2为图1实施例的通路切换模块的一种结构示意图；

图3为本发明方法另一种实施例的结构示意图；

图4为本发明方法的一种实施例的信号选择示意图；

图5为图1实施例在具体实施过程中一种实施方式的示意图；

图6为图1实施例在具体实施过程中一种实施方式的示意图；

图7为图1实施例在具体实施过程中一种实施方式的示意图；

图8为图1实施例在具体实施过程中一种实施方式的示意图；

图9为图1实施例在具体实施过程中一种实施方式的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

结合图1，本发明的一种实施方式。一种应用于工业自动化冗余模拟量输出设备的主动放弃式无扰切换方法，在双插槽底座上加装通路切换模块，利用通路切换模块对两个插槽上的卡件输入信息进行选择输出，其具体方案为，

（1）将底座上的两个插槽标记为a、b插槽，在a、b插槽与底座的输出接口之间串联通路切换模块，通路切换模块分别与a、b插槽和底座输出接口连接；

（2）将a插槽设置为主插槽，b设置为副插槽，通路切换模块在主、副插槽正常情况下，输出主卡槽；

（3）在a、b插槽的输出信号出现异常时，通路切换模块选择将输出信号切换到插槽a或者插槽b。

本发明设计了一种应用于工业自动化冗余模拟量输出设备的主动放弃式无扰切换方法，采用主，副模式实现冗余通道的输出，但模拟输出卡件（下文简称AO卡件）本身没有主副之分，但底座上具备主副之分。本方法是具备主动放弃功能，因此两个模拟量输出是相互隔离的，支持hart协议冗余。

冗余AO输出方式如图1，底座上具备A，B两个插槽，根据设计逻辑，选择其中一个AO卡件（插在底座插槽上的卡件）输出，而另一个卡件则不输出，物理上是断开的。   此处设计插槽A为主卡位子，插槽B为副卡位子。若AO卡件皆正常的情况下，优先输出插槽A处的卡件（主卡）。若插槽A处的卡件未插入或出现异常(包括CPU死机)，则将输出通道切换至插槽B。若两个插槽皆有错误，则对上报告异常。由上位机进行相关处理。

而本发明首先设计一种适合电流流通的切换通道模块（下文简称通路切换模块），设计如图2，在未上电或者选通信号sel为0的时候，默认将com1与B1接通，com2与B2接通。在上电且sel为1的时候，com1与A1接通，com2与A2接通。为了简明起见，以一个通道作为描述。硬件连接如图3所示，卡件上的选通信号与底座的通路切换模块共同组成了本设计的方法。sel信号是通路切换模块使能信号。若sel没有给出（或没有插入卡件A）时，通路切换模块默认是与右侧接通，即选通卡件B作为输出。而A卡一旦插入，将主动发出sel信号，将通路切换模拨打到左侧，即将通道的输出切换到卡件A。本设计的关键信号sel信号通过图4方式由卡件产生，其中，r1为卡件板载回路检查电阻，通过一个运放OPA将弱小信号放大，并将模拟量用模数转换模块（AD）转换成数字量，在CPU中，通过CMP模块的比较与REF值进行比较，若采样值大于REF，则表示有效。最终的sel信号输出是由喂狗信号（watchDog）、错误信号（err）及比较值都正确的情况下，输出sel信号。使得外部通道切换至插槽A。

因此将sel信号引入插槽A，并与卡件的上的CPLD的IO口相连。卡件A插入插槽A后根据选通判断，输出sel为1，强制将通道切换至主通道A。根据通路切换模块的上述原理以及结合选通逻辑，设计了满足以下各种情况的通路：

情况一：未接入任何卡件下的状态，如图5在未接入任何卡件的情况下AO无输出，通路切换模块默认接通插槽B的通道。

情况二：单独插入B卡后根据选通逻辑设计，如图6，卡件B检测各种状态后，输出sel信号，由于通路切换模块的sel信号没有接入插槽B，故通路切换模块不动作，仍旧保持插槽B的选通通路。

情况三：单独插入A卡，且A卡检查正常，如图7，根据选通逻辑设计，卡件A检测各种状态后，输出sel信号，由于通路切换模块的sel信号已接入插槽A，故通路切换模块动作，将通路切换至插槽A的通道。完成了主插槽输出的原理。

情况四：若两个卡同时插入，且皆正常工作的情况下如图8，由于通路切换模块的选通信号sel有卡件A发出，故此时通路切换模块切换至右侧，即接入插槽A的通路作为输出。实心箭头表示AO输出回路，空心箭头表示插槽B上的卡件B接入模拟负载，并进行回路检查。

情况五：若在上述情况四下，卡件A出现异常，则sel信号无效，自动切换成图9方式：此时进入卡件B为输出卡件，卡件A为坏卡件。

情况六：若情况五的状态下，卡件A检查又正确的情况下，则工作状态又可以切换到情况四的状态。

情况七：若选通卡件A异常，切换至卡件B后，卡件A恢复正常，通过r1检测，表明是外接线路问题，此时选通逻辑可以判定是外接负载问题，向上汇报此错误

以上所述，为本发明的较佳实施案例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (1)

1.一种应用于工业自动化冗余模拟量输出设备的主动放弃式无扰切换方法，其特征在于，在双插槽底座上加装通路切换模块，利用通路切换模块对两个插槽上的卡件输入信息进行选择输出，其具体方案为，

（1）将底座上的两个插槽标记为a、b插槽，在a、b插槽与底座的输出接口之间串联通路切换模块，通路切换模块分别与a、b插槽和底座输出接口连接；

（2）将a插槽设置为主插槽，b设置为副插槽，通路切换模块在主、副插槽正常情况下，输出主卡槽；

（3）在a、b插槽的输出信号出现异常时，通路切换模块选择将输出信号切换到插槽a或者插槽b。

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