CN113885401B - 一种模拟量输出的方法、装置及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟量输出的方法、装置及介质，应用于工业控制领域，获取各检测机对应的模拟量，其中，模拟量由检测机与其余检测机交叉互检得到，统计模拟量在预设范围内的个数，当个数超过一个时，则根据各模拟量与预设范围的偏离程度确定各检测机中作为主设备的检测机，当个数为一个时，则确定模拟量对应的检测机为主设备，将确定的主设备对应的模拟量作为最终模拟量的输出。通过交叉互检方式不断检测诊断得到各个检测机对应的模拟量，根据各模拟量与预设范围的偏离程度确定主设备的检测机，将确定的主设备输出的模拟量得出最终模拟量，保证得到的实际模拟量在传输的过程中无损耗，提高了模拟量输出的准确性与可靠性，进而保证负载正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及工业控制领域，特别是涉及一种模拟量输出的方法、装置及介质。
背景技术
在工业控制领域，模拟量输出模块是主要的控制执行机构，其主要功能是控制化工厂和电厂的阀门开度以达到最终的控制目的。现有的模拟量输出模块大多采用数模转换器(Digital to Analog Converter，DAC)直接输出电压，然后通过调理电路输出需要的电压或者电流。
通常情况下，采用DAC转换器作为模拟量输出模块在工业控制领域是一个简单开环设计，能够满足基本的现场需求，在得到实际模拟量值输入至负载的传输过程中，会由于其他电路中的元器件消耗部分模拟量值或者在传输的过程中发生故障进而无法保证最终输入至负载的模拟量是否为实际输出的模拟量，若实际模拟量在传输过程中有所减少或者因为故障无任何输出，则导致负载无法正常工作甚至会对负载造成一定的损坏。
因此，如何提高模拟量输出的准确性是本领域技术人员亟需要解决的。
发明内容
本发明的目的是提供一种模拟量输出的方法、装置及介质。提高模拟量输出的准确性和实时性，保证负载正常工作。
为解决上述技术问题，本发明提供一种模拟量输出的方法，该方法包括：
获取各检测机对应的模拟量，其中，模拟量由检测机与其余检测机交叉互检得到；
统计模拟量在预设范围内的个数；
当个数超过一个时，则根据各模拟量与预设范围的偏离程度确定各检测机中作为主设备的检测机；
当个数为一个时，则确定模拟量对应的检测机为主设备；
将确定的主设备对应的模拟量作为最终模拟量的输出。
优选地，模拟量由检测机与其余检测机交叉互检得到，包括：
获取各检测机对应的初始模拟量，其中，初始模拟量由检测机交叉自检得到；
将初始模拟量通过检测机与其余检测机交叉互检得到模拟量；
其中，交叉自检过程包括如下步骤：
检测机的第一AO输出器的AO端与检测机的负载开关的CH1端连接，用于输出第一AO输出器的第一模拟量；检测机的第二AO输出器的AI端与第一AO输出器的AO端连接，用于采集第一模拟量；
第二AO输出器的AO端与负载开关的CH2端连接，用于输出第二AO输出器的第二模拟量；第一AO输出器的AI端与第二AO输出器的AO端连接，用于采集第二模拟量；
检测机的FPGA与第一AO输出器连接且与第二AO输出器连接，用于根据第一模拟量与第二模拟量均与预设范围的偏离程度确定检测机对应的初始模拟量，负载开关与FPGA连接，用于输出检测机的初始模拟量以及隔离其余检测机对应的初始模拟量；
其中，交叉互检过程包括如下步骤：
检测机的AI回读器与负载开关连接，且与其余检测机对应的负载开关连接，用于监控自身初始模拟量与其余检测机对应的初始模拟量，FPGA与AI回读器连接，FPGA与其余检测机对应的FPGA连接，用于对AI回读器的初始模拟量解析并同步发送至其余检测机以完成交叉互检得到检测机对应的模拟量。
优选地，当确定主设备后，则其余检测机为从设备，从设备还用于监测主设备的工作状态，监测过程包括如下步骤：
当监测到主设备在预定时间内未输出最终模拟量时，则从设备升为主设备，并传输自身对应的模拟量以作为最终模拟量的输出。
优选地，从设备监测主设备的工作状态，包括：
从设备设置心跳监测主设备的工作状态。
优选地，从设备监测主设备的工作状态的通讯方式为全双工数据同步逻辑方式。
优选地，还包括：
当从设备升为主设备传输从设备对应的模拟量时，播放提示信息。
优选地，检测机的数量为两个。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种模拟量输出的装置，包括：
获取模块，用于获取各检测机对应的模拟量，其中，模拟量由检测机与其余检测机交叉互检得到；
统计模块，用于统计模拟量在预设范围内的个数；
第一确定模块，用于当个数超过一个时，则根据各模拟量与预设范围的偏离程度确定各检测机中作为主设备的检测机；
第二确定模块，用于当个数为一个时，则确定模拟量对应的检测机为主设备；
输出模块，用于将确定的主设备对应的模拟量作为最终模拟量的输出。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种模拟量输出的装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行计算机程序时实现上述模拟量输出的方法的步骤。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述模拟量输出的方法的步骤。
本发明提供的一种模拟量输出的方法，获取各检测机对应的模拟量，其中，模拟量由检测机与其余检测机交叉互检得到，统计模拟量在预设范围内的个数，当个数超过一个时，则根据各模拟量与预设范围的偏离程度确定各检测机中作为主设备的检测机，当个数为一个时，则确定模拟量对应的检测机为主设备，将确定的主设备对应的模拟量作为最终模拟量的输出。该方法通过交叉互检方式不断检测诊断得到各个检测机对应的模拟量，进而统计模拟量在预设范围的个数，若个数超过一个，则根据各模拟量与预设范围的偏离程度确定主设备的检测机，若个数为一个，则确定模拟量对应的检测机为主设备，将确定的主设备输出的模拟量得出最终模拟量，保证得到的实际模拟量在传输的过程中无损耗，提高了模拟量输出的准确性与可靠性，进而保证负载正常工作。
另外，本发明还提供了一种模拟量输出装置以及计算机可读存储介质，具有如上述模拟量输出的方法相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种模拟量输出的方法流程图；
图2为本发明实施例提供的一种检测机的热备冗余示意图；
图3为本发明实施例提供的一种检测机配置流程图；
图4为本发明实施例提供的一种数据同步逻辑示意图；
图5为本发明实施例提供的一种模拟量输出装置的结构图；
图6为本发明实施例提供的另一种模拟量输出装置的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
本发明的核心是提供一种模拟量输出的方法、装置及介质，提高模拟量输出的准确性与可靠性。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
需要说明的是，本发明提到的模拟量输出方法，适用于工业控制领域执行机构输出的实际模拟量传输至负载过程中对模拟量进行传输和检验，保证应用在负载的模拟量输入能够开启负载正常工作。在执行机构到负载的传输过程中模拟量会被其他功能电路的元器件所占用导致模拟量值减少或者发生故障，无法将模拟量传输至负载，因此本发明基于冗余方案进行模拟量输出，冗余原始概念是重复配置部件，当运行机构发生故障时，配置的部件接入并承担故障部件的工作，以此减少运行机构的故障时间。对于冗余方案中设备部件的数量不做限制，可以是双冗余也可以是三冗余。
图1为本发明实施例提供的一种模拟量输出的方法流程图，如图1所示，该方法包括：
S11：获取各检测机对应的模拟量，其中，模拟量由检测机与其余检测机交叉互检得到。
需要说明的是，本发明基于冗余方案获取各检测机的模拟量，在冗余方案中通过故障检测、故障定位以及故障恢复等手段达到容错的目的，其主要方式是执行机构的控制器模块检测到作为主设备的检测机在传输过程中模拟量的结果不正常时，就用一个从设备的检测机来顶替它并重新运行，本发明运用冗余方案中的热备冗余方案，作为主设备和从设备的检测机同时对主卡执行机构的实际模拟量进行采集，处理和计算，只有主设备担任输出最终模拟量输出的任务。
可以理解的是，本实施例提到的检测机为执行机构在输入至负载之前设置的多个设备，该设备承担传输和检测执行机构输出的实际模拟量任务。针对设备的数量不做具体限制，可以是两个也可以是三个，当然，检测机的数量不宜设置太多，在应用场景中考虑设备体积的大小以及整个设计方案的复杂程度，若设置太多，则会增加实际应用场景中占用的体积以及在执行机构和负载之间增加硬线的连接方式和执行机构中的控制器处理复杂程度。
各检测机对应的模拟量，其中对于执行机构输出的实际模拟量为电压值或者电流值，实际模拟量在经过各检测机检测得到各自对应的模拟量值，一个检测机输出一个模拟量，对于模拟量的获取根据检测机与其余检测机互相检测实现交叉互检得到。
另外，在获取模拟量之前先对各检测机上电运行，根据执行机构配置各检测机的运行工作参数，为保证能够顺利输出最终模拟量，则配置参数成功后针对每个检测机依次设置为主设备进行输出试验，在对检测机预操作完成后方可进行后续的传输模拟量任务。
S12：统计模拟量在预设范围内的个数。
在得到各检测机对应的模拟量之后，根据主卡执行机构设定的阈值预设范围，判断各模拟量是否在该预设范围内并统计在预设范围内模拟量的个数，以此确定各检测机的主从设备关系。
需要说明的是，预设范围围绕阈值来确定，可以是阈值的上下百分比值进行设定，其阈值根据主卡执行机构的经验值设定，可根据实际应用场景进行设定，不做具体要求。
S13：当个数超过一个时，则根据各模拟量与预设范围的偏离程度确定各检测机中作为主设备的检测机。
当模拟量在预设范围内的个数超过一个时，则根据在预设范围内的各个模拟量与预设范围的阈值偏离程度进行选择并确定各个检测机中作为主设备的检测机。例如，设定的阈值为5V，则预设范围围绕阈值的上下百分之六，也就是预设范围为4.7V-5.3V。设定热备冗余有三个检测机A、B、C，其对应输出的模拟量4.85V，4.95V，5.2V都在预设范围(4.7V-5.3V)内，也就是个数为三个，则根据各个模拟量与阈值的偏离程度进行选择，4.95V距离阈值5V最接近，因此选择输出模拟量4.95V的检测机作为主设备，其余两个检测机为从设备。
当预设范围内的三个模拟量有两个以上出现相同的模拟量值时，则根据主卡执行机构设定的默认预设设备作为主设备进行输出最终模拟量。例如，A、B检测机输出的模拟量为4.95V，C检测机输出的模拟量为5.2V，此时A、B检测机都和阈值(5V)最接近，原主卡执行机构设定默认A检测机为主设备，则确定A检测机为主设备输出最终模拟量。
S14：当个数为一个时，则确定模拟量对应的检测机为主设备。
当模拟量在预设范围内的个数为一个时，则该模拟量对应的检测机作为主设备输出最终模拟量。另外，当模拟量在预设范围内的个数为零时，说明各检测机输出的模拟量结果都不正常，在传输过程中出现严重故障，其执行机构可能会调用第三方电路作为保护启用，或者设定的阈值的原预设范围过小，在将故障上报给执行机构的同时输出一个较为安全值作为最终模拟量，也可以扩大阈值的预设范围重新统计各检测机在新预设范围内的个数，具体方式根据实际情况进行设定，本发明不做要求。
S15：将确定的主设备对应的模拟量作为最终模拟量的输出。
在确定完检测机的主设备之后，将主设备对应的模拟量作为最终模拟量的输出。
本发明提供的一种模拟量输出的方法，获取各检测机对应的模拟量，其中，模拟量由检测机与其余检测机交叉互检得到，统计模拟量在预设范围内的个数，当个数超过一个时，则根据各模拟量与预设范围的偏离程度确定各检测机中作为主设备的检测机，当个数为一个时，则确定模拟量对应的检测机为主设备，将确定的主设备对应的模拟量作为最终模拟量的输出。该方法通过交叉互检方式不断检测诊断得到各个检测机对应的模拟量，进而统计模拟量在预设范围的个数，若个数超过一个，则根据各模拟量与预设范围的偏离程度确定主设备的检测机，若个数为一个，则确定模拟量对应的检测机为主设备，将确定的主设备输出的模拟量得出最终模拟量，保证得到的实际模拟量在传输的过程中无损耗，提高了模拟量输出的准确性与可靠性，进而保证负载正常工作。
在上述实施例的基础上，步骤S11中各检测机的模拟量由检测机与其余检测机交叉互检得到，其通过如下步骤得到：
获取各检测机对应的初始模拟量，其中，初始模拟量由检测机交叉自检得到；
将初始模拟量通过检测机与其余检测机交叉互检得到模拟量。
图2为本发明实施例提供的一种检测机的热备冗余示意图，如图2所示，主卡为执行机构，输出实际的模拟量输出值发送至A、B检测机进行传输检测，通过A、B检测机各自的交叉自检得到A、B检测机自身的初始模拟量作为A输出端子的初始模拟量和B输出端子的初始模拟量，其中A输出端子和B输出端子组合在端子板上，端子板方便连接硬线，使检测机与外部设备的连接情况一目了然，进而A、B检测机之间互相交叉检测得到A、B检测机各自对应的模拟量，经过主从设备的判断最终根据主设备的模拟量作为最终模拟量输出至负载。
需要说明的是，检测机中的现场可编程门阵列(Field－Programmable GateArray，FPGA)主要完成初始模拟量、模拟量数据解析，同步以及指令的下发工作，模拟量采集(Analog Input，AI)回读器主要完成B检测机输出监控和A检测机自身冗余后模拟量监控，如图2所示，检测机包含两个AO(Analog Output)输出器，分别为第一AO输出器、第二AO输出器，主要完成自身模拟量输出以及交叉自检，AO输出器具备电源检测、断线检测、串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)坏检测、基准源坏检测、循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，CRC)校验检测和AO输出回读检测。
其中，交叉自检过程包括如下步骤：
检测机的第一AO输出器的AO端与检测机的负载开关的CH1端连接，用于输出第一AO输出器的第一模拟量；检测机的第二AO输出器的AI端与第一AO输出器的AO端连接，用于采集第一模拟量；
第二AO输出器的AO端与负载开关的CH2端连接，用于输出第二AO输出器的第二模拟量；第一AO输出器的AI端与第二AO输出器的AO端连接，用于采集第二模拟量；
检测机的FPGA与第一AO输出器连接且与第二AO输出器连接，用于根据第一模拟量与第二模拟量均与预设范围的偏离程度确定检测机对应的初始模拟量，负载开关与FPGA连接，用于输出检测机的初始模拟量以及隔离其余检测机对应的初始模拟量；
其中，交叉互检过程包括如下步骤：
检测机的AI回读器与负载开关连接，且与其余检测机对应的负载开关连接，用于监控自身初始模拟量与其余检测机对应的初始模拟量，FPGA与AI回读器连接，FPGA与其余检测机对应的FPGA连接，用于对AI回读器的模拟量解析并同步发送至其余检测机以完成交叉互检得到检测机对应的模拟量。
如图2所示，以A检测机为例，第一AO输出器的AO端输出检测机自身的第一模拟量，AI端采集第二AO输出器的第二模拟量，同理，第二输出器的AO端输出第二模拟量，AI端采集第一模拟量完成A检测机的交叉自检，当第一模拟量、第二模拟量的值通过A检测机的FPGA分析并根据执行机构提供的阈值的预设范围比较各个模拟量的偏离程度确定检测机的初始模拟量输出至负载开关，根据预设范围比较模拟量的偏离程度在上述实施例已详细说明，在此不再赘述。负载开关主要完成自身AO输出器冗余和隔离最终外部信号，负载开关的CH1端接收A检测机的第一模拟量，CH2端接收A检测机的第二模拟量，在此过程完成检测机自身的交叉自检。同理，其余检测机按照同样的连接方式完成交叉自检得到对应的初始模拟量。
A、B检测机互相交叉互检，A检测机的AI回读器与A、B检测机的负载开关连接，也就是将A、B输出端子的初始模拟量值通过AI回读器进行回读监控，进而输入至A检测机的FPGA中，B检测机得到的初始模拟量需要得到A检测机的认可，同理，A检测机得到的初始模拟量也需要得到B检测机的认可。A检测机的FPGA与B检测机的FPGA连接，对AI回读器的初始模拟量进行解析同步发送至B检测机以完成交叉互检，直到A、B检测机互相认可对方的初始模拟量得出A、B检测机的模拟量，进而确定主设备的模拟量作为最终模拟量应用于负载。
可以理解的是，通过交叉自检确定检测机自身的初始模拟量输出，再通过交叉互检互相确定对方检测机的模拟量输出，在热备冗余工作中通常情况下开环设计，本发明交叉检查增加诊断机制，实现闭环设计。需要说明的是，检测机的AI回读器与AO输出器的生产厂家以及型号不同，避免相同的电路设计在出现电路故障无法输出切换至另外一个相同电路也存在相同的电路故障问题(共因失效)，对于AO输出器的具体型号不做限定，可以是AD5753也可以是其他型号，只要满足输出精准模拟量值即可。负载与负载开关不同，负载可以是工业控制领域中的电机等其他设备，负载开关是对于检测机来说自身AO输出器冗余和隔离最终外部信号。
另外，在得到检测机的模拟量过程中的交叉自检与交叉互检，以图2中A、B检测机各自的第一模拟量、第二模拟量的4个值确定初始模拟量的2个值进而确定检测机对应的模拟量2个值。一旦检测机的FPGA检测到输出的模拟量值不正常时，则需要上报给主卡执行机构的控制器。
本发明提到的各检测机的模拟量，通过各检测机自身的交叉自检以及不同检测机之间的交叉互检，保证模拟量的正确性和权威性，硬线的连接方式形成闭环设计，增加了诊断机制，通过设置不同型号的AI回读器与AO输出器，避免热备冗余中出现共因失效问题，保证传输过程的实时性与可靠性。
在上述实施例中提到各检测机的模拟量由检测机与其余检测机交叉互检得到，图3为本发明实施例提供的一种检测机配置流程图，如图3所示，在检测机得到主卡执行机构的实际模拟量输出值后经过传输和检测再输入至负载的整个过程中，涉及上电、配置、周期自检、周期同步、故障上报和控制输出六个环节，周期自检在上述实施例交叉自检和交叉互检的诊断机制完成，上电和配置在获取各检测机的模拟量之前完成，其中周期同步、周期自检和故障上报同步进行。
周期自检的刷新率直接决定输出的吞吐率，其刷新率是AO输出器在上一个周期输出的模拟量值与下一个周期输出的模拟量值的时间间隔，若时间间隔过小，则两次输出的模拟量数据在传输时发生数据堆积，出现通讯失常造成抖动，因此，为避免发生抖动，则需要检测机同步输出各自的模拟量，也就是在输出最终模拟量之前，主从设备同步输出模拟量。
在确定各检测机的主设备后，则其余检测机为从设备，从设备除正常工作与主设备同步输出对应的模拟量之外，还用于监测主设备的工作状态，其监测过程包括如下步骤：
当监测到主设备在预定时间内未输出最终模拟量时，则从设备升为主设备，并传输自身对应的模拟量以作为最终模拟量的输出。
在每一周期输出刷新前，需要决定本周期由何种检测机输出进而判断主从设备，当确定完主设备后，主从设备分别输出对应的模拟量，进而通过检测机的FPGA分别计算当前周期由主设备输出，同时发送下一个周期计划主设备继续输出对应的模拟量作为最终模拟量的输出，以达到检测机输出模拟量值互斥，下周期预判，以及最终模拟量输出前的周期自检判断的目的。
当确定主设备输出模拟量时，从设备监测主设备工作状态，当监测到主设备在当前周期的预定时间内未输出最终模拟量时，则主设备发生故障，则需要从设备升为主设备代替原主设备继续工作传输自身对应的模拟量作为最终模拟量输出。
例如，两个检测机A、B作为主从设备，确定A为主设备，则B检测机为从设备，主设备输出时，从设备完全知道自身传输的工作状态，并监测主设备是否能输出，当前周期内未输出最终模拟量主设备出现故障，此时从设备主动升为主设备输出对应的模拟量作为最终模拟量输出。
另外，预设时间可以根据实际情况进行设置，一般不超过一个周期运行传输的时间，若预设时间过短，小于当前周期的时间，主设备还未输出模拟量则误判为主设备出现故障，频繁误判检测机工作状态，增加模拟量传输的复杂性并提高不必要的误判影响最终模拟量输出，若预设时间过长，当前周期顺利完成传输模拟量任务，则在下个周期由于时间较短还未完成下个周期的输出任务，也会增加误判率，最终影响模拟量输出。
需要说明的是，在热备冗余方案中若有三个检测机工作，则一个检测机作为主设备，其余两个检测机为从设备，当主设备发生故障时，则两个从设备中根据应用场景的实际情况进行选择，确定一个从设备作为主设备替代原主设备工作，此时另一个从设备继续监测新的主设备工作状态。
本发明提供的主设备工作，从设备监测主设备工作状态，当主设备在传输过程中未输出最终模拟量时则从设备升为主设备，并传输自身模拟量作为最终模拟量输出。解决原始热备方案中输出不同步的问题，从根源上解决冗余切换输出时出现的抖动问题，解决信息同步，在主设备故障时从设备实时做出反应，实现无扰切换。
在上述实施例中提到主从设备同步输出对应的模拟量，从设备还监测主设备的工作状态，具体包括：
从设备设置心跳监测主设备的工作状态。
在监测主设备的工作状态中，主从设备的数据进行交互实现，为避免主从设备通讯过程中的常拉低拉高现象，设置心跳监测主设备在不在，是否在传输模拟量，在预设时间内设置心跳，若监测到主设备不在，则从设备直接升为主设备继续传输自身的模拟量。
从设备监测主设备的工作状态以达到周期同步的目的，其周期同步主要完成各检测机的信息同步，同步数据格式包含同步输出、本板心跳、本板当前状态、本板当前输出值、本板采集值、对板心跳、对板当前状态、对板当前输出值和对板采集值。其中，本板为主设备，对板为从设备。
需要说明的是，从设备通过设置心跳监测主设备的工作状态，还可以设置奇偶校验，奇偶校验验证模拟量传输正确性的方法，本发明不做具体要求，设置心跳仅是一种优选地实施例。
本发明提供的从设备设置心跳监测主设备的工作状态，通过心跳的设置保证主从设备之间通讯的实时性，实现主从设备信息同步，若监测到主设备发生故障时，则从设备直接升为主设备传输自身模拟量输出，减少切换时间，提高模拟量的可靠性和实时性。
在上述实施例中提到主从设备同步输出对应的模拟量，主从设备在实际工作中，从设备监测到主设备故障并将故障上报给主卡执行机构的控制器，同时做出切换为主设备操作的时间快慢直接决定检测机的输出性能。其上报以及切换等反应的时间直接取决于快速采集主设备的模拟量值以及检测机的FPGA的同步算法，其核心是数据传输速率，因此，从设备监测主设备工作状态的通讯方式为全双工数据同步逻辑方式。
全双工数据同步逻辑方式中发送器与接收器采用点对点对接，图4为本发明实施例提供的一种数据同步逻辑示意图，如图4所示，A、B检测机的上层逻辑为输出的模拟量，通过各自检测机的FPGA发送控制指令，发送模拟量数据经A检测机的发送双口随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)至B检测机的接收RAM1，其中接收RAM1只对A检测机的数据及数据缓存，接收RAM2复制接收RAM1的数据并进行叠加，其缓存和复制过程通过B检测机的FPGA接收控制完成。
检测机之间的数据传输发送采用真双口RAM，接收采用两片RAM完全接收和对比复制工作，其中接收RAM1只对A检测机的数据其数据缓存，接收RAM2复制接收RAM1的数据并进行叠加，FPGA接收控制当中的逻辑最为核心，其完成数据更新的判断以及在何时可以复制RAM，其接收到的数据为复制之后的模拟量数据，同时完成上层逻辑和RAM复制的仲裁控制。
需要说明的是，检测机的FPGA接收控制用于解决上层逻辑的模拟量数据何时发送和复制以及数据相互冲突等问题，当出现数据相互冲突时，则FPGA接收控制的仲裁控制进行解决。图4仅示出A检测机向B检测机传输发送模拟量数据，也就是B检测机监测A检测机的工作状态。B检测机向A检测机传输发送模拟量数据同样的设置，进而根据状态确定各检测机的主从设备。
另外，A、B检测机检测对方检测机的交叉互检诊断机制同样采用该通讯方式，除全双工数据同步逻辑方式外，还可以设置千兆以太网或者低电压差分信号接口(Low-VoltageDifferential Signaling，LVDS)，相对于前者，两者在成本上较高，因此采用全双工数据同步逻辑方式仅是一种优选地实施例。
周期同步除需要较高的数据传输速率，还需要输出刷新周期的匹配。周期同步作为输出刷新的重要组成部分，传输的模拟量数据至关重要，并且对实时性要求极高，例如，采用10Mbps通讯传输32Byte需要35.2us；若采用20Mbps,则传递同样数据仅需17.6us；结合DAC输出的响应时间以及控制周期。10～20Mbps可以满足绝大部分应用。故障检测部分检测一次需要20us(含滤波时间)；因此对于100us阶跃响应时间的DAC，设计完成够用。
本发明提供的从设备监测主设备工作状态的通讯方式为全双工数据同步逻辑方式，提高数据传输速率，保证最终模拟量输出的实时性。
在上述实施例的基础上，当监测到主设备在预定时间内未输出最终模拟量时，则从设备升为主设备，并传输自身对应的模拟量以作为最终模拟量的输出。在从设备升为主设备传输对应的模拟量时，还包括：
当从设备升为主设备传输从设备对应的模拟量时，播放提示信息。
从设备升为主设备代替原主设备，说明原主设备在传输模拟量时出现故障，将故障上报给主卡执行机构的控制器，此时原主设备不工作，播放提示信息提醒工作人员及时检修原主设备。
提示信息可以是在工控显示屏上显示原主设备的故障信息，也可以是通过亮灯形式提醒工作人员，还可以是设置报警装置等，本实施例不做具体要求。
本发明提供的当从设备升为主设备传输从设备对应的模拟量时，播放提示信息。提醒工作人员及时检修原主设备，延长检测机的工作寿命。
在本发明热备冗余方案中检测机适用于两个检测机或者三个检测机，当使用三个检测机时，确定一个主设备，则其余两个为从设备，若主设备发生故障时，则两个从设备需要进行选择确定具体一个从设备升为主设备，则剩余的另一个从设备继续监测新主设备的工作状态，虽然保证了输出模拟量的可靠性，但在实时性方面增加了判断两个从设备升为主设备的操作从而增加预判时间。在输出最终模拟量之前，三个检测机的交叉自检以及三个检测机的交叉互检，在硬线电路中增加了连接的复杂性，针对于简单电路的工控系统来说，设置三个检测机无法解决其体积大的问题，因此设定检测机的数量为两个。
两个检测机，在交叉自检中检测自身的模拟量输出，在交叉互检中检测对方的模拟量输出，提高模拟量的正确性，同时在其中一个为主设备时，另一个为从设备监测主设备的工作状态。
本发明提供的检测机的数量为两个，保证检测机的数据传输实时性与可靠性，解决冗余中检测机的占用体积问题。
上述详细描述了模拟量输出方法对应的各个实施例，在此基础上，本发明还公开与上述方法对应的模拟量输出装置，图5为本发明实施例提供的一种模拟量输出装置的结构图。如图5所示，模拟量输出装置包括：
获取模块11，用于获取各检测机对应的模拟量，其中，模拟量由检测机与其余检测机交叉互检得到；
统计模块12，用于统计模拟量在预设范围内的个数；
第一确定模块13，用于当个数超过一个时，则根据各模拟量与预设范围的偏离程度确定各检测机中作为主设备的检测机；
第二确定模块14，用于当个数为一个时，则确定模拟量对应的检测机为主设备；
输出模块15，用于将确定的主设备对应的模拟量作为最终模拟量的输出。
由于装置部分的实施例与上述的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参照上述装置部分的实施例描述，在此不再赘述。
本发明提供的一种模拟量输出的装置，获取各检测机对应的模拟量，其中，模拟量由检测机与其余检测机交叉互检得到，统计模拟量在预设范围内的个数，当个数超过一个时，则根据各模拟量与预设范围的偏离程度确定各检测机中作为主设备的检测机，当个数为一个时，则确定模拟量对应的检测机为主设备，将确定的主设备对应的模拟量作为最终模拟量的输出。该装置通过交叉互检方式不断检测诊断得到各个检测机对应的模拟量，进而统计模拟量在预设范围的个数，若个数超过一个，则根据各模拟量与预设范围的偏离程度确定主设备的检测机，若个数为一个，则确定模拟量对应的检测机为主设备，将确定的主设备输出的模拟量得出最终模拟量，保证得到的实际模拟量在传输的过程中无损耗，提高了模拟量输出的准确性与可靠性，进而保证负载正常工作。
请参照图6为本发明实施例提供的另一种模拟量输出装置的结构图，如图6所示，该装置包括：
存储器21，用于存储计算机程序；
处理器22，用于执行计算机程序时实现模拟量输出方法的步骤。
本实施例提供的模拟量输出装置可以包括但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑或者台式电脑等。
其中，处理器22可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器22可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、FPGA、可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器22也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器(Central Processing Unit，CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器22可以在集成有图像处理器(GraphicsProcessing Unit，GPU)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器22还可以包括人工智能(Artificial Intelligence，AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器21可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器21还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器21至少用于存储以下计算机程序201，其中，该计算机程序被处理器22加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的模拟量输出方法的相关步骤。另外，存储器21所存储的资源还可以包括操作系统202和数据203等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统202可以包括Windows、Unix、Linux等。数据203可以包括但不限于模拟量输出方法所涉及到的数据等等。
在一些实施例中，模拟量输出装置还可包括有显示屏23、输入输出接口24、通信接口25、电源26以及通信总线27。
领域技术人员可以理解，图6为本发明实施例提供的另一种模拟量输出装置的结构图。图6中示出的结构并不构成对模拟量输出装置的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。
处理器22通过调用存储于存储器21中的指令以实现上述任一实施例所提供的模拟量输出方法。
本发明提供的一种模拟量输出的装置，获取各检测机对应的模拟量，其中，模拟量由检测机与其余检测机交叉互检得到，统计模拟量在预设范围内的个数，当个数超过一个时，则根据各模拟量与预设范围的偏离程度确定各检测机中作为主设备的检测机，当个数为一个时，则确定模拟量对应的检测机为主设备，将确定的主设备对应的模拟量作为最终模拟量的输出。该装置通过交叉互检方式不断检测诊断得到各个检测机对应的模拟量，进而统计模拟量在预设范围的个数，若个数超过一个，则根据各模拟量与预设范围的偏离程度确定主设备的检测机，若个数为一个，则确定模拟量对应的检测机为主设备，将确定的主设备输出的模拟量得出最终模拟量，保证得到的实际模拟量在传输的过程中无损耗，提高了模拟量输出的准确性与可靠性，进而保证负载正常工作。
进一步的，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器22执行时实现如上述模拟量输出方法的步骤。
可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
对于本发明提供的一种计算机可读存储介质的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述，其具有上述模拟量输出的方法相同的有益效果。
以上对本发明所提供的一种模拟量输出方法、装置及介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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“包括一个……”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。
Claims (9)
1.一种模拟量输出的方法，其特征在于，包括：
获取各检测机对应的模拟量，其中，所述模拟量由所述检测机与其余所述检测机交叉互检得到；
统计所述模拟量在预设范围内的个数；
当所述个数超过一个时，则根据各所述模拟量与所述预设范围的偏离程度确定各所述检测机中作为主设备的所述检测机；
当所述个数为一个时，则确定所述模拟量对应的所述检测机为主设备；
将确定的主设备对应的模拟量作为最终模拟量的输出；
所述模拟量由所述检测机与其余所述检测机交叉互检得到，包括：
获取各所述检测机对应的初始模拟量，其中，所述初始模拟量由所述检测机交叉自检得到；
将所述初始模拟量通过所述检测机与其余所述检测机交叉互检得到所述模拟量；
其中，交叉自检过程包括如下步骤：
所述检测机的第一AO输出器的AO端与所述检测机的负载开关的CH1端连接，用于输出所述第一AO输出器的第一模拟量；所述检测机的第二AO输出器的AI端与所述第一AO输出器的AO端连接，用于采集所述第一模拟量；
所述第二AO输出器的AO端与所述负载开关的CH2端连接，用于输出所述第二AO输出器的第二模拟量；所述第一AO输出器的AI端与所述第二AO输出器的AO端连接，用于采集所述第二模拟量；
所述检测机的FPGA与所述第一AO输出器连接且与所述第二AO输出器连接，用于根据所述第一模拟量与所述第二模拟量均与所述预设范围的偏离程度确定所述检测机对应的初始模拟量，所述负载开关与所述FPGA连接，用于输出所述检测机的所述初始模拟量以及隔离其余所述检测机对应的初始模拟量；
其中，交叉互检过程包括如下步骤：
所述检测机的AI回读器与所述负载开关连接，且与其余所述检测机对应的负载开关连接，用于监控自身所述初始模拟量与其余所述检测机对应的初始模拟量，所述FPGA与所述AI回读器连接，所述FPGA与其余所述检测机对应的FPGA连接，用于对所述AI回读器的初始模拟量解析并同步发送至其余所述检测机以完成所述交叉互检得到所述检测机对应的模拟量。
2.根据权利要求1所述的模拟量输出的方法，其特征在于，当确定所述主设备后，则其余所述检测机为从设备，所述从设备还用于监测所述主设备的工作状态，监测过程包括如下步骤：
当监测到所述主设备在预定时间内未输出所述最终模拟量时，则所述从设备升为主设备，并传输自身对应的模拟量以作为所述最终模拟量的输出。
3.根据权利要求2所述的模拟量输出的方法，其特征在于，所述从设备监测所述主设备的所述工作状态，包括：
所述从设备设置心跳监测所述主设备的所述工作状态。
4.根据权利要求2所述的模拟量输出的方法，其特征在于，所述从设备监测所述主设备的所述工作状态的通讯方式为全双工数据同步逻辑方式。
5.根据权利要求2所述的模拟量输出的方法，其特征在于，还包括：
当所述从设备升为所述主设备传输所述从设备对应的模拟量时，播放提示信息。
6.根据权利要求1所述的模拟量输出的方法，其特征在于，所述检测机的数量为两个。
7.一种模拟量输出的装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取各检测机对应的模拟量，其中，所述模拟量由所述检测机与其余所述检测机交叉互检得到；
统计模块，用于统计所述模拟量在预设范围内的个数；
第一确定模块，用于当所述个数超过一个时，则根据各所述模拟量与所述预设范围的偏离程度确定各所述检测机中作为主设备的所述检测机；
第二确定模块，用于当所述个数为一个时，则确定所述模拟量对应的所述检测机为主设备；
输出模块，用于将确定的主设备对应的模拟量作为最终模拟量的输出；
所述模拟量由所述检测机与其余所述检测机交叉互检得到，包括：
获取各所述检测机对应的初始模拟量，其中，所述初始模拟量由所述检测机交叉自检得到；
将所述初始模拟量通过所述检测机与其余所述检测机交叉互检得到所述模拟量；
其中，交叉自检过程包括如下步骤：
所述检测机的第一AO输出器的AO端与所述检测机的负载开关的CH1端连接，用于输出所述第一AO输出器的第一模拟量；所述检测机的第二AO输出器的AI端与所述第一AO输出器的AO端连接，用于采集所述第一模拟量；
所述第二AO输出器的AO端与所述负载开关的CH2端连接，用于输出所述第二AO输出器的第二模拟量；所述第一AO输出器的AI端与所述第二AO输出器的AO端连接，用于采集所述第二模拟量；
所述检测机的FPGA与所述第一AO输出器连接且与所述第二AO输出器连接，用于根据所述第一模拟量与所述第二模拟量均与所述预设范围的偏离程度确定所述检测机对应的初始模拟量，所述负载开关与所述FPGA连接，用于输出所述检测机的所述初始模拟量以及隔离其余所述检测机对应的初始模拟量；
其中，交叉互检过程包括如下步骤：
所述检测机的AI回读器与所述负载开关连接，且与其余所述检测机对应的负载开关连接，用于监控自身所述初始模拟量与其余所述检测机对应的初始模拟量，所述FPGA与所述AI回读器连接，所述FPGA与其余所述检测机对应的FPGA连接，用于对所述AI回读器的初始模拟量解析并同步发送至其余所述检测机以完成所述交叉互检得到所述检测机对应的模拟量。
8.一种模拟量输出的装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的模拟量输出的方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的模拟量输出的方法的步骤。
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