CN107942645B - 控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制系统，包括控制设备、通信接口设备、执行设备、第一通道、第二通道、第三通道、第四通道、第五通道、第六通道，执行设备包括第一执行单元和第二执行单元，其中，第一通道与控制设备、通信接口设备分别连接；第二通道与控制设备、通信接口设备分别连接；第三通道与控制设备、通信接口设备分别连接；第四通道与控制设备、通信接口设备分别连接；第五通道与通信接口设备、第一执行单元、第二执行单元分别连接；并且第六通道与通信接口设备、第一执行单元、第二执行单元分别连接。

Description

控制系统

技术领域

本发明涉及一种控制系统，尤其涉及一种能够保障控制命令和数据可靠传输的控制系统。

背景技术

实践中，为了提高控制系统或通信系统的数据传输可靠性，通常采用双系热备系统或双系热备机技术。在双系热备系统中，通信接口设备分为主机和备机，正常情况下主机处于工作状态，备机处于热备状态，当主机故障时，备机切换成主机进行工作。该方案要求主机、备机之间进行同步和实时通信，如果主机功能异常，而正常发送心跳帧，则备机无法获知当前的异常状况。同时，单机故障后若切换机制失灵，则会导致无主机工作，造成系统故障。因此实践中需要设计一种既能够克服双系热备机的上述缺陷，还能够提高系统的可靠性的控制系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大体上消除了由于现有技术的限制和缺陷所导致的一个或多个问题的控制系统。

根据本发明的一个方面，提供一种控制系统，包括控制设备、通信接口设备、执行设备、第一通道、第二通道、第三通道、第四通道、第五通道、第六通道，所述执行设备包括第一执行单元和第二执行单元，其中，所述第一通道与所述控制设备、所述通信接口设备分别连接；所述第二通道与所述控制设备、所述通信接口设备分别连接；所述第三通道与所述控制设备、所述通信接口设备分别连接；所述第四通道与所述控制设备、所述通信接口设备分别连接；所述第五通道与所述通信接口设备、所述第一执行单元、所述第二执行单元分别连接；并且所述第六通道与所述通信接口设备、所述第一执行单元、所述第二执行单元分别连接。

由此可见，根据本发明的控制系统不仅可以在通信接口设备与控制设备之间实现控制命令冗余和数据冗余，还可以在通信接口设备与执行设备之间实现控制命令冗余和数据冗余，从而摆脱了现有技术中双系热备机的限制，并且提高了控制系统的可用性和可靠性。

应理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述两者都是示例性的，并且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。除非明确指出，否则附图不应视为按比例绘制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同组件或步骤。在附图中：

图1是示出根据本发明的控制系统的总体配置的示图；

图2是示出根据本发明的控制系统的一优选实施例的配置的示图；

图3是示出根据本发明的控制系统的另一优选实施例的配置的示图；以及

图4是示出根据本发明的控制系统的再一优选实施例的配置的示图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本文所描述的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。在本说明书和附图中，将采用相同的附图标记表示大体上相同的元素和功能，且将省略对这些元素和功能的重复性说明。此外，为了清楚和简洁，可以省略对于本领域所熟知的功能和构造的说明。

首先参照图1对根据本发明的控制系统进行详细说明。图1所述的控制系统应用非常广泛，实践中，所述控制系统可以是计算机系统、通信系统、数据库系统、自动控制系统、调度集中控制(CTC)系统、无线闭塞中心(RBC)系统、列车自动防护(ATP)系统等。

此外，本发明的控制系统还可以以子系统的形式应用在上述各类系统中。例如，本发明的控制系统是调度集中控制系统中的一个子系统，例如，进路错办报警系统，其用于对列车进路进行检查，当出现进路误办或错办情形时进行报警。

虽然上文示例性示出了本发明的控制系统的实例及其应用，然而本发明并不限于此。本领域技术人员可以根据本领域的现有技术应用和实际情况对本发明的控制系统的实例和具体应用进行选择，只要能够实现本发明的原理即可。下文中为了便于说明，将以调度集中系统作为所述控制系统的实例进行描述。

如图1中所示，根据本发明的控制系统包括：控制设备1、通信接口设备2、执行设备3、第一通道A、第二通道B、第三通道C、第四通道D、第五通道E、第六通道F，执行设备3包括第一执行单元31和第二执行单元32，其中，第一通道A与控制设备1、通信接口设备2分别连接；第二通道B与控制设备1、通信接口设备2分别连接；第三通道C与控制设备1、通信接口设备2分别连接；第四通道E与控制设备1、通信接口设备2分别连接；第五通道E与通信接口设备2、第一执行单元31、第二执行单元32分别连接；并且，第六通道F与通信接口设备2、第一执行单元31、第二执行单元32分别连接。

图1示出了第一通道A至第四通道D与控制设备1和通信接口设备2的连接关系。图1还示出了第五通道E、第六通道F与通信接口设备2和执行设备3的连接关系。

具体而言，第一通道A与控制设备1的第一端口、通信接口设备2的第一端口分别连接；第二通道B与控制设备1的第二端口、通信接口设备2的第二端口分别连接；第三通道C与控制设备1的第三端口、通信接口设备2的第三端口分别连接；第四通道D与控制设备1的第四端口、通信接口设备2的第四端口分别连接。

第五通道E与通信接口设备2的第五端口、第一执行单元31的第一端口、第二执行单元32的第一端口分别连接；第六通道F与通信接口设备2的第六端口、第一执行单元31的第二端口、第二执行单元32的第二的端口分别连接。

控制设备1能够运算并发出控制命令。如图1中所示，控制设备1能够运算并生成控制命令，并且通过第一通道A至第四通道D向通信接口设备2发送所生成的控制命令。控制设备1还能够接收数据并进行运算。如图1中所示，控制设备1能够通过第一通道A至第四通道D接收来自通信接口设备2的数据并进行运算。

控制设备1可以由诸如CPU、GPU这样的微型芯片或微型处理器来实现。控制设备1也可以由多个芯片组成的芯片组来实现。控制设备1还可以由诸如天河一号、IBM公司Z系列这样的大型机或巨型机来实现。随着云端计算的快速发展，控制设备1还可以由云计算机、云端处理器等来实现。

虽然上文示例性示出了控制设备1的实例，然而本发明的控制设备1并不限于上述各个实例，本领域技术人员可以根据本领域技术的发展来对控制设备1的实现方式进行选择，只要能够实现本发明所载明的控制设备1的原理即可。

通信接口设备2能够接收并发送控制设备1所发出的控制命令。如图1中所示，通信接口设备2能够通过第一通道A至第四通道D接收来自控制设备1的控制命令，并且将该控制命令通过第五通道E和第六通道F向执行设备3发送(即下达控制命令)。通信接口设备2还能够接收并发送数据。如图1中所示，通信接口设备2能够通过第五通道E和第六通道F接收数据并且将该数据通过第一通道A至第四通道D向控制设备1发送(即上传数据)。

根据接口规范、工作方式、传输速率、传输距离等参数的不同，通信接口设备2的实现方式也不同。例如，通信接口设备2可以是IEEE1394接口、PCI-e接口、USB接口、CoaXPress接口、SPI接口、I2C接口等。

通信接口设备2可以是单个单一类型的接口，例如单个USB接口、单个IEEE1394接口。通信接口设备2还可以是多个单一类型的接口，例如多个USB接口、多个PCI-e接口。通信接口设备2还可以是多种类型接口的组合，例如IEEE1394接口与USB接口的组合。

虽然上文示例性示出了通信接口设备2的若干实例，然而本发明并不限于此，本领域技术人员可以根据通信接口领域的已知技术以及该领域未来研发出的新技术来对本发明的通信接口设备2的实现方式进行选择，只要能够实现本发明的通信接口设备2的原理即可。

执行设备3能够接收控制命令并执行。如图1中所示，执行设备3能够通过第五通道E和第六通道F接收控制命令并执行。执行设备3还能够生成并发送数据。如图1中所示，执行设备3能够生成数据，并通过第五通道E和第六通道F向通信接口设备2发送该数据。

执行设备3可以是计算机系统的外围设备，例如，显示器、键盘、硬盘等。执行设备3还可以是列车的车载控制设备，例如车载速度控制设备、车载照明设备等。执行设备3还可以是轨旁设备，例如信号采集器、道岔控制器、信号灯控制器等。

虽然上文示例性示出了执行设备3的若干实例，然而本发明并不限于此，本领域技术人员可以根据本发明的控制系统的实际应用情况对执行设备3的实现方式进行选择，只要能够实现本发明的原理即可。

执行设备3包括第一执行单元31和第二执行单元32。第一执行单元31和第二执行单元32能够完成相同的执行命令，并且生成相同的数据，并且向通信接口设备2发送数据。

优选地，第一执行单元31是执行设备主机，并且第二执行单元32是执行设备并机。也就是说，第一执行单元31和第二执行单元32可以分别视为执行设备3中的主机和并机。二者实现了所述控制系统的数据冗余。即，通过设置第一执行单元31和第二执行单元32，当其中一个执行单元出现故障时，另一个执行单元仍然可以完成执行命令并生成数据，由此提高了本发明的控制系统的可用性和可靠性。

第一执行单元31和第二执行单元32所生成的数据可以以数据包的形式进行传输。例如，如图1中所示，假定第一执行单元31生成数据包X并且第二执行单元32生成数据包Y，则第一执行单元31通过其第一端口向第五通道E提供数据包X，并且通过其第二端口向第六通道F提供数据包X；第二执行单元32通过其第一端口向第五通道E提供数据包Y，并且通过其第二端口向第六通道F提供数据包Y。因此，通信接口设备2在其第五端口接收到数据包X和数据包Y，并且在其第六端口接收到数据包X和数据包Y。

通信接口设备2对这四个数据包(两个数据包X、两个数据包Y)可以采用不同的处理方式。

第一种处理方式是通信接口设备2将这四个数据包分别通过第一通道A至第四通道D发送至控制设备1。例如，通信接口设备2通过其第一端口发送第一个数据包X；通过其第二端口发送第二个数据包X；通过其第三端口发送第一个数据包Y；通过其第四端口发送第二个数据包Y。在该情形中，控制设备1通过第一通道A至第四通道D接收到这四个数据包，然后控制设备1再对这四个数据包进行冗余处理(下文详细描述)。

第二种处理方式是通信接口设备2将这四个数据包进行过滤，仅留下其中两个数据包并将这两个数据包通过第一通道A至第四通道D提供给控制设备1。例如，通信接口设备2留下了第五端口接收到的数据包X和数据包Y，并且将该数据包X通过第一通道A和第二通道B分别提供给控制设备1，并且将该数据包Y通过第三通道C和第四通道D分别提供给控制设备1。因此，控制设备1最终通过第一通道A和第二通道B分别获得一个数据包X，并且通过第三通道C和第四通道D分别获得一个数据包Y。也就是说，控制设备1分别获得了来自第一执行单元31的两个数据包X以及来自第二执行单元32的两个数据包Y。之后，控制设备1可以对这四个数据包进行冗余处理。

第一通道A至第六通道F中任何一个通道均可以由总线来实现。可以根据总线标准、I/O配置、传输的数据类型、通信接口设备的类型等来选择总线的实现方式。例如，所述总线可以是PCI总线、ISA总线、USB总线等。虽然上文示例性示出了第一通道A至第六通道F由总线实现的若干实例，然而本发明并不限于此，本领域技术人员可以采用总线领域已知的现有技术或者未来发展出的新技术来对总线实现方式进行改进和选择，只要能够实现本发明的第一通道A至第六通道F的原理即可。

第一通道A至第六通道F中的任何一个通道均可以由光纤来实现。可以根据光纤标准、传输距离、通信接口设备的类型等来选择光纤的实现方式。例如，所述光纤可以是多模光纤、单模光纤、色散位移光纤等。虽然上文示例性示出了第一通道A至第六通道F由光纤实现的若干实例，然而本发明并不限于此，本领域技术人员可以采用光纤领域已知的现有技术或者未来发展出的新技术来对光纤实现方式进行改进和选择，只要能够实现本发明的第一通道A至第六通道F的原理即可。

第一通道A至第六通道F中的任何一个通道均可以由无线传输方式来实现。也就是说，第一通道A至第六通道F可以不像上文总线和光纤那样通过硬件线路来实现，而是通过无线传输的方式来实现数据和控制命令的发送和接收。相应地，采用无线传输方式的通道在对应的控制设备1、通信接口设备2和/或执行设备3的相应的端口处应设置无线传输单元，以便完成设备之间的控制命令和/或数据的传输。

例如，如果第一通道A采用无线传输方式，则第一通道A在控制设备1的第一端口处设有第一无线传输单元，并且在通信接口设备2的第一端口处设有第二无线传输单元，所述第一无线传输单元和所述第二无线传输单元通过密码或通信握手方式来实现匹配，以便保证数据和/或控制命令的传输准确性和保密性。同理，如果第一通道B采用无线传输方式，则第一通道B在控制设备1的第二端口处设置有第三无线传输单元，并且在通信接口设备2的第二端口处设置有第四无线传输单元，所述第三无线传输单元和所述第四无线传输单元通过密码或通信握手方式来实现匹配，以便保证数据和/或控制命令传输准确性和保密性。

虽然上文示例性示出了由总线、光纤、无线传输三种方式来实现第一通道A至第六通道F，然而本发明并不限于此，本领域技术人员还可以根据数据传输领域已知的现有技术或未来发展出的新技术来对本发明的各个通道的实现方式进行选择，只要能够实现本发明的原理即可。

另外，第一通道A至第六通道F这六个通道并不必须要统一由一种实现方式来实现。例如，第一通道A和第二通道B两者采用总线来实现，第三通道C和第四通道D两者由无线传输方式来实现。再例如，第一通道A由总线来实现，第二通道B由光纤来实现，第三通道C和第四通道D由无线传输方式来实现。通过采用不同实现方式的组合来实现第一通道A至第六通道F，当其中一种实现方式的通道出现故障时，另一种实现方式的通道仍然可以保障系统的正常工作。例如，第一通道A和第二通道B采用总线来实现，第三通道C和第四通道D采用无线传输来实现。如果第三通道C和第四通道D的无线信号被干扰，则控制设备1与通信接口设备2之间仍然可以通过总线进行控制命令的下达和数据的上传。

虽然上文示例性示出了通过不同方式来分别实现第一通道A至第六通道F的情形，然而本发明并不限于此，本领域技术人员可以根据实际需要来对第一通道A至第六通道F的实现方式进行选择和组合，只要能够实现本发明的原理即可。

如图1中所示，第一执行单元31、第二执行单元32、第一通道A至第四通道D、第五通道E至第六通道F共同实现了数据冗余。也就是说，这些组件共同实现了上传的数据冗余，当两个执行单元中任一方发生故障时，另一方可以继续保障数据的上传；当第一通道A至第四通道D中的任一条(或者任意两条、或者任意三条)发生故障时，其它通道可以继续保障数据的上传；当第五通道E和第六通道F中的任一条发生故障时，另一通道可以继续保障数据的上传，从而提高了系统的可用性和数据传输的可靠性。例如，假设第五通道E发生故障，那么通信接口设备2仍然可以通过第六通道F接收到来自第一执行单元31的数据包X和第二执行单元32的数据包Y，然后再通过第一通道A至第四通道D将数据包X和数据包Y分别提供给控制设备1(在该情形中，控制设备1能够接收到四个数据包，其中包括两个数据包X和两个数据包Y)。

如图1中所示，第一通道A至第四通道D、第五通道E至第六通道F共同实现了控制命令冗余。也就是说，这些组件共同实现了下达的控制命令冗余，当第一通道A至第四通道D中的任一条(或者任意两条、或者任意三条)发生故障时，其它通道可以继续保障控制命令的下达；当第五通道E和第六通道F中的任一条发生故障时，另一通道可以继续保障控制命令的下达，从而提高了系统的可用性和控制命令传输的可靠性。例如，假设第五通道E发生故障，则通信接口设备2仍然可以通过第六通道F将控制命令分别发送至第一执行单元31和第二执行单元32。

由此可见，上文所述的数据冗余和控制命令冗余共同保障了所述控制系统中数据和控制命令的传输，从而提高了系统的可用性和可靠性。

下面参照图2对本发明的控制系统的优选实施例进行详细说明。图2是示出根据本发明的控制系统的一优选实施例的配置的示图。

如图2中所示，根据本发明的控制系统，优选地，控制设备1包括第一控制单元11和第二控制单元12，其中，第一通道A和第三通道C分别与第一控制单元11连接；并且第二通道B和第四通道D分别与第二控制单元12连接。

具体而言，第一通道A与第一控制单元11的第一端口连接；第三通道C与第一控制单元11的第二端口连接；第二通道B与第二控制单元12的第一端口连接；第四通道D与第二控制单元12的第二端口连接。

该优选实施例与上文参照图1所描述的控制系统的区别在于如下两方面：一方面是控制设备1包括第一控制单元11和第二控制单元12；另一方面是第一通道A至第四通道D与控制设备1的连接关系。

在本实施例中，第一通道A和第三通道C分别能够将来自第一控制单元11的控制命令提供给通信接口设备2；第二通道B和第四通道D分别能够将来自第二控制单元12的控制命令提供给通信接口设备2。第一通道A和第三通道C分别能够将来自通信接口设备2的数据提供给第一控制单元11；第二通道B和第四通道D分别能够将来自通信接口设备2的数据提供给第二控制单元12。

第一控制单元11和第二控制单元12能够处理相同的数据并且生成相同的命令。也就是说，第一控制单元11和第二控制单元12能够各自运算并各自生成相同的控制命令，并且将所生成的控制命令分别提供给对应的通道。第一控制单元11和第二控制单元12还能够各自接收数据并进行运算。因此，也可在一定程度上将第一控制单元11和第二控制单元12二者的关系视为控制设备1中的主机和并机的关系。因此，第一控制单元11和第二控制单元12两者与第一执行单元31和第二执行单元32共同实现了本发明所述的控制系统的数据冗余和控制命令冗余，从而提高了所述控制系统的可用性和可靠性。

此外，在该优选实施例中，通信接口设备2、执行设备3、第五通道E、第六通道F与上文参照图1所述的对应组件相同或相似，这里不再赘述。第五通道E和第六通道F的实现方式也与上文参照图1所描述的相似，此处也不再赘述。

此外，在该优选实施例中，第一控制单元11能够对来自第一执行单元31和第二执行单元32的数据进行冗余处理；以及第二控制单元12能够对来自第一执行单元31和第二执行单元32的数据进行冗余处理。

具体而言，假定第一执行单元31生成数据包X，第二执行单元32生成数据包Y，其中，第一执行单元31通过第五通道E和第六通道F分别将数据包X提供给通信接口设备2，第二执行单元32通过第五通道E和第六通道F分别将数据包Y提供给通信接口设备2，因此通信接口设备2共计接收到两个数据包X和两个数据包Y。假定通信接口设备2采用上文所述的第一种处理方式(即不对数据包进行过滤处理)，通过第一通道A和第二通道B将数据包X分别发送至第一控制单元11和第二控制单元12，通过第三通道C和第四通道D将数据包Y分别发送至第一控制单元11和第二控制单元12。那么在该情形中，第一控制单元11接收到数据包X和数据包Y，第二控制单元12接收到数据包X和数据包Y。第一控制单元11能够首先判断第一执行单元31提供的数据包X与第二执行单元32提供的数据包Y是否一致，如果一致，则对两者中任意一者提供的数据进行运算，即相当于在第一执行单元31提供的数据和第二执行单元32提供的数据两者中选择一者，而舍弃另一者。同样的原理也适用于第二控制单元12。

在第一控制单元11和第二控制单元12各自进行运算之后，控制设备1能够对第一控制单元11的运算结果与第二控制单元12的运算结果进行比较，如果二者的运算结果一致，则可以将二者中任意一者的运算结果作为最终的运算结果进行输出或操作。

与上文参照图1所描述的相似，在本优选实施例中，通信接口设备2也可以对来自执行设备3的多个数据包进行不同的处理。

第一种处理方式，如上文所述的，通信接口设备2不对数据包进行过滤处理，而是通过第一通道A将接收到的一个数据包X提供给第一控制单元11，通过第二通道B将接收到的另一个数据包X提供给第二控制单元12，通过第三通道C将接收到的一个数据包Y提供给第一控制单元11，通过第四通道D将接收到的另一个数据包Y提供给第二控制单元12。在该情形中，第一控制单元11接收到一组数据包，即数据包X和数据包Y，并且第二控制单元12也接收到一组数据包，即数据包X和数据包Y。

另一种处理方式是通信接口设备2将接收到的四个数据包(共计两组，每组包括一个数据包X和一个数据包Y)进行过滤，仅留下其中一组数据包(即数据包X和数据包Y)并将这组数据包通过第一通道A至第四通道D提供给第一控制单元11和第二控制单元12。例如，通信接口设备2留下了第一组数据包，并且将第一组数据包中的数据包X通过第一通道A提供给第一控制单元11，通过第二通道B提供给第二控制单元12；并且将第一组数据包中的数据包Y通过第三通道C提供给第一控制单元11，通过第四通道D提供给第二控制单元12。

下面参照图3对本发明的控制系统的另一优选实施例来进行详细说明。图3是示出根据本发明的控制系统的另一优选实施例的配置的示图。

如图3中所示，根据本发明的控制系统，优选地，通信接口设备2包括第一通信接口单元21和第二通信接口单元22，其中，第一通道A和第二通道B分别与第一通信接口单元21连接；第三通道C和第四通道D分别与第二通信接口单元22连接；第五通道E和所述第六通道F分别与第一通信接口单元21连接；并且第五通道E和第六通道F分别与第二通信接口单元22连接。

具体而言，第一通道A与第一通信接口单元21的第一端口连接；第二通道B与第一通信接口单元21的第二端口连接；第三通道C与第二通信接口单元22的第一端口连接；第四通道D与第二通信接口单元22的第二端口连接；第五通道E与第一通信接口单元21的第三端口连接；第六通道F与第一通信接口单元21的第四端口连接；第五通道E与第二通信接口单元22的第三端口连接；第六通道F与第二通信接口单元22的第四端口连接。

该优选实施例与上文参照图1所描述的控制系统的区别在于如下两方面：一方面是通信接口设备2包括第一通信接口单元21和第二通信接口单元22；另一方面是第一通道A至第六通道F与通信接口设备2的连接关系。

在本实施例中，第一通道A和第二通道B分别能够将来自控制设备1的控制命令提供给第一通信接口单元21；第三通道C和第四通道D分别能够将来自控制设备1的控制命令提供给第二通信接口单元22。相应地，第一通道A和第二通道B分别能够将来自第一通信接口单元21的数据提供给控制设备1；第三通道C和第四通道D分别能够将来自第二通信接口单元22的数据提供给控制设备1。

第五通道E能够将来自第一通信接口单元21的控制命令分别提供给第一执行单元31和第二执行单元32；第六通道F能够将来自第一通信接口单元21的控制命令分别提供给第一执行单元31和第二执行单元32；第五通道E能够将来自第二通信接口单元22的控制命令分别提供给第一执行单元31和第二执行单元32；第六通道F能够将来自第二通信接口单元22的控制命令分别提供给第一执行单元31和第二执行单元32。相应地，第五通道E能够将来自第一执行单元31的数据分别提供给第一通信接口单元21和第二通信接口单元22；第六通道F能够将来自第一执行单元31的数据分别提供给第一通信接口单元21和第二通信接口单元22；第五通道E能够将来自第二执行单元32的数据分别提供给第一通信接口单元21和第二通信接口单元22；第六通道F能够将来自第二执行单元32的数据分别提供给第一通信接口单元21和第二通信接口单元22。

由此可见，在本实施例中，第一通信接口单元21和第二通信接口单元22与第一执行单元31、第二执行单元32、第一通道A至第四通道D、第五通道E至第六通道F共同实现了数据冗余和控制命令冗余，特别是第五通道E和第六通道F在通信接口设备2与执行设备3之间形成了双通道冗余。因此，在第一通信接口单元21和第二通信接口单元22中任意一方发生故障时，另一方可以继续保障控制命令的下达(从控制设备1至执行设备3)和数据的上传(从执行设备3至控制设备1)，从而提高了所述控制系统的可用性和数据传输的可靠性。同理，如果第五通道E和第六通道F中的任一条发生故障时，另一通道可以继续保障控制命令的下达和数据的上传，从而提高了系统的可用性和控制命令传输的可靠性。

此外，在该优选实施例中，控制设备1和执行设备3与上文参照图1所述的对应组件相同或相似，这里不再赘述。第一通道A至第六通道F的实现方式也与上文参照图1所描述的相似，此处不再赘述。

此外，在该优选实施例中，控制设备1能够对来自第一执行单元31和第二执行单元32的数据进行冗余处理。

具体而言，控制设备1能够首先判断第一执行单元31提供的数据与第二执行单元32提供的数据是否一致，如果一致，则对两者中任意一者提供的数据进行运算(即，相当于在第一执行单元31提供的数据和第二执行单元32提供的数据两者中选择一者，而舍弃另一者)，并将运算结果作为最终的运算结果进行输出或操作。

例如，在本优选实施例中，第一执行单元31生成数据包X，并且将数据包X通过第五通道E分别提供给第一通信接口单元21和第二通信接口单元22，并且将数据包X通过第六通道F分别提供给第一通信接口单元21和第二通信接口单元22。同理，第二执行单元32生成数据包Y，并且将数据包Y通过第五通道E分别提供给第一通信接口单元21和第二通信接口单元22，并且将数据包Y通过第六通道F分别提供给第一通信接口单元21和第二通信接口单元22。在该情形中，第一通信接口单元21在第三端口处接收到第一组数据包(即数据包X和数据包Y)；第一通信接口单元21在第四端口处接收到第二组数据包(即数据包X和数据包Y)；第二通信接口单元22在第三端口处接收到第一组数据包(即数据包X和数据包Y)；第二通信接口单元22在第四端口处接收到第二组数据包(即数据包X和数据包Y)。

第一通信接口单元21和第二通信接口单元22可以对各自接收到的两组数据包进行不同的处理。

第一种处理方式是，第一通信接口单元21将第一组数据包通过第一通道A提供给控制设备1，并且将第二组数据包通过第二通道B提供给控制设备1；第二通信接口单元22将第一组数据包通过第三通道C提供给控制设备1，并且将第二组数据包通过第四通道D提供给控制设备1。在该情形中，控制设备1共计接收到四组数据包，然后控制设备1再对这四组数据包进行冗余处理。

第二种处理方式是，第一通信接口单元21对两组数据包先进行过滤，留下其中一组数据包，例如第一组数据包，然后将第一组数据包中的数据包X通过第一通道A提供给控制设备1，并且将第一组数据包中的数据包Y通过第二通道B提供给控制设备1。第二通信接口单元22也进行相同的处理。在该情形中，控制设备1共计接收到两组数据包。然后控制设备1再对这两组数据包进行冗余处理。这种处理方式既能够实现数据冗余，而且减少了通信接口设备2和控制设备1的数据传输量，并且减少了控制设备1的数据处理量。

下面参照图4对根据本发明的控制系统的再一优选实施方式进行详细说明。图4是示出根据本发明的控制系统的再一优选实施例的配置的示图。

如图4中所示，根据本发明的控制系统，优选地，控制设备1包括第一控制单元11和第二控制单元12，通信接口设备2包括第一通信接口单元21和第二通信接口单元22，其中，第一通道A和第三通道C分别与第一控制单元11连接；第二通道B和第四通道D分别与第二控制单元12连接；第一通道A和第二通道B分别与第一通信接口单元21连接；第三通道C和第四通道D分别与第二通信接口单元22连接；第五通道E与第一通信接口单元21、第二通信接口单元22分别连接；并且第六通道F与第一通信接口单元21、第二通信接口单元22分别连接。

具体而言，第一通道A与第一控制单元11的第一端口连接，并且第一通道A与第一通信接口单元21的第一端口连接；第二通道B与第二控制单元21的第一端口连接，并且第二通道B与第一通信接口单元21的第二端口连接；第三通道C与第一控制单元11的第二端口连接，并且第三通道C与第二通信接口单元22的第一端口连接；第四通道D与第二控制单元12的第二端口连接，并且第四通道D与第二通信接口单元22的第二端口连接；第五通道E与第一通信接口单元21的第三端口、第二通信接口单元22的第三端口、第一执行单元31的第一端口、第二执行单元32的第一端口分别连接；并且第六通道F与第一通信接口单元21的第四端口、第二通信接口单元22的第四端口、第一执行单元31的第二端口、第二执行单元32的第二端口分别连接。

由此可见，本实施例与上文参照图2所描述的实施例的区别在于：一是通信接口设备2包括第一通信接口单元21和第二通信接口单元22；二是第一通道A至第六通道F与通信接口设备2的连接关系。

具体而言，优选地，第一通道A能够将来自第一控制单元11的控制命令提供给第一通信接口单元21；第二通道B能够将来自第二控制单元12的控制命令提供给第一通信接口单元21；第三通道C能够将来自第一控制单元11的控制命令提供给第二通信接口单元22；并且第四通道D能够将来自第二控制单元22的控制命令提供给第二通信接口单元22。由此可见，第一控制单元11、第二控制单元12、第一通信接口单元21、第二通信接口单元22、第一通道A至第四通道D共同实现了控制命令冗余。因此，当第一通道A至第四通道D中任意一条通道(或任意两条通道、或任意三条通道)发生故障时，其它通道可以继续保障控制命令的下达，从而提高了系统的可用性和可靠性。当第一控制单元11或第二控制单元12中任意一方发生故障时，另一方可以继续保障控制命令的下达，从而提高了系统的可用性和可靠性。当第一通信接口单元21或第二通信接口单元22中任意一方发生故障时，另一方可以继续保障控制命令的下达，从而提高了系统的可用性和可靠性。

此外，优选地，第一通道A能够将来自第一通信接口单元21的数据提供给第一控制单元11；第二通道B能够将来自第一通信接口单元21的数据提供给第二控制单元12；第三通道C能够将来自第二通信接口单元22的数据提供给所述第一控制单元11；并且第四通道D能够将来自第二通道接口单元22的数据提供给第二控制单元12。由此可见，第一控制单元11、第二控制单元12、第一通信接口单元21、第二通信接口单元22、第一通道A至第四通道D共同实现了数据冗余。因此，当第一通道A至第四通道D中任意一条通道(或任意两条通道、或任意三条通道)发生故障时，其它通道可以继续保障数据的上传，从而提高了系统的可用性和可靠性。当第一控制单元11或第二控制单元12中任意一方发生故障时，另一方可以继续处理上传的数据，从而提高了系统的可用性和可靠性。当第一通信接口单元21或第二通信接口单元22中任意一方发生故障时，另一方可以继续保障数据的上传，从而提高了系统的可用性和可靠性。

优选地，第五通道E能够将来自第一通信接口单元21的控制命令分别提供给第一执行单元31和第二执行单元32；第五通道E能够将来自第二通信接口单元22的控制命令分别提供给第一执行单元31和第二执行单元32；第六通道F能够将来自第一通信接口单元21的控制命令分别提供给第一执行单元31和第二执行单元32；第六通道F能够将来自第二通信接口单元22的控制命令分别提供给第一执行单元31和第二执行单元32。由此可见，第五通道E和第六通道F构成了双通道冗余。因此，当第五通道E和第六通道F中任意一方发生故障时，另一方可以继续保障控制命令的下达，从而提高了系统的可用性和可靠性。并且，第一通信接口单元21和第二通信接口单元22构成了控制命令冗余，因此，当第一通信接口单元21或第二通信接口单元22中任意一方发生故障时，另一方可以继续保障控制命令的下达，从而提高了系统的可用性和可靠性。

优选地，第五通道E能够将来自第一执行单元31的数据分别提供给第一通信接口单元21和第二通信接口单元22；第五通道E能够将来自第二执行单元32的数据分别提供给第一通信接口单元21和第二通信接口单元22；第六通道F能够将来自第一执行单元31的数据分别提供给第一通信接口单元21和第二通信接口单元22；第六通道F能够将来自第二执行单元32的数据分别提供给第一通信接口单元21和第二通信接口单元22。由此可见，第五通道E和第六通道F构成了双通道冗余。因此，当第五通道E和第六通道F中任意一方发生故障时，另一方可以继续保障数据的上传，从而提高了系统的可用性和可靠性。并且，第一通信接口单元21和第二通信接口单元22构成了数据冗余，因此，当第一通信接口单元21或第二通信接口单元22中任意一方发生故障时，另一方可以继续保障数据的上传，从而提高了系统的可用性和可靠性。

因此，综合观察整个图4所示的优选实施例，当其中一个执行单元出现故障时，另一个执行单元仍然可以完成执行命令并生成数据；当其中一个通信接口单元出现故障时，另一个通信接口单元仍然可以完成数据的上传和控制命令的下达；当第一通道A至第四通道D中的一个通道出现故障时，其它通道仍然可以完成数据的上传和控制命令的下达；当第五通道E和第六通道F中的一个通道出现故障时，另一个通道仍然可以完成数据的上传和控制命令的下达。由此提高了本发明的控制系统的可用性和可靠性。

与上文参照图1、图2和图3所描述的相似，在本优选实施例中，第一通信接口单元21可以从第一执行单元31和第二执行单元32接收到两组数据包，即第一组数据包(数据包X和数据包Y)和第二组数据包(数据包X和数据包Y)。第二通信接口单元22可以从第一执行单元31和第二执行单元32接收到两组数据包，即第一组数据包(数据包X和数据包Y)和第二组数据包(数据包X和数据包Y)。

与上文描述相似的，第一通信接口单元21可以将所接收到的两组数据包分别提供给第一通道A和第二通道B，并且第二通信接口单元22可以将所接收到的两组数据包分别提供给第一通道A和第二通道B。在该情形中，第一控制单元11共计接收到两组数据包，并且第二控制单元12共计接收到两组数据包，然后第一控制单元11和第二控制单元12再分别进行冗余处理。

或者，第一通信接口单元21对数据包X和数据包Y先进行过滤，如果两者一致，则留下其中一个数据包，例如数据包X，然后将该数据包X分别通过第一通道A和第二通道B提供给第一控制单元11和第二控制单元12。第二通信接口单元22对数据包X和数据包Y先进行过滤，如果两者一致，则留下其中一个数据包，例如数据包Y，然后将该数据包Y分别通过第三通道C和第四通道D提供给第一控制单元11和第二控制单元12。在该情形中，第一控制单元11接收到数据包X和数据包Y，第二控制单元12接收到数据包X和数据包Y。然后，第一控制单元11和第二控制单元12再分别进行冗余处理。

此外，在该优选实施例中，第一控制单元11能够对来自第一执行单元31和第二执行单元32的数据进行冗余处理；以及第二控制单元12能够对来自第一执行单元31和第二执行单元32的数据进行冗余处理。

具体而言，第一控制单元11能够接收来自第一执行单元31和第二执行单元32的数据，其中，通常，作为主机的第一执行单元31和作为并机的第一执行单元32两者提供的数据是相同的(即数据包X和数据包Y相一致)，因此第一控制单元11能够首先判断第一执行单元31提供的数据(即数据包X)与第二执行单元32提供的数据(即数据包Y)是否一致，如果一致，则对两者中任意一者提供的数据进行运算。同样的原理也适用于第二控制单元12。在第一控制单元11和第二控制单元12各自进行运算之后，控制设备1能够对第一控制单元11的运算结果与第二控制单元12的运算结果进行比较，如果二者的运算结果一致，则可以将二者中任意一者的运算结果作为最终的运算结果进行输出或操作。

需要说明的是，本说明书中所使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的，而非意在对本发明进行限制。除非上下文另外明确指出，否则如本文中所使用的单数形式的“一”、“一个”和“该”也意在包括复数形式。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应该理解的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的技术人员可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求书的范围。

Claims (8)

1.一种控制系统，包括控制设备、通信接口设备、执行设备、第一通道、第二通道、第三通道、第四通道、第五通道、第六通道，所述执行设备包括第一执行单元和第二执行单元，其中，

所述第一通道与所述控制设备、所述通信接口设备分别连接；

所述第二通道与所述控制设备、所述通信接口设备分别连接；

所述第三通道与所述控制设备、所述通信接口设备分别连接；

所述第四通道与所述控制设备、所述通信接口设备分别连接；

控制设备包括第一控制单元和第二控制单元，且第一控制单元和第二控制单元互为主机和并机的关系；

所述第五通道与所述通信接口设备、所述第一执行单元、所述第二执行单元分别连接；并且

所述第六通道与所述通信接口设备、所述第一执行单元、所述第二执行单元分别连接；

所述通信接口设备包括第一通信接口单元和第二通信接口单元，其中，

所述第一通道和所述第二通道分别与所述第一通信接口单元连接；

所述第三通道和所述第四通道分别与所述第二通信接口单元连接；

所述第五通道与所述第一通信接口单元、所述第二通信接口单元分别连接；并且

所述第六通道与所述第一通信接口单元、所述第二通信接口单元分别连接；

通信接口设备能够通过第五通道、第六通道分别接收第一执行单元、第二执行单元生成的数据，并对所述数据进行过滤；

第一执行单元是执行设备主机，并且第二执行单元是执行设备并机；

第一执行单元和第二执行单元能够完成相同的执行命令，并且生成相同的数据，并且向通信接口设备发送数据；

第一执行单元和第二执行单元所生成的数据能够以数据包的形式进行传输；

通信接口设备接收到两组数据包，每组数据包包括一个数据包X和一个数据包Y，通信接口设备将接收到的两组数据包进行过滤，仅留下其中一组数据包，并将这组数据包通过第一通道至第四通道提供给第一控制单元和第二控制单元。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，

所述控制设备包括第一控制单元和第二控制单元，其中，

所述第一通道和所述第三通道分别与所述第一控制单元连接；并且

所述第二通道和所述第四通道分别与所述第二控制单元连接。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其中，

所述第一通道能够将来自所述第一控制单元的控制命令提供给所述第一通信接口单元；

所述第二通道能够将来自所述第二控制单元的控制命令提供给所述第一通信接口单元；

所述第三通道能够将来自所述第一控制单元的控制命令提供给所述第二通信接口单元；并且

所述第四通道能够将来自所述第二控制单元的控制命令提供给所述第二通信接口单元。

4.根据权利要求2所述的控制系统，其中，

所述第一通道能够将来自所述第一通信接口单元的数据提供给所述第一控制单元；

所述第二通道能够将来自所述第一通信接口单元的数据提供给所述第二控制单元；

所述第三通道能够将来自所述第二通信接口单元的数据提供给所述第一控制单元；并且

所述第四通道能够将来自所述第二通道接口单元的数据提供给所述第二控制单元。

5.根据权利要求2所述的控制系统，其中，

所述第五通道能够将来自所述第一通信接口单元的控制命令分别提供给所述第一执行单元和所述第二执行单元；

所述第五通道能够将来自所述第二通信接口单元的控制命令分别提供给所述第一执行单元和所述第二执行单元；

所述第六通道能够将来自所述第一通信接口单元的控制命令分别提供给所述第一执行单元和所述第二执行单元；并且

所述第六通道能够将来自所述第二通信接口单元的控制命令分别提供给所述第一执行单元和所述第二执行单元。

6.根据权利要求2所述的控制系统，其中，

所述第五通道能够将来自所述第一执行单元的数据分别提供给所述第一通信接口单元和所述第二通信接口单元；

所述第五通道能够将来自所述第二执行单元的数据分别提供给所述第一通信接口单元和所述第二通信接口单元；

所述第六通道能够将来自所述第一执行单元的数据分别提供给所述第一通信接口单元和所述第二通信接口单元；并且

所述第六通道能够将来自所述第二执行单元的数据分别提供给所述第一通信接口单元和所述第二通信接口单元。

7.根据权利要求2所述的控制系统，其中，

所述第一控制单元能够对来自所述第一执行单元和所述第二执行单元的数据进行冗余处理；以及

所述第二控制单元能够对来自所述第一执行单元和所述第二执行单元的数据进行冗余处理。

8.根据权利要求1所述的控制系统，其中，

所述通信接口设备包括第一通信接口单元和第二通信接口单元，其中，

所述第一通道和所述第二通道分别与所述第一通信接口单元连接；

所述第三通道和所述第四通道分别与所述第二通信接口单元连接；

所述第五通道和所述第六通道分别与所述第一通信接口单元连接；并且

所述第五通道和所述第六通道分别与所述第二通信接口单元连接。

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