CN115576187A - 一种多重冗余设计plc控制系统及系统控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多重冗余设计PLC控制系统，该控制系统组成包括主控机架、多个级联通讯机架、上行交换机、第一级联交换机和第二级联交换机构成。控制系统的多重冗余设计环节包括控制器冗余、级联通讯机架的通讯模块冗余、级联通讯总线冗余和主控机架/级联通讯机架的本地通讯总线冗余，同时还支持电源模块冗余和IO模块冗余。不仅实现了设备级和总线级的冗余设计，而且针对设备级的控制器模块、级联通讯模块均实现了冗余容错设计，针对总线级的级联通讯机架、本地通讯机架也均实现了总线冗余容错设计，解决了现有PLC控制系统不同层级多点不可靠源的冗余容错设计，大大提高了系统的可靠性和稳定性。

Description

一种多重冗余设计PLC控制系统及系统控制方法

技术领域

本发明属于工业自动化技术领域，尤其涉及一种多重冗余设计PLC控制系统、系统控制方法及电子设备。

背景技术

工业控制领域常采用可编程逻辑控制器(简称PLC)作为主控制单元，PLC控制系统因其灵活的可编程功能非常适合该领域的通讯、数字和逻辑运算。根据不同的应用场景，对于一些可靠性要求不高的场合，PLC控制系统常采用单控制器方案；但对一些可靠性要求高的场合，往往要求PLC控制系统具有冗余容错设计。随着工业自动化领域对控制系统可靠性和稳定性要求的提高，PLC控制系统采用冗余设计的方案正成为主要的发展方向，控制系统采用冗余设计可以最大程度避免因故障或停机对生产造成的影响，但由于系统的复杂性，使得单一的冗余设计不足以应对控制环节不同层级的故障。

目前PLC控制系统的冗余方案设计包括有系统级冗余、设备级冗余或总线级冗余。对于系统级冗余通常指控制系统冗余，通过设置两套互为备用的控制系统达到故障容错，但这种方案投切较慢，且投入成本较大；对于设备级冗余通常指控制器冗余，这种方案将冗余的控制器设置于两个并列的机架，每个机架上各自设立控制器模块和通讯模块，由通讯模块负责控制器间的冗余通讯，这种方案冗余投切依赖网络通讯，增加了硬件配置成本、也延长控制环节，容易增加故障点；对于总线级冗余通常指控制网络双环网架构，这种方案将冗余的控制器与级联通讯模块连接成双环网结构，达到一路网络故障，另一路网络接管的工作模式，这种方案对系统的配置要求较高，增添机架配置不方便，并且随着环路节点的增加，通讯响应及延时也随之增加。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供多重冗余设计PLC控制系统，该PLC控制系统不仅实现了设备级和总线级的冗余设计，而且针对设备级的控制器模块、级联通讯模块均实现了冗余容错设计，针对总线级的级联通讯机架、本地通讯机架也均实现了总线冗余容错设计，解决了现有PLC控制系统不同层级多点不可靠源的冗余容错设计，大大提高了系统的可靠性和稳定性。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种多重冗余设计PLC控制系统，包括：通过上行交换机与监控主机或HMI主机通讯的主控机架，所述主控机架至少包括主控制器和从控制器，所述主控制器和所述从控制器通过主控机架底板的心跳检测电路持续获取彼此的在线状态和在必要情况下做出主从切换，所述主控制器和所述从控制器通过主控机架底板的主从竞争检测电路持续获取彼此的主从状态和基于预设机制做出主从抉择，所述主控制器和所述从控制器分别具有两路下行网络端口；所述两路下行网络端口分别通过第一级联交换机或第二级联交换机与多个级联通讯机架内的主通讯模块或从通讯模块进行通讯，其中，所述第一级联交换机与所述第二级联交换机互为备份，所述主通讯模块和所述从通讯模块通过级联通讯机架的心跳检测电路持续获取彼此的在线状态和在必要情况下做出主从切换，所述主通讯模块和所述从通讯模块通过级联通讯机架的主从竞争检测电路持续获取彼此的主从状态和基于预设机制做出主从抉择。

在本发明的一个优选实施例中，所述主控制器和所述从控制器分别具有两路上行网络端口，所述两路上行网络端口IP分属不同网段，所述主控制器和所述从控制器通过所述两路上行网络端口与所述监控主机或HMI主机通讯。

在本发明的一个优选实施例中，所述主控机架内至少还包括冗余设置的电源模块和IO 模块，所述主控制器、从控制器、IO模块均设置两条通讯线，所述两条通讯线通过主控机架底板的硬件连通线串联共同构成冗余的本地总线，通讯报文由主控制器或从控制器转发至所述IO模块。

在本发明的一个优选实施例中，所述级联通讯机架内至少还包括冗余设置的电源模块和IO 模块，所述主通讯模块、从通讯模块、IO模块均设置两条通讯线，所述两条通讯线通过级联通讯机架底板的硬件连通线串联共同构成冗余的本地总线，通讯报文由主通讯模块或从通讯模块转发至所述IO模块。

在本发明的一个优选实施例中，所述主控机架和级联通讯机架底板上还设置有拨码单元，所述控制器或通讯模块能够通过与底板间硬件连线获取其所在主控机架或各级联通讯机架上的拨码开关值，从而确定所述主控机架的主控制器和从控制器以及各个级联通讯机架的主通讯模块和从通讯模块的地址，其中，所述主控制器和从控制器的地址以及所述主通讯模块和从通讯模块的地址满足特定规则。

在本发明的一个优选实施例中，所述主控制器或从控制器通过主控机架底板建立的LVDS通讯链路获取对端从控制器或主控制器的状态数据、同步数据和应用数据，其中状态数据由主控制器和从控制器相互传输，同步数据由主控制器端传输至从控制器端，应用数据由先上电工作控制器传输至另一控制器。

在本发明的一个优选实施例中，所述主控机架与所述多个级联通讯机架之间采用总线型拓扑结构通讯连接方式或者采用环网型拓扑结构通讯连接方式。

基于相同的构思，本发明还提供一种多重冗余设计PLC控制系统的控制方法，应用于上述所述的多重冗余设计PLC控制系统，包括如下步骤：主控机架通过上行交换机与监控主机或HMI主机进行通讯；主控机架接收监控主机或HMI主机下发的控制指令，通过第一级联交换机或第二级联交换机基于冗余设置的级联通讯总线与多个级联通讯机架中的主通讯模块或从通讯模块通讯；其中，所述主控机架至少包括主控制器和从控制器，正常工作时，主控制器或从控制器通过主控机架底板建立的LVDS通讯链路获取对端从控制器或主控制器的状态数据、同步数据和应用数据，其中状态数据由主控制器和从控制器相互传输，同步数据由主控制器端传输至从控制器端，应用数据由主控制器传输至从控制器；在主控制器出现故障的情况下，从控制器即切换为主运行状态。

在本发明的一个优选实施例中，主控机架中的主控制器、从控制器、IO模块以同步方式发送冗余报文，IO模块或控制器根据总线报文接收时间戳对冗余报文进行取舍过滤；级联通讯机架中的主通讯模块、从通讯模块、IO模块以同步方式发送冗余报文，IO模块或通讯模块根据总线报文接收时间戳对冗余报文进行取舍过滤。

基于相同的构思，本发明还提供一种电子设备，包括：存储器，所述存储器用于存储处理程序；处理器，所述处理器执行所述处理程序时实现所述的多重冗余设计PLC控制系统的控制方法。

由于采用以上技术方案，本发明能够获得以下有益效果：

1、本发明针对控制器、通讯模块的多环节热备冗余设计，提高设备故障的容错能力。通过级联扩展总线和本地底板总线多环节冗余、多重总线级冗余，提高了总线故障的容错能力。

2、本发明中针对控制器和通讯模块采用硬件电路和软件通讯结合方式实现主从竞争判断、主从切换检测、主从数据同步和应用同步的效果。

3、本发明中对于底板总线的冗余设计，采用发送同时输出、接收时间戳超时判断方式进行总线冗余报文传输与过滤。结合级联通讯总线的冗余设计，实现了PLC控制系统不同层级多点不可靠源的冗余容错设计，大大提高了系统的可靠性和稳定性。

4、本发明的主控机架和级联通讯机架的底板模块上均设置有拨码开关，所述控制器或通讯模块能够通过通过与底板间硬件连线获取其所在主控机架或各级联通讯机架上的拨码开关值，从而确定所述主控机架的主控制器和从控制器的地址以及所述各个级联通讯机架的主通讯模块和从通讯模块的地址，无需通过系统对模块地址或机架地址进行软件内的配置。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1为本发明的PLC控制系统多重冗余设计架构图；

图2为本发明的主从控制器数据交互过程图；

图3为本发明的自定义级联通讯报文的协议格式；

图4为本发明的控制器故障容错实施例示意图；

图5为本发明的通讯模块故障容错实施例示意图；

图6为本发明的级联通讯总线容错实施例示意图；

图7为本发明的底板通讯总线容错实施例示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

实施例一

本实施例的多重冗余设计PLC控制系统包括主控机架#1、级联通讯机架#2、...、级联通讯机架#n、上行交换机SW#1、级联交换机SW#2和级联交换机SW#3构成。控制系统的多重冗余设计环节包括控制器冗余、级联通讯模块冗余、级联通讯总线冗余、本地通讯总线冗余，方案可扩展电源模块冗余和IO模块冗余，系统的整体拓扑架构如图1所示。

多重冗余设计PLC控制系统的总体思路是对控制器、级联通讯模块、级联通讯总线、本地通讯总线四个方面进行冗余设计。以下进行逐一说明。

第一方面，在控制器的冗余设计上采用硬件冗余与软件冗余结合。其中，在硬件冗余方面，所述主控机架#1上包括主控制器和从控制器，主控制器和从控制器通过底板的心跳检测电路持续获得对端控制器的在线状态，通过底板主从竞争检测电路持续获得对端控制器的主从状态，能够实现主控制器、从控制器的热冗余备份。在软件冗余方面，通过底板的LVDS通讯链路获得对端控制器的状态数据、同步数据、应用数据，其中状态数据由主从控制器相互传输，同步数据由主控制器端传输至从控制器端，应用数据由先上电工作的控制器传输至对端控制器。以上，硬件冗余检测能够实现毫秒级的切换和执行状态检测，软件冗余检测与硬件冗余检测互为佐证，避免因单一故障检测失效导致的异常双主或双从情况。

主控制器、从控制器数据交互过程如图2所示。主控制器和从控制器通过底板的HBT（HeartBeat）心跳检测电路持续获得对端控制器的在线状态，通过底板MS（MasterSlave）主从竞争检测电路持续获得对端控制器的主从状态，在软件冗余方面，通过底板的LVDS（Low-Voltage Differential Signaling）通讯链路获得对端控制器的状态数据、同步数据、应用数据，能够实现主控制器、从控制器的热冗余备份。再参见图1，主控制器或从控制器各设置四个网络端口，即两路上行网络端口和两路下行网络端口。两路上行网络端口IP分属不同网段，采用TCP/IP协议，通过上行交换机SW#1连接监控主机或HMI（HumanMachine Interface ，人机界面）主机，主控制器和从控制器处于随动同步运行状态，主控制器或从控制器执行状态完全一致，唯一的区别是，从控制器不执行输出功能。两路下行网络端口IP分属不同网段，采用自定义MAC协议，通过级联交换机SW#2和级联交换机SW#3连接每个级联通讯机架，两路下行网络端口报文由发送端交换机芯片或FPGA同步同时发出，通讯模块根据接收报文时间戳进行取舍过滤。

主控制器或从控制器各设置两路本地总线通讯，两路总线互为冗余，可以采用LVDS/CAN总线。主控制器或从控制器及IO模块以同步方式发送冗余报文，IO模块或控制器根据总线报文接收时间戳对冗余报文进行取舍过滤。结合控制器、级联通讯模块的冗余容错设计，能够实现PLC控制系统不同层级多点不可靠源的冗余容错设计，大大提高了系统的可靠性和稳定性。

其中，级联通讯模块的冗余设计体现在硬件设计冗余，通过检测底板心跳电路和主从竞争电路获取主或从通讯模块工作状态和对端通讯模块在线状态。即是本实施例中要说明的第二方面级联通讯模块的热备冗余设计，硬件级联通讯模块冗余检测实现毫秒级别的切换检测。

具体来说，每个级联通讯模块上设置主通讯模块和从通讯模块，主通讯模块、从通讯模块各设置两路网络端口，可选择两路网口为上行总线型连接方式，亦可选择两个网路端口一进一出的环网型连接方式，本实施方案以上行总线型连接方式为例进行说明。

对于总线型连接方式，主控制器和主通讯模块或主控制器和从通讯模块均构成一个总线网络；从控制器和主通讯模块或从控制器和从通讯模块均构成另一个总线网络，两个总线网络确保无论何时通过任意一个主控制器或从控制器均能间接的通过主通讯模块或从通讯模块访问到扩展底板的IO模块。

同理，主通讯模块或从通讯模块亦各自设置两路本地总线通讯，两路总线互为冗余，可以采用LVDS（Low-Voltage Differential Signaling，低电压差分信号）/CAN（Controller Area Network，控制器局域网络）总线。通讯模块及IO模块以同步方式发送冗余报文，IO模块或通讯模块根据总线报文接收时间戳对冗余报文进行取舍过滤。

第三方面，级联通讯总线冗余连接主控机架#1、级联通讯机架#2... 级联通讯机架#n，本实施例采用总线型连接方式，控制器与通讯模块间通过自定义MAC（MultipleAccess Control ，多路访问控制）协议，遵循802.3协议标准，实现网络报文在交换设备上的报文传输。尤其是下行通讯报文，可无需设置IP地址，仅依靠底板硬件地址的识别和软件虚拟局域网VLAN协议的划分，达到控制器和通讯模块硬件地址的绑定，其中硬件地址决定级联通讯机架的站地址，VLAN协议决定网络报文端口来向和流向，报文的传输由交换机芯片或FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）硬件实现。其中，自定义协议格式如图3所示。其中，SFD表示起始帧定界符位数，PCP表示优先权代码点，CFI表示标准格式指示。

优选的，级联通讯总线采用总线型拓扑架构和自定义网络协议结合的方式，能够进一步减少通讯环节及包协议解析造成的传输延时。进一步的，由于采用总线型的拓扑架构，控制器同步的采用周期分时间片方式轮询级联通讯机架和突发事件抢占发送方式执行输出，能够使得系统有序稳定执行，进一步提高系统的稳定性。

需要说明的是，以上为了说明方便，进行用语的省略描述，如“控制器”实际包括主控制器和从控制器，“通讯模块”实际包括主通讯模块和从通讯模块，其他也可能存在类似的描述，在此不再进行穷举。

第四方面，针对主控机架#1、级联通讯机架#2... 级联通讯机架#n的内部采用本地通讯总线冗余设计。具体的，对于主控机架#1内部或级联通讯机架内部，控制器/通讯模块和IO模块各自设置两路本地总线，可以是LVDS/CAN总线，两路本地总线经背板总线串联共同构成冗余的本地总线，通讯报文由控制器或通讯模块转发至IO模块，各模块两路冗余端口根据总线报文接收时间戳对冗余报文进行取舍过滤。

优选的，所述主控机架和级联通讯机架的底板上均设置有拨码开关，所述控制器或通讯模块能够通过与底板间硬件连线获取其所在主控机架或各级联通讯机架上的拨码开关值，从而确定所述主控机架的主控制器和从控制器的地址以及各个级联通讯机架的主通讯模块和从通讯模块的地址，其中，示例性的，可以这样通过拨码电路设置使得主控制器与从控制器或主通讯模块与从通讯模块的模块地址相差1，从而无需通过系统对模块地址或机架地址进行软件内的配置。

本发明中涉及的通信接口可以是以太网、CAN、LVDS等。

本发明中的数据帧可以是以太网报文、CAN报文、LVDS传输报文等。

以下对本实施例的PLC控制系统的工作流程进行说明：

1、从用户层来说：监控主机或HMI主机可通过主控制器提供的两路上行网络端口访问控制系统，也可通过从控制器提供两路上行网络端口访问控制系统，通常采用ModbusTCP或OPC方式实现访问。控制器各自设置的两路上行网络端口确保了对通讯故障的容错，同时主控制器或从控制器均支持监控主机或HMI主机的监测指令，两者在数据上完全同步(除主机输出控制执行指令外)，实现监控主机或HMI主机的由主和从控制器的双监测在用户场合是现实需求的。

2、从控制器层来说：主控制器或从控制器首先汇集本地通讯机架和级联通讯机架的采集数据，并根据控制程序进行逻辑或数字运算；当接收到监控主机或HMI主机的监测指令时直接响应数据，当接收到执行指令时则需将输出指令通过本地或级联通讯机架传输至指定IO单元。对于本地通讯机架，主控制器或从控制器的两路本地总线冗余，除执行输出指令有差异外，监测指令是冗余双总线传输的；对于级联通讯机架，首先监测指令由主或从控制器通过冗余的级联通讯总线传输至两个冗余的通讯控制模块进行响应，而对执行指令则只由主控制器通过两路冗余总线传输至两个通讯控制模块，由两个冗余的通讯模块取舍过滤后执行输出。涉及到多机架配置时，控制器以周期分时间片方式轮询级联通讯机架，能够使得系统有序稳定执行，进一步提高系统的稳定性。

3、从通讯模块层来说：主控制器或从通讯模块首先汇集本地通讯机架的采集数据，但不具备逻辑运算功能；每个通讯模块均可接收来自主控制器或从控制器的监控指令和执行指令；对于通讯模块而言，其接收来自主控制器或从控制器指令的机制与上述主控制器或从控制器接收监控主机的指令机制一致，其接收级联通讯机架冗余总线报文的方案亦与主机架保持一致。需强调的是，控制指令的输出只能由主通讯模块输出，且通讯模块内部需要对冗余指令进行超时合规性判别。

4、从IO执行层来说：IO模块设置两路冗余总线端口，与控制器或通讯模块的两路总线端口共同构成本地冗余的通讯总线，控制器和通讯模块的两路总线端口的错误状态是主或从的切换条件之一，确保因主控制器输出单元故障的条件下，系统执行机构输出的可靠性。

如图4所示，如果主控制器故障，则主控制器、从控制器进行切换，从控制器升变为主控制器，升变后的主控制器继续沿用原网络拓扑，通过级联交换机#2和级联交换机#3仍可访问到级联通讯机架的主通讯模块；通过交换机#1仍可被监控主机或HMI主机访问；如果是从控制器故障则省去切换过程，主控制器继续沿用原网络拓扑进行通讯控制。

参见图5所示，主通讯模块故障，则主从通讯模块进行切换，从通讯模块升变为主通讯模块，升变后的主通讯模块继续沿用原网络拓扑，通过级联交换机#2或级联交换机#3的单网络仍可以访问到级联机架的IO模块；如果是从通讯模块故障则省去切换过程，主通讯模块继续沿用原网络拓扑通过单网络进行通讯控制。

参见图6，当级联交换机#2故障，主控制器通过级联交换机#3仍能访问到级联通讯机架的IO模块，控制系统无需主从切换；如果是主控制器的两路下行网络断线或主通讯模块的两路上行网络断线，根据切换条件从控制器或从通讯模块会升变为主控制器或主通讯模块，依据原网络拓扑仍能通过级联交换机#2和级联交换机#3的各自单总线访问到IO模块。

参见图7，当IO模块环节总线断线，则IO模块通过单总线实现容错处理；如果是控制器或通讯模块自身总线环节断线，则控制器或通讯模块通过单总线实现容错处理；如果控制器或通讯模块自身双总线断线，则触发主从切换判断选择通讯总线，总线完好的控制器或通讯模块升变为主控制器或主通讯模块工作。

实施例二

基于相同的构思，本实施例提供基于相同的构思，本发明还提供一种多重冗余设计PLC控制系统的控制方法，应用于上述所述的多重冗余设计PLC控制系统，包括如下步骤：主控机架通过上行交换机与监控主机或HMI主机进行通讯；主控机架接收监控主机或HMI主机下发的控制指令，通过第一级联交换机或第二级联交换机基于冗余设置的级联通讯总线与多个级联通讯机架中的主通讯模块或从通讯模块通讯；其中，所述主控机架至少包括主控制器和从控制器，正常工作时，主控制器或从控制器通过主控机架底板建立地LVDS通讯链路获取对端从控制器或主控制器的状态数据、同步数据和应用数据，其中状态数据由主控制器和从控制器相互传输，同步数据由主控制器端传输至从控制器端，应用数据由主控制器传输至从控制器；在主控制器出现故障的情况下，从控制器即切换为主运行状态。

在本发明的一个优选实施例中，主控机架中的主控制器、从控制器、IO模块以同步方式发送冗余报文，IO模块或控制器根据总线报文接收时间戳对冗余报文进行取舍过滤；级联通讯机架中的主通讯模块、从通讯模块、IO模块以同步方式发送冗余报文，IO模块或控制器根据总线报文接收时间戳对冗余报文进行取舍过滤。

实施例三

基于相同的构思，本实施例提供一种电子设备，包括：存储器，所述存储器用于存储处理程序；处理器，所述处理器执行所述处理程序时实现所述的多重冗余设计PLC控制系统的控制方法。

基于相同的构思，本实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有处理程序，所述处理程序被处理器执行时实现所述的多重冗余设计PLC控制系统的控制方法。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种多重冗余设计PLC控制系统，其特征在于，包括：

通过上行交换机与监控主机或HMI主机通讯的主控机架，所述主控机架至少包括主控制器和从控制器，所述主控制器和所述从控制器通过主控机架底板的心跳检测电路持续获取彼此的在线状态和在必要情况下做出主从切换，所述主控制器和所述从控制器通过主控机架底板的主从竞争检测电路持续获取彼此的主从状态和基于预设机制做出主从抉择，所述主控制器和所述从控制器分别具有两路下行网络端口；所述两路下行网络端口分别通过第一级联交换机或第二级联交换机与多个级联通讯机架内的主通讯模块或从通讯模块进行通讯，其中，所述第一级联交换机与所述第二级联交换机互为备份，所述主通讯模块和所述从通讯模块通过级联通讯机架的心跳检测电路持续获取彼此的在线状态和在必要情况下做出主从切换，所述主通讯模块和所述从通讯模块通过级联通讯机架的主从竞争检测电路持续获取彼此的主从状态和基于预设机制做出主从抉择。

2.根据权利要求1所述的多重冗余设计PLC控制系统，其特征在于，所述主控制器和所述从控制器分别具有两路上行网络端口，所述两路上行网络端口IP分属不同网段，所述主控制器和所述从控制器通过所述两路上行网络端口与所述监控主机或HMI主机通讯。

3.根据权利要求1所述的多重冗余设计PLC控制系统，其特征在于，所述主控机架内至少还包括冗余设置的电源模块和IO 模块，所述主控制器、从控制器、IO模块均设置两条通讯线，所述两条通讯线通过主控机架底板的硬件连通线串联共同构成冗余的本地总线，通讯报文由主控制器或从控制器转发至所述IO模块。

4.根据权利要求1所述的多重冗余设计PLC控制系统，其特征在于，所述级联通讯机架内至少还包括冗余设置的电源模块和IO 模块，所述主通讯模块、从通讯模块、IO模块均设置两条通讯线，所述两条通讯线通过级联通讯机架底板的硬件连通线串联共同构成冗余的本地总线，通讯报文由主通讯模块或从通讯模块转发至所述IO模块。

5.根据权利要求1所述的多重冗余设计PLC控制系统，其特征在于，所述主控机架和级联通讯机架底板上还设置有拨码单元，所述控制器或通讯模块能够通过与底板间的硬件连线获取其所在主控机架或各级联通讯机架上的拨码开关值，从而确定各个所述主控机架的主控制器和从控制器以及级联通讯机架的主通讯模块和从通讯模块的地址，其中，所述主控制器和所述从控制器的地址以及所述主通讯模块和所述从通讯模块的地址满足特定规则。

6.根据权利要求1所述的多重冗余设计PLC控制系统，其特征在于，所述主控制器或从控制器通过主控机架底板建立的LVDS通讯链路获取对端从控制器或主控制器的状态数据、同步数据和应用数据，其中状态数据由主控制器和从控制器相互传输，同步数据由主控制器端传输至从控制器端，应用数据由先上电工作控制器传输至另一控制器。

7.根据权利要求1所述的多重冗余设计PLC控制系统，其特征在于，所述主控机架与所述多个级联通讯机架之间采用总线型拓扑结构通讯连接方式或者采用环网型拓扑结构通讯连接方式。

8.一种多重冗余设计PLC控制系统的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至权利要求7任意一项所述的多重冗余设计PLC控制系统，包括如下步骤：

主控机架通过上行交换机与监控主机或HMI主机进行通讯；

主控机架接收监控主机或HMI主机下发的控制指令，通过第一级联交换机或第二级联交换机基于冗余设置的级联通讯总线与多个级联通讯机架中的主通讯模块或从通讯模块通讯；

其中，所述主控机架至少包括主控制器和从控制器，正常工作时，主控制器或从控制器通过主控机架底板建立的LVDS通讯链路获取对端从控制器或主控制器的状态数据、同步数据和应用数据，其中状态数据由主控制器和从控制器相互传输，同步数据由主控制器端传输至从控制器端，应用数据由主控制器传输至从控制器；

在主控制器出现故障的情况下，从控制器即切换为主运行状态。

9.根据权利要求8所述的多重冗余设计PLC控制系统的控制方法，其特征在于，主控机架中的主控制器、从控制器、IO模块以同步方式发送冗余报文，IO模块或控制器根据总线报文接收时间戳对冗余报文进行取舍过滤；

级联通讯机架中的主通讯模块、从通讯模块、IO模块以同步方式发送冗余报文，IO模块或通讯模块根据总线报文接收时间戳对冗余报文进行取舍过滤。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器，所述存储器用于存储处理程序；

处理器，所述处理器执行所述处理程序时实现如权利要求8或权利要求9所述的多重冗余设计PLC控制系统的控制方法。

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