CN113467224A - 一种冗余设备切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冗余设备切换方法，它解决了现有的冗余设备切换控制技术切换过程不严谨，存在安全隐患的问题，包括如下步骤：配置冗余设备切换系统；系统运行，主设备和备用设备之间建立通信连接，主设备和备用设备分别与电源控制电路建立通信连接；主设备控制电路和备用设备控制电路持续互相传递工作信号，主设备控制电路和备用设备控制电路给电源控制电路实时持续传递工作状态信号；主设备异常，启用备用设备；主设备维修；主设备维修好之后，重新启用主设备；该冗余设备切换方法细分通过系统首次运行、备用设备异常、主设备异常、主设备维修好后重新工作四种情景，有效防止了主设备和备用设备双开引起的安全问题，提高了系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及自动化控制技术领域，更具体地说，涉及一种冗余设备切换方法。
背景技术
在自动化生产的过程中，为了保证系统能够持续运行，通常情况下会对关键设备重复配置，当工作设备发生故障时，冗余配置的设备介入并承担故障设备的工作，以此保障系统不间断运行，保证了系统可持续性的，可靠的工作。
在冗余设备切换控制方法中，最重要的就是切换的具体方法，其直接影响系统的运行性能和安全性能，现有技术中，工作设备和备用设备之间通过冗余切换电路实时传递其工作状态，通过其工作状态判断其是否切换，但在切换过程中可能存在工作设备和备用设备双开的问题。
一种在中国专利文献上公开的“一种冗余切换控制电路及方法”，公告号是CN101510081B，其实施例为：CPU1和CPU2采用热备冗余配置方式，CPU1处于工作状态，CPU2处于备用状态，当处于工作状态的CPU1出现故障时，该方法包括：CPU1输出切换请求信号至CPU2；CPU2接收切换请求信号，将CPU2的第一引脚置为正逻辑，检测CPU2的第一引脚，将CPU2的状态由备用状态切换为工作状态，将CPU2的第二引脚置为负逻辑，输出切换请求信号至CPU1；CPU1接收切换请求信号，将CPU1的第一引脚置为负逻辑，检测CPU1的第一引脚，将CPU1的状态由工作状态切换为备用状态。上述技术方案能够降低冗余切换控制电路的误切换概率，提高系统的可靠性，但对于系统可能出现的其他问题，如冗余设备双开等并没有彻底解决。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有的冗余设备切换控制技术为通过判断工作设备和备用设备工作状态决定是否切换，但切换过程不严谨，可能设备双开的问题，提供一种详细的，可以有效防止工作设备和备用设备双开，继而导致系统无法运行问题的冗余设备切换方法。
为了解决上述问题，本发明提供一种冗余设备切换方法，包括如下步骤：
S1、给系统关键设备、易损坏设备配置备用设备，备用设备与主设备功能完全一致，可以随时接替主设备正常工作，以保证系统的正常不间断运行，并且主设备正常工作时，备用设备保证不会工作，在主设备和备用设备之间设置有冗余设备切换电路4，冗余设备切换电路4包括主设备控制电路1和备用设备控制电路2，由供电模块3直接供电，不受主设备和备用设备工作状态影响，供电模块3设置有电源控制电路、电源、备用电源和报警器，电源控制电路负责主设备、备用设备、冗余设备切换电路4供电；
S2、系统首次运行，冗余设备切换电路4在主设备和备用设备之间建立通信连接，且主设备控制电路1和备用设备控制电路2分别与电源控制电路建立通信连接，并保持实时状态信号传递；
S3、主设备控制电路1持续将工作信号传递给备用设备控制电路2和电源控制电路，备用设备控制电路2持续将待机信号传递给主设备控制电路1和电源控制电路，在系统运行的整个过程中，主设备控制电路1和备用设备控制电路2之间持续保持通信连接；
S4、主设备控制电路1和备用设备控制电路2分别和电源控制电路持续保持通信连接，电源控制电路为主设备输出工作电压，为备用设备输出待机电压，待机电压小于工作电压，保证备用设备无法在主设备正常工作时同时工作；
S5、主设备工作状态异常时，主设备控制电路1将设备异常信号传递给备用设备控制电路2和电源控制电路，电源控制电路将主设备工作电压切换为待机电压，将备用设备待机电压切换为工作电压，完成主设备和备用设备的切换；
S6、工作人员对原主设备进行维修，手动切断原主设备与电源控制电路连接，原主设备控制电路1将维修状态信号传递给原备用设备控制电路2和电源控制电路；
S7、原主设备维修好后，工作人员手动将原主设备接入电源控制电路，原主设备控制电路1将待机信号传递给原备用设备控制电路2和电源控制电路，电源控制电路将原备用设备工作电压切换为待机电压，将原主设备待机电压切换为工作电压，完成主设备复位，备用设备待机，系统继续正常运行。
作为优选，所述的步骤S2可进一步分为如下步骤：
S21、系统接通电源开始运行，电源控制电路按照系统设定，给主设备输出工作电压，给备用设备输出待机电压，主设备开始工作，备用设备保持待机状态；
S22、主设备控制电路1将工作信号传递给备用设备控制电路2和电源控制电路，主设备控制电路1和电源控制电路建立通信连接；
S23、备用设备控制电路2收到主设备的工作信号后，向主设备控制电路1传递自己的待机信号；
S24、主设备控制电路1收到备用设备控制电路2的待机信号后，向备用设备控制电路2传递保持待机状态的指令，主设备控制电路1和备用设备控制电路2建立通信连接。
作为优选，所述的步骤S3还包括如下步骤：
S31、若主设备控制电路1和备用设备控制电路2正常信号交互过程中，备用设备待机异常，备用设备控制电路2将设备异常信号传递给主设备控制电路1和电源控制电路，电源控制电路启动报警器报警，提醒工作人员及时维修。
作为优选，所述的步骤S31可进一步分为如下步骤：
S311、备用设备待机异常，备用设备控制电路2将设备异常信号传递给主设备控制电路1和电源控制电路，电源控制电路启动报警器报警；
S312、工作人员对备用设备进行维修，手动切断备用设备与电源控制电路连接，备用设备控制电路2将维修状态信号传递给主设备控制电路1和电源控制电路；
S313、备用设备修好后，工作人员手动将备用设备接入电源控制电路，备用设备控制电路2将待机信号传递给主设备控制电路1和电源控制电路，系统正常运行。
作为优选，所述的步骤S5可进一步分为如下步骤：
S51、主设备出现异常，主设备控制电路1将设备异常信号传递给备用设备控制电路2和电源控制电路，电源控制电路将主设备工作电压切换为待机电压；
S52、备用设备控制电路2收到主设备控制电路1传递的设备异常信号后，将待机信号传递给主设备控制电路1和电源控制电路，电源控制电路将备用设备的待机电压切换为工作电压；
S53、备用设备开始工作，备用设备控制电路2将工作信号传递给主设备控制电路1和电源控制电路；
S54、主设备控制电路1收到备用设备的工作信号后，将设备异常信号传递给备用设备控制电路2和电源控制电路，完成主设备和备用设备的工作切换，系统保持持续正常运行。
作为优选，所述的步骤S7可进一步分为如下步骤：
S71、原主设备维修好后，工作人员手动将原主设备接入电源控制电路，原主设备控制电路1将待机信号传递给原备用设备控制电路2和电源控制电路；
S72、原备用设备控制电路2将工作信号传递给原主设备控制电路1和电源控制电路，电源控制电路将原备用设备工作电压切换为待机电压；
S73、原备用设备控制电路2将待机信号传递给原主设备控制电路1和电源控制电路，电源控制电路将原主设备待机电压切换为工作电压；
S74、原主设备控制电路1将工作信号传递给原备用设备控制电路2和电源控制电路，原备用设备保持待机状态，完成主设备复位。
作为优选，还包括步骤S8、系统正常运行中，若主电源供电出现异常，电源控制电路将切换到备用电源供电，待主电源恢复正常后重新切换为主电源供电。
因此，本发明有如下的有益效果：
（1）有效防止了主设备和备用设备双开引起的安全问题，提高了系统的安全性、可靠性；
（2）主设备遇到故障时备用设备及时代替工作，提高了系统可持续性运行。
附图说明
图1是本发明冗余设备切换方法流程图。
图2是本发明实施例中主设备和备用设备首次连接的流程图。
图3是本发明实施例中主设备和备用设备首次连接的过程示意图。
图4是本发明实施例中备用设备异常的处理流程图。
图5是本发明实施例中备用设备异常的处理过程示意图。
图6是本发明实施例中主设备异常的流程图。
图7是本发明实施例中主设备异常的切换过程示意图。
图8是本发明实施例中主设备维修好后的流程图。
图9是本发明实施例中主设备维修好后的切换过程示意图。
图中： 1、主设备控制电路 2、备用设备控制电路 3、供电模块 4、冗余设备控制电路。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的描述：
如图1所示，一种冗余设备切换方法，包括如下步骤：
S1、给系统关键设备、易损坏设备配置备用设备，备用设备与主设备功能完全一致，可以随时接替主设备正常工作，以保证系统的正常不间断运行，并且主设备正常工作时，备用设备保证不会工作，在主设备和备用设备之间设置有冗余设备切换电路，冗余设备切换电路包括主设备控制电路和备用设备控制电路，由供电模块直接供电，不受主设备和备用设备工作状态影响，供电模块设置有电源控制电路、电源、备用电源和报警器，电源控制电路负责主设备、备用设备、冗余设备切换电路供电；
S2、系统首次运行，冗余设备切换电路在主设备和备用设备之间建立通信连接，且主设备控制电路和备用设备控制电路分别与电源控制电路建立通信连接，并保持实时状态信号传递；
S3、主设备控制电路持续将工作信号传递给备用设备控制电路和电源控制电路，备用设备控制电路持续将待机信号传递给主设备控制电路和电源控制电路，在系统运行的整个过程中，主设备控制电路和备用设备控制电路之间持续保持通信连接；
S4、主设备控制电路和备用设备控制电路分别和电源控制电路持续保持通信连接，电源控制电路为主设备输出工作电压，为备用设备输出待机电压，待机电压小于工作电压，保证备用设备无法在主设备正常工作时同时工作；
S5、主设备工作状态异常时，主设备控制电路将设备异常信号传递给备用设备控制电路和电源控制电路，电源控制电路将主设备工作电压切换为待机电压，将备用设备待机电压切换为工作电压，完成主设备和备用设备的切换；
S6、工作人员对原主设备进行维修，手动切断原主设备与电源控制电路连接，原主设备控制电路将维修状态信号传递给原备用设备控制电路和电源控制电路；
S7、原主设备维修好后，工作人员手动将原主设备接入电源控制电路，原主设备控制电路将待机信号传递给原备用设备控制电路和电源控制电路，电源控制电路将原备用设备工作电压切换为待机电压，将原主设备待机电压切换为工作电压，完成主设备复位，备用设备待机，系统继续正常运行。
如图2、3所示，系统首次运行时，主设备和备用设备建立通信连接分为以下步骤：
S21、系统接通电源开始运行，电源控制电路按照系统设定，给主设备输出工作电压，给备用设备输出待机电压，主设备开始工作，备用设备保持待机状态；
S22、主设备控制电路将工作信号传递给备用设备控制电路和电源控制电路，主设备控制电路和电源控制电路建立通信连接；
S23、备用设备控制电路收到主设备的工作信号后，向主设备控制电路和电源控制电路传递自己的待机信号；
S24、主设备控制电路收到备用设备控制电路的待机信号后，向备用设备控制电路传递自己的工作信号，主设备控制电路和备用设备控制电路建立通信连接。
如图4、5所示，当备用设备异常时，通信连接信号传递分为以下步骤：
S311、备用设备待机异常，备用设备控制电路将设备异常信号传递给主设备控制电路和电源控制电路，电源控制电路启动报警器报警；
S312、工作人员对备用设备进行维修，手动切断备用设备与电源控制电路连接，备用设备控制电路将维修状态信号传递给主设备控制电路和电源控制电路；
S313、备用设备修好后，工作人员手动将备用设备接入电源控制电路，备用设备控制电路将待机信号传递给主设备控制电路和电源控制电路，系统正常运行。
如图6、7所示，当主设备异常时，切换为备用设备工作，具体分为以下步骤：
S51、主设备出现异常，主设备控制电路将设备异常信号传递给备用设备控制电路和电源控制电路，电源控制电路将主设备工作电压切换为待机电压；
S52、备用设备控制电路收到主设备控制电路传递的设备异常信号后，将待机信号传递给主设备控制电路和电源控制电路，电源控制电路将备用设备的待机电压切换为工作电压；
S53、备用设备开始工作，备用设备控制电路将工作信号传递给主设备控制电路和电源控制电路；
S54、主设备控制电路收到备用设备的工作信号后，将设备异常信号传递给备用设备控制电路和电源控制电路，完成主设备和备用设备的工作切换，系统保持持续正常运行。
如图8、9所示，主设备维修好后，重新切换为主设备工作，具体分为以下步骤：
S71、原主设备维修好后，工作人员手动将原主设备接入电源控制电路，原主设备控制电路将待机信号传递给原备用设备控制电路和电源控制电路；
S72、原备用设备控制电路将工作信号传递给原主设备控制电路和电源控制电路，电源控制电路将原备用设备工作电压切换为待机电压；
S73、原备用设备控制电路将待机信号传递给原主设备控制电路和电源控制电路，电源控制电路将原主设备待机电压切换为工作电压；
S74、原主设备控制电路将工作信号传递给原备用设备控制电路和电源控制电路，原备用设备保持待机状态，完成主设备复位。
本发明显然不限于上述实施例的细节，在包括本发明的基本特征的情况下，有多种具体实施例可以实现本发明。因此，本实施例是具有示范性的，而非限制性的。任何本领域的技术人员在本发明的技术方案上所做的变化或修饰，未脱离本发明的权利要求范围的，皆涵盖在本发明的专利保护范围之内。
Claims (7)
1.一种冗余设备切换方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、给系统关键设备、易损坏设备配置备用设备，备用设备与主设备功能完全一致，可以随时接替主设备正常工作，以保证系统的正常不间断运行，并且主设备正常工作时，备用设备保证不会工作，在主设备和备用设备之间设置有冗余设备切换电路，冗余设备切换电路包括主设备控制电路和备用设备控制电路，由供电模块直接供电，不受主设备和备用设备工作状态影响，供电模块设置有电源控制电路、电源、备用电源和报警器，电源控制电路负责主设备、备用设备、冗余设备切换电路供电；
S2、系统首次运行，冗余设备切换电路在主设备和备用设备之间建立通信连接，且主设备控制电路和备用设备控制电路分别与电源控制电路建立通信连接，并保持实时状态信号传递；
S3、主设备控制电路持续将工作信号传递给备用设备控制电路和电源控制电路，备用设备控制电路持续将待机信号传递给主设备控制电路和电源控制电路，在系统运行的整个过程中，主设备控制电路和备用设备控制电路之间持续保持通信连接；
S4、主设备控制电路和备用设备控制电路分别和电源控制电路持续保持通信连接，电源控制电路为主设备输出工作电压，为备用设备输出待机电压，待机电压小于工作电压；
S5、主设备工作状态异常时，主设备控制电路将设备异常信号传递给备用设备控制电路和电源控制电路，电源控制电路将主设备工作电压切换为待机电压，将备用设备待机电压切换为工作电压，完成主设备和备用设备的切换；
S6、工作人员对原主设备进行维修，手动切断原主设备与电源控制电路连接，原主设备控制电路将维修状态信号传递给原备用设备控制电路和电源控制电路；
S7、原主设备维修好后，工作人员手动将原主设备接入电源控制电路，原主设备控制电路将待机信号传递给原备用设备控制电路和电源控制电路，电源控制电路将原备用设备工作电压切换为待机电压，将原主设备待机电压切换为工作电压，完成主设备复位，备用设备待机，系统继续正常运行。
2.根据权利要求1所述的一种冗余设备切换方法，其特征在于，所述的步骤S2可进一步分为如下步骤：
S21、系统接通电源开始运行，电源控制电路按照系统设定，给主设备输出工作电压，给备用设备输出待机电压，主设备开始工作，备用设备保持待机状态；
S22、主设备控制电路将工作信号传递给备用设备控制电路和电源控制电路，主设备控制电路和电源控制电路建立通信连接；
S23、备用设备控制电路收到主设备的工作信号后，向主设备控制电路和电源控制电路传递自己的待机信号；
S24、主设备控制电路收到备用设备控制电路的待机信号后，向备用设备控制电路传递自己的工作信号，主设备控制电路和备用设备控制电路建立通信连接。
3.根据权利要求1所述的一种冗余设备切换方法，其特征在于，所述的步骤S3还包括如下步骤：
S31、若主设备控制电路和备用设备控制电路正常信号交互过程中，备用设备待机异常，备用设备控制电路将设备异常信号传递给主设备控制电路和电源控制电路，电源控制电路启动报警器报警，提醒工作人员及时维修。
4.根据权利要求3所述的一种冗余设备切换方法，其特征在于，所述的步骤S31可进一步分为如下步骤：
S311、备用设备待机异常，备用设备控制电路将设备异常信号传递给主设备控制电路和电源控制电路，电源控制电路启动报警器报警；
S312、工作人员对备用设备进行维修，手动切断备用设备与电源控制电路连接，备用设备控制电路将维修状态信号传递给主设备控制电路和电源控制电路；
S313、备用设备修好后，工作人员手动将备用设备接入电源控制电路，备用设备控制电路将待机信号传递给主设备控制电路和电源控制电路，系统正常运行。
5.根据权利要求1所述的一种冗余设备切换方法，其特征在于，所述的步骤S5可进一步分为如下步骤：
S51、主设备出现异常，主设备控制电路将设备异常信号传递给备用设备控制电路和电源控制电路，电源控制电路将主设备工作电压切换为待机电压；
S52、备用设备控制电路收到主设备控制电路传递的设备异常信号后，将待机信号传递给主设备控制电路和电源控制电路，电源控制电路将备用设备的待机电压切换为工作电压；
S53、备用设备开始工作，备用设备控制电路将工作信号传递给主设备控制电路和电源控制电路；
S54、主设备控制电路收到备用设备的工作信号后，将设备异常信号传递给备用设备控制电路和电源控制电路，完成主设备和备用设备的工作切换，系统保持持续正常运行。
6.根据权利要求1所述的一种冗余设备切换方法，其特征在于，所述的步骤S7可进一步分为如下步骤：
S71、原主设备维修好后，工作人员手动将原主设备接入电源控制电路，原主设备控制电路将待机信号传递给原备用设备控制电路和电源控制电路；
S72、原备用设备控制电路将工作信号传递给原主设备控制电路和电源控制电路，电源控制电路将原备用设备工作电压切换为待机电压；
S73、原备用设备控制电路将待机信号传递给原主设备控制电路和电源控制电路，电源控制电路将原主设备待机电压切换为工作电压；
S74、原主设备控制电路将工作信号传递给原备用设备控制电路和电源控制电路，原备用设备保持待机状态，完成主设备复位。
7.根据权利要求所述的1所述的一种冗余设备切换方法，其特征在于，还包括步骤S8、系统正常运行中，若主电源供电出现异常，电源控制电路将切换到备用电源供电，待主电源恢复正常后重新切换为主电源供电。
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