CN110376875A - 一种用于控制系统的硬件冗余技术实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于控制系统的硬件冗余技术实现方法，系统根据配置的循环检查硬件故障周期循环检查系统硬件；如果系统发现硬件出现故障，则系统将故障硬件与其对应的冗余硬件进行切换；系统切换到冗余硬件后，进行信息同步。本发明主要提供针对防止控制系统部分处理器、通道、线路等硬件出现故障或者损坏，造成整个系统无法正常运行，通过冗余设计提高控制系统的可靠性和稳定性，使用故障检测技术、信息同步技术、故障定位技术、无干扰切换技术实现安全可靠的硬件冗余。系统自动检测故障并定位故障硬件，及时切换至冗余硬件最大化减少系统无法工作的时间。
Description
技术领域
本发明涉及硬件冗余技术，具体地说是一种用于控制系统的硬件冗余技术实现方法。
背景技术
在机器人控制以及工业现场的重要设备中，对控制系统的稳定性、可靠性、抗干扰性都有较高的要求。尤其是智能机器人控制系统，系统复杂，操作要求精确。在以往的实践中，控制系统部分硬件出现故障时，会造成整个系统瘫痪并无法访问，需要人工进行故障排查以及硬件更换，存在着耗时耗力、系统不稳定、不可靠等问题，严重影响控制系统实现自动、安全、可靠的需求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种用于控制系统的硬件冗余技术实现方法，解决控制系统部分硬件出现故障时，需要人工进行故障排查以及硬件更换，耗时耗力、系统不稳定、不可靠的问题。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种用于控制系统的硬件冗余技术实现方法，包括以下步骤：
步骤1：系统根据配置的循环检查硬件故障周期循环检查系统硬件；
步骤2：如果系统发现硬件出现故障，则系统将故障硬件与其对应的冗余硬件进行切换；
步骤3：系统切换到冗余硬件后，进行信息同步。
所述检查系统硬件包括以下过程：
上位机接收反馈信号，如果反馈信号不在正常范围内，则系统中主控制器出现故障，否则当前系统正常；
上位机与冗余上位机进行实时通讯，如果通讯超时或失败，则系统中上位机出现故障，否则当前系统正常。
所述系统包括上位机、主控制器、EtherCAT交换机、触摸屏、机器人和冗余硬件；
上位机通过EtherCAT交换机连接主控制器，发送控制命令和冗余硬件切换命令到主控制器和冗余硬件；
主控制器通过EtherCAT交换机连接到触摸屏和机器人，发送控制命令到触摸屏和机器人，对其进行控制。
所述冗余硬件包括冗余上位机和冗余控制器；冗余上位机和冗余控制器均连接EtherCAT交换机。
一种硬件冗余控制系统，包括上位机、主控制器、EtherCAT交换机、触摸屏、机器人和冗余硬件；
上位机通过EtherCAT交换机连接主控制器，发送控制命令和冗余硬件切换命令到主控制器和冗余硬件；
主控制器通过EtherCAT交换机连接到触摸屏和机器人，发送控制命令到触摸屏和机器人，对其进行控制。
所述冗余硬件包括冗余上位机和冗余控制器；
所述冗余上位机和冗余控制器均通过EtherCAT交换机连接上位机。
本发明具有以下有益效果及优点：
本发明提供针对防止控制系统部分处理器、通道、线路等硬件出现故障或者损坏，造成整个系统无法正常运行，通过冗余设计提高控制系统的可靠性和稳定性。使用故障检测技术、信息同步技术、故障定位技术、无干扰切换技术实现安全可靠的硬件冗余。系统自动检测故障并定位故障硬件，及时切换至冗余硬件最大化减少系统无法工作的时间。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明的系统结构图，其中1为上位机、2为冗余上位机，3为EtherCAT交换机，4为触摸屏，5为机器人，6为主控制器，7为冗余控制器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示为本发明的方法流程图。
整体故障检测以及冗余硬件切换流程如下。
步骤1，配置循环检查硬件故障的时间；
步骤2，系统循环进行故障检测；
步骤3，系统发现故障，需要进行硬件切换，系统自动选择冗余硬件或者用户手动操作选择冗余硬件；
步骤4，系统切换至冗余硬件，并自动进行信息同步检查。
在所述步骤1中，配置循环检查硬件故障的时间，此时间为系统自动检测故障的周期。
在所述步骤2中，系统循环进行故障检测，利用精准的故障检测技术及时发现硬件故障，定位故障硬件以及时进行冗余硬件切换。
在所述步骤3中，根据所述步骤2中，系统循环进行故障检测中发现故障，需要进行硬件切换，系统自动选择冗余硬件或者用户手动操作选择冗余硬件。所述的冗余硬件包括CPU、电源、通道、线路等模块，冗余控制器、上位机、服务器等整体硬件。所述的硬件切换利用切换技术保证冗余硬件切换时做到安全、快速、无干扰。
所述步骤4中，根据所述步骤3中，系统发现故障后，需要进行硬件切换。完成系统切换至冗余硬件，并自动进行信息同步检查。所述的信息同步保证主要工作硬件和冗余硬件中的信息保持一致，实现快速切换，防止切换后出现信息不一致。
如图2所示为本发明的系统结构图。
系统包括上位机、主控制器、EtherCAT交换机、触摸屏、机器人和冗余硬件；上位机通过EtherCAT交换机连接主控制器，发送控制命令和冗余硬件切换命令到主控制器和冗余硬件。主控制器通过EtherCAT交换机连接到触摸屏和机器人，发送控制命令到触摸屏和机器人，对其进行控制。冗余硬件包括冗余上位机和冗余控制器；冗余上位机和冗余控制器均通过EtherCAT交换机连接上位机。
Claims (7)
1.一种用于控制系统的硬件冗余技术实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：系统根据配置的循环检查硬件故障周期循环检查系统硬件；
步骤2：如果系统发现硬件出现故障，则系统将故障硬件与其对应的冗余硬件进行切换；
步骤3：系统切换到冗余硬件后，进行信息同步。
2.根据权利要求1所述的用于控制系统的硬件冗余技术实现方法，其特征在于：所述检查系统硬件包括以下过程：
上位机接收反馈信号，如果反馈信号不在正常范围内，则系统中主控制器出现故障，否则当前系统正常；
上位机与冗余上位机进行实时通讯，如果通讯超时或失败，则系统中上位机出现故障，否则当前系统正常。
3.根据权利要求1或2所述的用于控制系统的硬件冗余技术实现方法，其特征在于：所述系统包括上位机、主控制器、EtherCAT交换机、触摸屏、机器人和冗余硬件；
上位机通过EtherCAT交换机连接主控制器，发送控制命令和冗余硬件切换命令到主控制器和冗余硬件；
主控制器通过EtherCAT交换机连接到触摸屏和机器人，发送控制命令到触摸屏和机器人，对其进行控制。
4.根据权利要求3所述的用于控制系统的硬件冗余技术实现方法，其特征在于：所述冗余硬件包括冗余上位机和冗余控制器；冗余上位机和冗余控制器均连接EtherCAT交换机。
5.一种硬件冗余控制系统，其特征在于，包括上位机、主控制器、EtherCAT交换机、触摸屏、机器人和冗余硬件；
上位机通过EtherCAT交换机连接主控制器，发送控制命令和冗余硬件切换命令到主控制器和冗余硬件；
主控制器通过EtherCAT交换机连接到触摸屏和机器人，发送控制命令到触摸屏和机器人，对其进行控制。
6.根据权利要求5所述的硬件冗余控制系统，其特征在于，所述冗余硬件包括冗余上位机和冗余控制器。
7.根据权利要求5所述的硬件冗余控制系统，其特征在于，所述冗余上位机和冗余控制器均通过EtherCAT交换机连接上位机。
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