CN114978874B - 一种多重化热备冗余系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多重化热备冗余系统，包括：通信连接的第一模块和第二模块；每一模块实时获取自身故障状态和另一模块的故障状态；其中，每一模块中均设置有三个表决单元以及分别与该模块中每一表决单元连接的三个通道单元；每一所述表决单元，用于获取该表决单元所属模块的切换信息，并将该切换信息发送至另一模块，另一所述模块用于根据所接收到的所述切换信息和/或两个模块的故障状态确定是否作为进行输出工作的模块去对与所述第一模块和第二模块连接的外部负载设备提供输出信号。相对于现有技术而言，在进行模块切换时考虑了第一模块和第二模块的故障状态，因此，可以达到在模块切换时更稳定。
Description
技术领域
本发明涉及自动化控制技术领域，尤其涉及一种多重化热备冗余系统。
背景技术
在石油、化工、冶金、电力等工业行业，工业生产装置或设备在生产过程中，相关的温度、压力、流量、液位等大量的过程参数需要得到有效的自动的监测或控制，以便安全高效的达到预期的产量、质量和能效比等目标。
自动化安全仪表系统能对企业生产装置和设备可能发生的危险或措施不当行为致使继续恶化的状态进行及时响应和保护，使生产装置和设备进入一个预定义的安全停车工况，从而使风险降低到可以接受的最低程度，保障人员、设备和生产装置的安全。
出于系统安全和可靠性等方面的考虑，会人为地对一些关键部件或功能进行重复的配置。当系统发生故障时，比如某一设备发生损坏，冗余配置的部件可以作为备援，及时介入并承担故障部件的工作，由此减少系统的故障时间。但是，现有的技术主要针对是冗余设置的系统之间通信连接，以实现工作信号的传输，并没有解决多重化系统之间冗余切换的扰动问题，同时也没有解决冗余切换时系统容易故障的问题。
发明内容
（一）要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种多重化热备冗余系统，其解决了现技术并没有解决的多重化系统之间冗余切换的扰动问题，同时现技术也没有解决冗余切换时系统容易故障的技术问题。
（二）技术方案
为了达到上述目的，本发明实施例提供一种多重化热备冗余系统，包括：
通信连接的第一模块和第二模块；每一模块实时获取自身故障状态和另一模块的故障状态；
其中，每一模块中均设置有三个表决单元以及分别与该模块中每一表决单元连接的三个通道单元；
每一所述表决单元，用于获取该表决单元所属模块的切换信息，并将该切换信息发送至另一模块，另一所述模块用于根据所接收到的所述切换信息和/或两个模块的故障状态确定是否作为进行输出工作的模块去对与所述第一模块和第二模块连接的外部负载设备提供输出信号。
优选地，
每一模块中的三个通道单元中的任意两个通道单元之间通过高速并线总线双向通信；
每一所述通道单元，用于获取自身的通道单元信息以及与该通道单元分别连接的另外两个通道单元的通信状况，并将该通道单元获取的所有通道单元信息均发送给该通道单元所属模块中的每一表决单元；
其中，所述三个通道单元包括：第一通道单元A、第二通道单元B、第三通道单元C；所述第一通道单元A预先设定的优先级高于所述第二通道单元B预先设定的优先级；所述第二通道单元B预先设定的优先级高于所述第三通道单元C预先设定的优先级；
所述通道单元信息包括该通道单元的状态信息和故障信息。
优选地，每一所述表决单元获取该表决单元所属模块的切换信息，并将该切换信息发送至另一模块，具体包括：
每一所述表决单元根据该表决单元所属的模块中每一通道单元所对应的故障信息，确定该通道单元所对应的通道切换信息；
该通道单元所对应的通道切换信息包括：该通道单元需要切换的信息或该通道单元不需要切换的信息；
若该通道单元所对应的故障信息满足预先设定的切换条件，则确定该通道单元所对应的通道切换信息为该通道单元需要切换的信息；
若该通道单元所对应的故障信息不满足预先设定的切换条件，则确定该通道单元所对应的通道切换信息为该通道单元不需要切换的信息；
每一所述表决单元根据该表决单元所属的模块中所接收的所有通道单元所对应的通道切换信息确定该表决单元所属模块的切换信息；
该表决单元所属模块的切换信息包括：该模块需要切换的信息或者该模块不需要切换的信息；
若该表决单元所属的模块中至少有两个通道单元所对应的通道切换信息为该通道单元需要切换的信息，则该表决单元所属模块的切换信息为该模块需要切换的信息；
若该表决单元所属的模块中至少有两个通道单元所对应的通道切换信息为该通道单元不需要切换的信息，则该表决单元所属模块的切换信息为该模块不需要切换的信息。
优选地，所述另一所述模块用于根据所述切换信息和/或两个模块的故障状态确定是否作为进行输出工作的模块去对与所述第一模块和第二模块连接的外部负载设备提供输出信号，具体包括：
所述另一所述模块根据所接收到的所有切换信息进行表决确定最终的切换信息；
若另一所述模块所接收到的所有切换信息中至少有两个为该模块需要切换的信息，则确定的最终的切换信息为该模块需要切换的信息；
所述另一所述模块根据所述最终的切换信息和/或两个模块的故障状态确定是否作为进行输出工作的模块去对与所述第一模块和第二模块连接的外部负载设备提供输出信号；
若所述最终的切换信息为该模块需要切换的信息，则另一所述模块比较两个模块的故障状态，若该另一模块的故障状态最优，则在该另一模块的三个通道单元中采用预先设定的切换方式切换用于在该模块为负载设备提供输出信号的模块时为与负载设备之间提供输出信号的工作状态的通道单元。
优选地，
若所述第一通道单元A与第二通道单元B、所述第三通道单元C均没有通信故障时，所述第一通道单元A与第二通道单元B、所述第三通道单元C分别交换自身的通道单元信息；
若所述第一通道单元A与第三通道单元C之间的通信状况为通信故障时，则所述第一通道单元A借助于第二通道单元B与所述第三通道单元C交换通道单元信息；
若所述第一通道单元A与第二通道单元B之间的通信状况为通信故障时，则所述第一通道单元A借助于第三通道单元C与所述第二通道单元B交换通道单元信息；
所述模块的故障状态包括：该模块中每个通道单元的故障信息；
每一通道单元的状态信息为确定该通道单元当前处于工作状态或者备用状态的信息；
其中，每一通道单元还连接报警装置。
优选地，所述在另一模块的三个通道单元中采用预先设定的切换方式切换用于在该模块为负载设备提供输出信号的模块时为与负载设备之间提供输出信号的工作状态的通道单元，具体包括：
S1、在另一模块的三个通道单元中的第一通道单元A进行自检获取第一通道单元A自身的故障信息，若第一通道单元A自身的故障信息为没有故障，则第一通道单元A作为备用状态的通道单元，并进入S2；
S2、该第一通道单元A并分别对第二通道单元B、第三通道单元C之间进行通信交互，分别获取第一通道单元A分别与第二通道单元B和第三通道单元C之间的通信状况；
若第一通道单元A分别与第二通道单元B和第三通道单元C的通信状况均为没有通信故障时则进入S3；
S3、第一通道单元A分别获取第二通道单元B的第一信息和第三通道单元C的第一信息，进入S4；
所述第一信息包括：通道单元的状态信息与故障信息；
S4、当第二通道单元B的状态信息和第三通道单元C的状态信息中至少有一个通道单元的状态信息是工作状态，则进入S5；
当第二通道单元B的状态信息和第三通道单元C的状态信息都是备用状态，则第一通道单元A判断第一通道单元A所在的模块是否为进行输出工作的模块；
若是，则第一通道单元A由备用状态切换为工作状态；
若第一通道单元A所在模块不是进行输出工作的模块，则进入S5；
S5、第一通道单元A获取第一通道单元A所属的模块中状态信息为工作状态的通道单元的数量，当第一通道单元A所属的模块中只存在1个状态信息为工作状态的通道单元时，则进入S6；
当第一通道单元A所属的模块存在2个或3个状态信息为工作状态的通道单元时，则根据工作状态的通道单元的故障信息和预先设定的优先级按照预先设定的竞争机制，进行竞争，获取竞争结果；
所述预先设定的竞争机制包括：在所参与竞争的通道单元之间确定故障信息为正常的通道单元，并在该正常的通道单元中将预先设定的优先级最高的通道单元作为竞争胜出的通道单元；
如果该竞争结果为第一通道单元A竞争胜出，则第一通道单元A判断第一通道单元A所在模块是否为进行输出工作的模块，若是进行输出工作的模块则将第一通道单元A作为工作状态的通道单元，第二通道单元B和第三通道单元C均作为备用状态的通道单元，并进入S6；
若第一通道单元A所在模块是备用的模块时，则直接进入S6；
S6、第一通道单元A进行自身诊断，获取第一通道单元A自身的状态信息与故障信息；
S7、如果第一通道单元A的故障信息为无故障时则重新进入S2；
如果第一通道单元A的故障信息为有故障时，且第二通道单元B和第三通道单元C的故障信息均为有故障，则第一通道单元A所在模块借助于报警装置进行故障报警；
如果第一通道单元A的故障信息为有故障，第二通道单元B和第三通道单元C的故障信息均为无故障时，则第二通道单元B和第三通道单元C按照预先设定的竞争机制，进行竞争，若第二通道单元B竞争胜出，则将第三通道单元和第一通道单元A作为备用状态的通道单元；
若第三通道单元C竞争胜出，则将第二通道单元B和第一通道单元A作为备用状态的通道单元。
优选地，
在S1中，若第一通道单元A自身的故障信息有故障，则直接锁定，本通道单元不工作，不能成为工作状态通道单元，也不能成为备用状态的通道单元。
优选地，在S7中第一通道单元A作为备用状态的通道单元之后，还包括：
S8、三个通道单元间通信交互，如果第一通道单元A与第三通道单元C通信没有故障，则进入S9；
S9、第一通道单元A判断第二通道单元B和第三通道单元C的工作状态；
如果第二通道单元B和第三通道单元C只要有一个是工作状态的，第一通道单元A诊断自身并播报第一通道单元A自身的状态信息和故障信息，并回到S8；
如果第二通道单元B和第三通道单元C都是备用状态，则第一通道单元A判断该第一通道单元A所在模块当前是否为进行输出工作的模块，若是则第一通道单元A采用预先设定的切换方式切换为工作状态的通道单元；
若第一通道单元A所在模块不是进行输出工作的模块，则返回S5。
优选地，
在S5中，如果该竞争结果为第一通道单元A竞争失败，则将第一通道单元A作为备用状态的通道单元，并进入S8。
优选地，所述第一通道单元A采用预先设定的切换方式切换为工作状态的通道单元，具体包括：
所述第一通道单元A获取第一输出值，并控制当前的工作状态的通道单元与外部的负载设备断开，并在第一预先设定时间段内当前的工作状态的通道单元向外部负载设备输出一个预先设定工作值，使得该外部的负载设备按照所述预先设定工作值进行工作；
所述第一通道单元A切换为工作状态的通道单元，工作状态的第一通道单元A向所述外部负载设备输出第一输出值。
（三）有益效果
本发明的有益效果是：本发明的一种多重化热备冗余系统，由于每一模块中均设置有三个表决单元以及分别与该模块中每一表决单元连接的三个通道单元；并且每一所述表决单元获取该表决单元所属模块的切换信息，并将该切换信息发送至另一模块，另一所述模块用于根据所接收到的所述切换信息和/或两个模块的故障状态确定是否作为进行输出工作的模块去对与所述第一模块和第二模块连接的外部负载设备提供输出信号，相对于现有技术而言，在进行模块切换时考虑了第一模块和第二模块的故障状态，因此，可以达到在模块切换时更稳定。
附图说明
图1为本发明的一种多重化热备冗余系统结构示意图；
图2为本发明实施例中第一模块或第二模块的结构示意图；
图3为本发明实施例中第一模块或第二模块中的三个通道单元之间的通信示意图；
图4为本发明实施例中第一模块或第二模块中的三个通道单元，在一场景下的通信示意图；
图5为本发明实施例中第一模块或第二模块中的三个通道单元，在另一场景下的通信示意图；
图6为本发明实施例中第一模块或第二模块中的三个通道单元，在又一场景下的通信示意图；
图7为本发明实施例中一种多重化热备冗余系统与外部负载设备连接时结构示意图；
图8为本发明实施例中通道单元在工作状态和备用状态之间进行切换时对外部负载设备的输出信号变化示意图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
参见图1，本实施例提供一种多重化热备冗余系统，包括：
通信连接的第一模块和第二模块；每一模块实时获取自身故障状态和另一模块的故障状态。
其中，参见图2，每一模块中均设置有三个表决单元以及分别与该模块中每一表决单元连接的三个通道单元。
每一所述表决单元，用于获取该表决单元所属模块的切换信息，并将该切换信息发送至另一模块，另一所述模块用于根据所接收到的所述切换信息和/或两个模块的故障状态确定是否作为进行输出工作的模块去对与所述第一模块和第二模块连接的外部负载设备提供输出信号。
在本实施例的实际应用中，参见图3，每一模块中的三个通道单元中的任意两个通道单元之间通过高速并线总线双向通信。
每一所述通道单元，用于获取自身的通道单元信息以及与该通道单元分别连接的另外两个通道单元的通信状况，并将该通道单元获取的所有通道单元信息均发送给该通道单元所属模块中的每一表决单元。
其中，所述三个通道单元包括：第一通道单元A、第二通道单元B、第三通道单元C；所述第一通道单元A预先设定的优先级高于所述第二通道单元B预先设定的优先级；所述第二通道单元B预先设定的优先级高于所述第三通道单元C预先设定的优先级。
所述通道单元信息包括该通道单元的状态信息和故障信息。
参见图4，在实际应用场中，如场景1（场景1为处于工作状态的通道单元会将自身的通道单元信息通知两边的备用状态的通道单元），假设第一通道单元A当前处于工作状态，那么第一通道单元A将自身的通道单元信息发送给第二通道单元B和第三通道单元C。
参见图5，如场景2（场景2为同时每个通道单元转发另外两个通道单元的通道单元信息，当接收不到某一侧通道单元的通道单元信息时，使用另外一侧通道单元转发的通道单元信息），举例说明，当第一通道单元A与第三通道单元C之间发生了通信故障，那么，第二通道单元B在得到第一通道单元A的通道单元信息后，将其转发给第三通道单元C。
参见图6，如场景3（场景3为第一通道单元A与第二通道单元B和第三通道单元C通信完全断开时），第二通道单元B和第三通道单元C之间相互通信。
参见图7，本实施例中的多重化热备冗余系统由两个模块（也就是第一模块和第二模块）组成，在这个两个模块中，一个作为工作模块一个作为备用模块，作为工作模块中的三个通道单元中仅有一个为工作状态的通道单元，另外两个为备用状态的通道单元，备用模块的三个通道单元中的一个通道单元为待工作状态的通道单元，两外两个为备用状态的通道单元，当备用模块切换成工作模块时，备用模块中的待工作状态的通道单元立即切换为工作状态的通道单元，备用状态的通道单元继续保持备用状态。本实施例提供的一种多重化热备冗余系统仅有一个模块为进行输出工作的模块，另一个模块为备用模块，在进行输出工作的模块中只有一个通道单元为工作状态的通道单元，另外两个通道单元都为备用状态，当工作状态的通道单元出现故障时，会与备用状态的通道单元进行切换。
在本实施例的实际应用中，若所述第一通道单元A与第二通道单元B、所述第三通道单元C均没有通信故障时，所述第一通道单元A与第二通道单元B、所述第三通道单元C分别交换自身的通道单元信息。
若所述第一通道单元A与第三通道单元C之间的通信状况为通信故障时，则所述第一通道单元A借助于第二通道单元B与所述第三通道单元C交换通道单元信息。
若所述第一通道单元A与第二通道单元B之间的通信状况为通信故障时，则所述第一通道单元A借助于第三通道单元C与所述第二通道单元B交换通道单元信息。
所述模块的故障状态包括：该模块中每个通道单元的故障信息。
每一通道单元的状态信息为确定该通道单元当前处于工作状态或者备用状态的信息。
其中，每一通道单元还连接报警装置。
在本实施例的实际应用中，每一所述表决单元获取该表决单元所属模块的切换信息，并将该切换信息发送至另一模块，具体包括：
每一所述表决单元根据该表决单元所属的模块中每一通道单元所对应的故障信息，确定该通道单元所对应的通道切换信息。
该通道单元所对应的通道切换信息包括：该通道单元需要切换的信息或该通道单元不需要切换的信息。
若该通道单元所对应的故障信息满足预先设定的切换条件，则确定该通道单元所对应的通道切换信息为该通道单元需要切换的信息。
若该通道单元所对应的故障信息不满足预先设定的切换条件，则确定该通道单元所对应的通道切换信息为该通道单元不需要切换的信息。
每一所述表决单元根据该表决单元所属的模块中所接收的所有通道单元所对应的通道切换信息确定该表决单元所属模块的切换信息。
该表决单元所属模块的切换信息包括：该模块需要切换的信息或者该模块不需要切换的信息。
若该表决单元所属的模块中至少有两个通道单元所对应的通道切换信息为该通道单元需要切换的信息，则该表决单元所属模块的切换信息为该模块需要切换的信息。
若该表决单元所属的模块中至少有两个通道单元所对应的通道切换信息为该通道单元不需要切换的信息，则该表决单元所属模块的切换信息为该模块不需要切换的信息。
本实施例中，所述另一所述模块用于根据所述切换信息和/或两个模块的故障状态确定是否作为进行输出工作的模块去对与所述第一模块和第二模块连接的外部负载设备提供输出信号，具体包括：
所述另一所述模块根据所接收到的所有切换信息进行表决确定最终的切换信息。
若另一所述模块所接收到的所有切换信息中至少有两个为该模块需要切换的信息，则确定的最终的切换信息为该模块需要切换的信息。
所述另一所述模块根据所述最终的切换信息和/或两个模块的故障状态确定是否作为进行输出工作的模块去对与所述第一模块和第二模块连接的外部负载设备提供输出信号。
若所述最终的切换信息为该模块需要切换的信息，则另一所述模块比较两个模块的故障状态，若该另一模块的故障状态最优，则在该另一模块的三个通道单元中采用预先设定的切换方式切换用于在该模块为负载设备提供输出信号的模块时为与负载设备之间提供输出信号的工作状态的通道单元。
在本实施例的实际应用中，所述在另一模块的三个通道单元中采用预先设定的切换方式切换用于在该模块为负载设备提供输出信号的模块时为与负载设备之间提供输出信号的工作状态的通道单元，具体包括：
S1、在另一模块的三个通道单元中的第一通道单元A进行自检获取第一通道单元A自身的故障信息，若第一通道单元A自身的故障信息为没有故障，则第一通道单元A作为备用状态的通道单元，并进入S2。
S2、该第一通道单元A并分别对第二通道单元B、第三通道单元C之间进行通信交互，分别获取第一通道单元A分别与第二通道单元B和第三通道单元C之间的通信状况。
若第一通道单元A分别与第二通道单元B和第三通道单元C的通信状况均为没有通信故障时则进入S3。
S3、第一通道单元A分别获取第二通道单元B的第一信息和第三通道单元C的第一信息，进入S4。
所述第一信息包括：通道单元的状态信息与故障信息。
S4、当第二通道单元B的状态信息和第三通道单元C的状态信息中至少有一个通道单元的状态信息是工作状态，则进入S5。
当第二通道单元B的状态信息和第三通道单元C的状态信息都是备用状态，则第一通道单元A判断第一通道单元A所在的模块是否为进行输出工作的模块。
若是，则第一通道单元A由备用状态切换为工作状态。
若第一通道单元A所在模块不是进行输出工作的模块，则进入S5。
S5、第一通道单元A获取第一通道单元A所属的模块中状态信息为工作状态的通道单元的数量，当第一通道单元A所属的模块中只存在1个状态信息为工作状态的通道单元时，则进入S6。
当第一通道单元A所属的模块存在2个或3个状态信息为工作状态的通道单元时，则根据工作状态的通道单元的故障信息和预先设定的优先级按照预先设定的竞争机制，进行竞争，获取竞争结果。
所述预先设定的竞争机制包括：在所参与竞争的通道单元之间确定故障信息为正常的通道单元，并在该正常的通道单元中将预先设定的优先级最高的通道单元作为竞争胜出的通道单元。
如果该竞争结果为第一通道单元A竞争胜出，则第一通道单元A判断第一通道单元A所在模块是否为进行输出工作的模块，若是进行输出工作的模块则将第一通道单元A作为工作状态的通道单元，第二通道单元B和第三通道单元C均作为备用状态的通道单元，并进入S6。
若第一通道单元A所在模块是备用的模块时，则直接进入S6。
S6、第一通道单元A进行自身诊断，获取第一通道单元A自身的状态信息与故障信息。
S7、如果第一通道单元A的故障信息为无故障时则重新进入S2。
如果第一通道单元A的故障信息为有故障时，且第二通道单元B和第三通道单元C的故障信息均为有故障，则第一通道单元A所在模块借助于报警装置进行故障报警。
如果第一通道单元A的故障信息为有故障，第二通道单元B和第三通道单元C的故障信息均为无故障时，则第二通道单元B和第三通道单元C按照预先设定的竞争机制，进行竞争，若第二通道单元B竞争胜出，则将第三通道单元和第一通道单元A作为备用状态的通道单元。
若第三通道单元C竞争胜出，则将第二通道单元B和第一通道单元A作为备用状态的通道单元。
在本实施例的实际应用中，在S1中，若第一通道单元A自身的故障信息有故障，则直接锁定，本通道单元不工作，不能成为工作状态通道单元，也不能成为备用状态的通道单元。
在S2中，若第一通道单元A与第二通道单元B和第三通道单元C通信故障，第一通道单元A则关闭所述第一通道单元A所在的模块，也就是说第一通道单元A所在的模块就不工作了。
在本实施例的实际应用中，在S7中第一通道单元A作为备用状态的通道单元之后，还包括：
S8、三个通道单元间通信交互，如果第一通道单元A与第三通道单元C通信没有故障，则进入S9。
S9、第一通道单元A判断第二通道单元B和第三通道单元C的工作状态。
如果第二通道单元B和第三通道单元C只要有一个是工作状态的，第一通道单元A诊断自身并播报第一通道单元A自身的状态信息和故障信息，并回到S8。
如果第二通道单元B和第三通道单元C都是备用状态，则第一通道单元A判断该第一通道单元A所在模块当前是否为进行输出工作的模块，若是则第一通道单元A采用预先设定的切换方式切换为工作状态的通道单元。
若第一通道单元A所在模块不是进行输出工作的模块，则返回S5。
在本实施例的实际应用中，在S5中，如果该竞争结果为第一通道单元A竞争失败，则将第一通道单元A作为备用状态的通道单元，并进入S8。
在本实施例的实际应用中，所述第一通道单元A采用预先设定的切换方式切换为工作状态的通道单元，具体包括：
所述第一通道单元A获取第一输出值，并控制当前的工作状态的通道单元与外部的负载设备断开，并在第一预先设定时间段内当前的工作状态的通道单元向外部负载设备输出一个预先设定工作值，使得该外部的负载设备按照所述预先设定工作值进行工作。
所述第一通道单元A切换为工作状态的通道单元，工作状态的第一通道单元A向所述外部负载设备输出第一输出值。
参见图8，工作状态的通道单元在切换为备用状态时，在切换过程当前处于工作状态的通道单元先给定外部负载设备一个预先设定工作值（4mA左右），使得外部负载设备能够正常工作，然后再进行工作状态和备用状态之间的切换，该过程保持时间小于10ms，备用状态的通道单元在切换为工作状态的通道单元后以上游设备的输出值（也就是第一输出值）进行工作。上游设备是指原先的工作状态的通道单元在输出的值，现在备用状态的通道单元切换为工作状态的通道单元后，它的输出值要与之前的输出值保持一致。
工业控制上的常用的标准电信号是4mA~20mA，部分工业仪表在电信号小于4mA时，设备有可能会重新启动，因此模拟量的多重化热备冗余系统在切换时，工作状态的通道单元保持低电流(4mA左右)输出可以有效的解决直接切换容易导致设备重启的问题。
输出信号变化示意图8所示，在T0时工作状态的通道单元检测到故障，T1时工作状态的通道单元发起切换，工作状体的通道单元变为备用状态后输出由10mA变为4mA，经过t1时间，备用状态的通道单元切换为工作状态后输出10mA，此时总输出为14mA，经过t2时间，原工作状态的通道单元输出由4mA降为0mA；t1为备用模块切换响应时间，切换时间小于1ms，t3为故障发生到通道单元切换完成时间，该过程小于10ms。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件来具体体现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。
此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。
Claims (9)
1.一种多重化热备冗余系统，其特征在于，包括：
通信连接的第一模块和第二模块；每一模块实时获取自身故障状态和另一模块的故障状态；
其中，每一模块中均设置有三个表决单元以及分别与该模块中每一表决单元连接的三个通道单元；
每一所述表决单元，用于获取该表决单元所属模块的切换信息，并将该切换信息发送至另一模块，另一所述模块用于根据所接收到的所述切换信息和/或两个模块的故障状态确定是否作为进行输出工作的模块去对与所述第一模块和第二模块连接的外部负载设备提供输出信号；
其中，每一所述表决单元获取该表决单元所属模块的切换信息，并将该切换信息发送至另一模块，具体包括：
每一所述表决单元根据该表决单元所属的模块中每一通道单元所对应的故障信息，确定该通道单元所对应的通道切换信息；
该通道单元所对应的通道切换信息包括：该通道单元需要切换的信息或该通道单元不需要切换的信息；
若该通道单元所对应的故障信息满足预先设定的切换条件，则确定该通道单元所对应的通道切换信息为该通道单元需要切换的信息；
若该通道单元所对应的故障信息不满足预先设定的切换条件，则确定该通道单元所对应的通道切换信息为该通道单元不需要切换的信息；
每一所述表决单元根据该表决单元所属的模块中所接收的所有通道单元所对应的通道切换信息确定该表决单元所属模块的切换信息；
该表决单元所属模块的切换信息包括：该模块需要切换的信息或者该模块不需要切换的信息；
若该表决单元所属的模块中至少有两个通道单元所对应的通道切换信息为该通道单元需要切换的信息，则该表决单元所属模块的切换信息为该模块需要切换的信息；
若该表决单元所属的模块中至少有两个通道单元所对应的通道切换信息为该通道单元不需要切换的信息，则该表决单元所属模块的切换信息为该模块不需要切换的信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
每一模块中的三个通道单元中的任意两个通道单元之间通过高速并线总线双向通信；
每一所述通道单元，用于获取自身的通道单元信息以及与该通道单元分别连接的另外两个通道单元的通信状况，并将该通道单元获取的所有通道单元信息均发送给该通道单元所属模块中的每一表决单元；
其中，所述三个通道单元包括：第一通道单元A、第二通道单元B、第三通道单元C；所述第一通道单元A预先设定的优先级高于所述第二通道单元B预先设定的优先级；所述第二通道单元B预先设定的优先级高于所述第三通道单元C预先设定的优先级；
所述通道单元信息包括该通道单元的状态信息和故障信息。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述另一所述模块用于根据所述切换信息和/或两个模块的故障状态确定是否作为进行输出工作的模块去对与所述第一模块和第二模块连接的外部负载设备提供输出信号，具体包括：
所述另一所述模块根据所接收到的所有切换信息进行表决确定最终的切换信息；
若另一所述模块所接收到的所有切换信息中至少有两个为该模块需要切换的信息，则确定的最终的切换信息为该模块需要切换的信息；
所述另一所述模块根据所述最终的切换信息和/或两个模块的故障状态确定是否作为进行输出工作的模块去对与所述第一模块和第二模块连接的外部负载设备提供输出信号；
若所述最终的切换信息为该模块需要切换的信息，则另一所述模块比较两个模块的故障状态，若该另一模块的故障状态最优，则在该另一模块的三个通道单元中采用预先设定的切换方式切换用于在该模块为负载设备提供输出信号的模块时为与负载设备之间提供输出信号的工作状态的通道单元。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，
若所述第一通道单元A与第二通道单元B、所述第三通道单元C均没有通信故障时，所述第一通道单元A与第二通道单元B、所述第三通道单元C分别交换自身的通道单元信息；
若所述第一通道单元A与第三通道单元C之间的通信状况为通信故障时，则所述第一通道单元A借助于第二通道单元B与所述第三通道单元C交换通道单元信息；
若所述第一通道单元A与第二通道单元B之间的通信状况为通信故障时，则所述第一通道单元A借助于第三通道单元C与所述第二通道单元B交换通道单元信息；
所述模块的故障状态包括：该模块中每个通道单元的故障信息；
每一通道单元的状态信息为确定该通道单元当前处于工作状态或者备用状态的信息；
其中，每一通道单元还连接报警装置。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述在该另一模块的三个通道单元中采用预先设定的切换方式切换用于在该模块为负载设备提供输出信号的模块时为与负载设备之间提供输出信号的工作状态的通道单元，具体包括：
S1、在另一模块的三个通道单元中的第一通道单元A进行自检获取第一通道单元A自身的故障信息，若第一通道单元A自身的故障信息为没有故障，则第一通道单元A作为备用状态的通道单元，并进入S2；
S2、该第一通道单元A并分别对第二通道单元B、第三通道单元C之间进行通信交互，分别获取第一通道单元A分别与第二通道单元B和第三通道单元C之间的通信状况；
若第一通道单元A分别与第二通道单元B和第三通道单元C的通信状况均为没有通信故障时则进入S3；
S3、第一通道单元A分别获取第二通道单元B的第一信息和第三通道单元C的第一信息，进入S4；
所述第一信息包括：通道单元的状态信息与故障信息；
S4、当第二通道单元B的状态信息和第三通道单元C的状态信息中至少有一个通道单元的状态信息是工作状态，则进入S5；
当第二通道单元B的状态信息和第三通道单元C的状态信息都是备用状态，则第一通道单元A判断第一通道单元A所在的模块是否为进行输出工作的模块；
若是，则第一通道单元A由备用状态切换为工作状态；
若第一通道单元A所在模块不是进行输出工作的模块，则进入S5；
S5、第一通道单元A获取第一通道单元A所属的模块中状态信息为工作状态的通道单元的数量，当第一通道单元A所属的模块中只存在1个状态信息为工作状态的通道单元时，则进入S6；
当第一通道单元A所属的模块存在2个或3个状态信息为工作状态的通道单元时，则根据工作状态的通道单元的故障信息和预先设定的优先级按照预先设定的竞争机制，进行竞争，获取竞争结果；
所述预先设定的竞争机制包括：在所参与竞争的通道单元之间确定故障信息为正常的通道单元，并在该正常的通道单元中将预先设定的优先级最高的通道单元作为竞争胜出的通道单元；
如果该竞争结果为第一通道单元A竞争胜出，则第一通道单元A判断第一通道单元A所在模块是否为进行输出工作的模块，若是进行输出工作的模块则将第一通道单元A作为工作状态的通道单元，第二通道单元B和第三通道单元C均作为备用状态的通道单元，并进入S6；
若第一通道单元A所在模块是备用的模块时，则直接进入S6；
S6、第一通道单元A进行自身诊断，获取第一通道单元A自身的状态信息与故障信息；
S7、如果第一通道单元A的故障信息为无故障时则重新进入S2；
如果第一通道单元A的故障信息为有故障时，且第二通道单元B和第三通道单元C的故障信息均为有故障，则第一通道单元A所在模块借助于报警装置进行故障报警；
如果第一通道单元A的故障信息为有故障，第二通道单元B和第三通道单元C的故障信息均为无故障时，则第二通道单元B和第三通道单元C按照预先设定的竞争机制，进行竞争，若第二通道单元B竞争胜出，则将第三通道单元和第一通道单元A作为备用状态的通道单元；
若第三通道单元C竞争胜出，则将第二通道单元B和第一通道单元A作为备用状态的通道单元。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，
在S1中，若第一通道单元A自身的故障信息有故障，则直接锁定，本通道单元不工作，不能成为工作状态通道单元，也不能成为备用状态的通道单元。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在S7中第一通道单元A作为备用状态的通道单元之后，还包括：
S8、三个通道单元间通信交互，如果第一通道单元A与第三通道单元C通信没有故障，则进入S9；
S9、第一通道单元A判断第二通道单元B和第三通道单元C的工作状态；
如果第二通道单元B和第三通道单元C只要有一个是工作状态的，第一通道单元A诊断自身并播报第一通道单元A自身的状态信息和故障信息，并回到S8；
如果第二通道单元B和第三通道单元C都是备用状态，则第一通道单元A判断该第一通道单元A所在模块当前是否为进行输出工作的模块，若是则第一通道单元A采用预先设定的切换方式切换为工作状态的通道单元；
若第一通道单元A所在模块不是进行输出工作的模块，则返回S5。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，
在S5中，如果该竞争结果为第一通道单元A竞争失败，则将第一通道单元A作为备用状态的通道单元，并进入S8。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一通道单元A采用预先设定的切换方式切换为工作状态的通道单元，具体包括：
所述第一通道单元A获取第一输出值，并控制当前的工作状态的通道单元与外部的负载设备断开，并在第一预先设定时间段内当前的工作状态的通道单元向外部负载设备输出一个预先设定工作值，使得该外部的负载设备按照所述预先设定工作值进行工作；
所述第一通道单元A切换为工作状态的通道单元，工作状态的第一通道单元A向所述外部负载设备输出第一输出值。
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