CN201163348Y - 一种用于冗余系统的应用控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于冗余系统的应用控制装置，其特征在于：包括第一主控单元、第二主控单元、第一电源模块、第二电源模块以及一切换控制模块，所述的切换控制模块包括有电源切换控制模块、系统软切换模块、系统硬切换模块、切换控制逻辑电路，第一电源模块、第二电源模块的输出端均与电源切换模块的输入端相连，电源切换模块的输出端与切换控制逻辑电路相连，第一主控单元、第二主控单元、系统硬切换模块、系统软切换模块均与切换控制逻辑电路相连。本实用新型在同一个用于冗余系统的应用控制装置中同时冗余配置了主控单元和电源模块，并且主控单元的切换不仅可以通过系统硬切换模块人工手动切换并且还可以通过设有一定软件切换条件的系统软切换模块来启动切换。

Description

一种用于冗余系统的应用控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于冗余系统的应用控制装置。

背景技术

在工业自动化领域，为了改进系统的可靠性，一般会对系统的连续运作起关键作用的功能部件进行冗余配置，其冗余配置的备用部件会与主运作部件采用相同的配置，以降低风险，增加系统的可靠性。冗余配置的作用是当主运作部件出现故障或需要更换主运作部件或需要对主运作部件的内部运作系统做更新升级之前，通过采用备用部件接管内部信息，并且将备用系统作为主运作系统运作，使得该系统无中断的继续运行。

在构建冗余系统时，作为运行整个系统的主控单元一般会构建两套，并且两套主控单元的配置是相同的，同时作为给整个系统供电的电源也会构建两套，这样的双机冗余模式是为了避免自动化系统中的某个枢纽设备出现故障导致整个系统失效而采取的备份措施，它能显著提高整个自动化系统的通信和数据处理的安全性、稳定性和可靠性。但是在构建冗余系统时，同一个应用控制装置中一般只是配置两套主控单元，而给整个系统供电的电源是作为另外的配备装置单独进行冗余配置，目前还没有在同一个应用控制装置同时配置两套主控单元和两套电源模块。

另外，在构建冗余系统时需要考虑的另一个重要问题就是对冗余设备的切换进行控制，这样，处于工作状态的主控单元或电源模块发生意外故障时，通过冗余切换控制，启动备用主控单元或电源模块运作，以保证控制任务的连续性，而现有的用于系统的应用控制装置在对电源模块进行切换时，一般通过人工手动切换，而对冗余的主控单元进行切换控制时，一般采用看门狗形式，例如公开号为CN1275000A的中国发明专利“用于冗余切换控制的设备和方法”(申请号：00117616.1)公开了一种冗余切换控制设备，包括两个控制部件，这两个控制部件通过信号线连接，该信号线传送另一控制部件的信号，该信号指示自己的控制部件的正常/异常、安装/未安装、切换使能/禁止或运作/不运作状态中的一种，通过从经这些信号线的另一控制部件的所述信号，相互识别另一控制部件的状态，来执行运作系统和备用系统之间的切换。并且，对于冗余电源模块的切换控制和冗余的主控单元的切换控制都是单独工作，彼此之间是没有任何联系的；而且上述控制主控单元的切换方式比较繁琐，不够精确，采用看门狗形式只考虑到两个控制部件控制的硬件部分的状态，至于控制部件控制的硬件部分中运行的软件系统是否死机、与外部设备通信是否正常都是不做考虑的，并且没有手动切换设置功能。这样的控制方式，对于冗余系统来说显然是不合理的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种主控单元和电源模块在同一个应用控制装置中均冗余配置，而主控单元的切换不仅可以人工手动切换并且还可以通过一定的软件切换条件启动切换的用于冗余系统的应用控制装置，且冗余主控单元切换控制端和冗余电源模块的切换端能相互配合作用。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：该用于冗余系统的应用控制装置，其特征在于：包括第一主控单元、第二主控单元、第一电源模块、第二电源模块以及切换控制模块，所述的切换控制模块包括有电源切换控制模块、系统软切换模块、系统硬切换模块、切换控制逻辑电路，所述第一电源模块、第二电源模块的输出端均与所述电源切换模块的输入端相连，所述电源切换模块的输出端与所述切换控制逻辑电路相连，所述第一主控单元、第二主控单元、系统硬切换模块、系统软切换模块均与所述切换控制逻辑电路相连。这样，第一电源模块、第二电源模块可以通过电源切换模块选择使用第一电源模块还是第二电源模块，系统软切换模块可以设定一定的软件切换条件与系统硬切换模块、电源切换模块的输出端一起通过切换控制逻辑电路来控制第一主控单元和第二主控单元的工作状态。

所述系统硬切换模块包括有第一主控单元复位开关、第二主控单元复位开关，第一主控单元复位开关与所述切换控制逻辑电路的第一输入端相连，所述第二主控单元复位开关与所述切换控制逻辑电路的第二输入端相连。

所述系统软切换模块包括有第一主控单元看门狗电路、第二主控单元看门狗电路、第一主控单元系统软件监控模块、第二主控单元系统软件监控模块，所述第一主控单元系统软件监控模块、第二主控单元系统软件监控模块均具有复位信号输出端和切换指令信号输出端，所述第一主控单元看门狗电路的输出端与所述切换控制逻辑电路的第三输入端相连，所述第二主控单元看门狗电路的输出端与所述切换控制逻辑电路的第四输入端相连，所述第一主控单元系统软件监控模块的复位信号输出端与所述切换控制逻辑电路的第五输入端相连，所述第二主控单元系统软件监控模块的复位信号输出端与所述切换控制逻辑电路的第六输入端相连，所述第一主控单元系统软件监控模块的切换指令信号输出端与所述切换控制逻辑电路的第七输入端相连，所述第二主控单元系统软件监控模块的切换指令信号输出端与所述切换控制逻辑电路的第八输入端相连，所述切换控制逻辑电路的输出端与所述第一主控单元、第二主控单元相连。

所述切换控制逻辑电路包括第一异或门、第二异或门、第三异或门、D型触发器，所述切换控制逻辑电路的第三、五、七输入端与第一异或门相连，所述切换控制逻辑电路的第四、六、八输入端与第二异或门相连，所述切换控制逻辑电路的第一、二输入端、第一异或门输出端、第二异或门输出端、电源切换控制模块的输出端与第三异或门的输入端相连，第三异或门的输出端与所述D型触发器相连，所述D型触发器的D引脚与Q引脚相连，所述D型触发器的Q引脚引出所述切换控制逻辑电路的输出端。

电源切换控制模块包括第一电源开关、第二电源开关、继电器，所述第一电源模块的输出端与所述第一电源开关的输入端相连，所述第一电源开关输出端与所述继电器的第一触点相连，所述第二电源模块的输出端与所述第二电源开关的输入端相连，所述第二电源开关输出端与所述继电器的第二触点相连，所述继电器的输入端引出电源切换控制模块的输出端。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：在同一个用于冗余系统的应用控制装置中同时冗余配置了主控单元和电源模块，并且冗余电源模块的电源切换控制模块输出端与主控单元的切换使能端一起通过同一个切换控制逻辑电路来控制第一主控单元和第二主控单元的工作状态；而主控单元的切换使能端包括了系统软切换模块的输出端和系统硬切换模块的输出端，这样，主控单元的切换不仅可以通过系统硬切换模块人工手动切换并且还可以通过设有一定软件切换条件的系统软切换模块来启动切换。

附图说明

图1为本实用新型实施例中用于冗余系统的应用控制装置的结构示意图；

图2为图1中切换控制模块的电路连接结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所述的用于冗余系统的应用控制装置，包括第一主控单元1，第二主控单元2，第一电源模块3，第二电源模块4，一切换控制模块5，该切换控制模块包括有一电源切换控制模块51、一系统软切换模块52、一系统硬切换模块53、一切换控制逻辑电路54，第一电源模块、第二电源模块的输出端均与电源切换控制模块的输入端相连，电源切换控制模块的输出端与切换控制逻辑电路相连，第一主控单元、第二主控单元、系统硬切换模块、系统软切换模块均与切换控制逻辑电路相连。

如图2，上述系统硬切换模块53包括有第一主控单元复位开关、第二主控单元复位开关，第一主控单元复位开关与切换控制逻辑电路的第一输入端相连，第二主控单元复位开关与切换控制逻辑电路的第二输入端相连，这样，第一主控单元、第二主控单元就可以通过硬件手动单独复位。

而上述系统软切换模块包括有第一主控单元看门狗电路、第二主控单元看门狗电路、第一主控单元系统软件监控模块、第二主控单元系统软件监控模块，第一主控单元系统软件监控模块、第二主控单元系统软件监控模块均具有复位信号输出端和切换指令信号输出端，第一主控单元看门狗电路的输出端与切换控制逻辑电路的第三输入端相连，第二主控单元看门狗电路的输出端与切换控制逻辑电路的第四输入端相连，第一主控单元系统软件监控模块的复位信号输出端与切换控制逻辑电路的第五输入端相连，第二主控单元系统软件监控模块的复位信号输出端与切换控制逻辑电路的第六输入端相连，第一主控单元系统软件监控模块的切换指令信号输出端与切换控制逻辑电路的第七输入端相连，第二主控单元系统软件监控模块的切换指令信号输出端与切换控制逻辑电路的第八输入端相连，切换控制逻辑电路的输出端与所述第一主控单元、第二主控单元相连。

上述第一主控单元看门狗电路、第二主控单元看门狗电路具有一定的运行条件，这些运行条件可以根据实际需要自己设定，在本实施例中的第一主控单元看门狗电路、第二主控单元看门狗电路为常规的看门狗电路。

第一主控单元系统软件监控模块、第二主控单元系统软件监控模块均具有复位信号输出端和切换指令信号输出端，这里的复位信号输出端输出一个软件的复位信号，而切换指令信号输出端根据软件切换的条件，输出切换指令信号。

本实施例中，切换指令信号通过以下方式输出：

这里的第一主控单元与第二主控单元通过信号线相连，并且第二主控单元与第一主控单元之间通过该信号线建立实时通信机制，第一主控单元会按照定义好的时间间隔反复发送第一主控单元的自身运行状态和主工作信道的运行状态给第二主控单元；第一主控单元与第二主控单元的切换指令信号是由第一主控单元、第二主控单元同时进行逻辑判断。对于第一主控单元来说，第一主控单元定时判断主工作信道状态是否正常，如果主工作信道状态是正常的，其不启动切换，如果主工作信道状态不正常，其判断第二主控单元的运行状态是否正常，如果第二主控单元运行状态不正常或者第二主控单元判断与第一主控单元之间的通信不正常，则都判断为第二主控单元不正常，这时，也不启动切换；如果第二主控单元是正常的，则第一主控单元主动向第二主控单元发送切换命令，启动切换；对于第二主控单元来说，首先判断第一主控单元的运行状态是否正常，如果判断出第一主控单元的运行状态正常，则不进行主从切换，如果判断出第一主控单元的运行状态不正常，或者第二主控单元判断与第一主控单元之间的通信不正常，则第二主控单元启动备用工作信道对主工作信道进行监听，通过判断主工作信道的运行状态，当主工作信道的运行状态也正常，则不进行主从切换；如主工作信道的运行状态出现故障、备用服务器对象正常，则立即启动切换。这里的主工作信道是指第一主控单元与外界设备之间的通信信道，备用工作信道是指第二主控单元与外界设备之间的通信信道。

而上述第一主控单元/第二主控单元的运行状态的检测方法，第一主控单元/第二主控单元与外界设备之间的主/备工作信道状态检测的方法，见本申请人于2007年9月6日申请的发明专利《一种主从设备切换控制方法》(申请号为：200710045627.9)中公开的相关内容。

上述切换控制逻辑电路包括第一异或门XOR1、第二异或门XOR2、第三异或门XOR3、D型触发器，所述切换控制逻辑电路的第三、五、七输入端与第一异或门相连，所述切换控制逻辑电路的第四、六、八输入端与第二异或门相连，所述切换控制逻辑电路的第一、二输入端、第一异或门输出端、第二异或门输出端、电源切换控制模块的输出端与第三异或门的输入端相连，第三异或门的输出端与所述D型触发器相连，所述D型触发器的D引脚与Q引脚相连，所述D型触发器的Q引脚引出所述切换控制逻辑电路的输出端。

上述电源切换控制模块包括第一电源开关、第二电源开关、继电器，所述第一电源模块的输出端与所述第一电源开关的输入端相连，所述第一电源开关输出端与所述继电器的第一触点相连，所述第二电源模块的输出端与所述第二电源开关的输入端相连，所述第二电源开关输出端与所述继电器的第二触点相连，所述继电器的输入端引出电源切换控制模块的输出端，这样，第一电源开关、第二电源开关可以通过手动切换轮流工作。

Claims (5)

1、一种用于冗余系统的应用控制装置，其特征在于：包括第一主控单元、第二主控单元、第一电源模块、第二电源模块以及一切换控制模块，所述的切换控制模块包括有电源切换控制模块、系统软切换模块、系统硬切换模块、切换控制逻辑电路，所述第一电源模块、第二电源模块的输出端均与所述电源切换模块的输入端相连，所述电源切换模块的输出端与所述切换控制逻辑电路相连，所述第一主控单元、第二主控单元、系统硬切换模块、系统软切换模块均与所述切换控制逻辑电路相连。

2、根据权利要求1所述的用于冗余系统的应用控制装置，其特征在于：所述系统硬切换模块包括有第一主控单元复位开关、第二主控单元复位开关，第一主控单元复位开关与所述切换控制逻辑电路的第一输入端相连，所述第二主控单元复位开关与所述切换控制逻辑电路的第二输入端相连。

3、根据权利要求2所述的用于冗余系统的应用控制装置，其特征在于：所述系统软切换模块包括有第一主控单元看门狗电路、第二主控单元看门狗电路、第一主控单元系统软件监控模块、第二主控单元系统软件监控模块，所述第一主控单元系统软件监控模块、第二主控单元系统软件监控模块均具有复位信号输出端和切换指令信号输出端，所述第一主控单元看门狗电路的输出端与所述切换控制逻辑电路的第三输入端相连，所述第二主控单元看门狗电路的输出端与所述切换控制逻辑电路的第四输入端相连，所述第一主控单元系统软件监控模块的复位信号输出端与所述切换控制逻辑电路的第五输入端相连，所述第二主控单元系统软件监控模块的复位信号输出端与所述切换控制逻辑电路的第六输入端相连，所述第一主控单元系统软件监控模块的切换指令信号输出端与所述切换控制逻辑电路的第七输入端相连，所述第二主控单元系统软件监控模块的切换指令信号输出端与所述切换控制逻辑电路的第八输入端相连，所述切换控制逻辑电路的输出端与所述第一主控单元、第二主控单元相连。

4、根据权利要求1～3任意一项权利要求所述的用于冗余系统的应用控制装置，其特征在于：所述切换控制逻辑电路包括第一异或门、第二异或门、第三异或门、D型触发器，所述切换控制逻辑电路的第三、五、七输入端与第一异或门相连，所述切换控制逻辑电路的第四、六、八输入端与第二异或门相连，所述切换控制逻辑电路的第一、二输入端、第一异或门输出端、第二异或门输出端、电源切换控制模块的输出端与第三异或门的输入端相连，第三异或门的输出端与所述D型触发器相连，所述D型触发器的D引脚与Q引脚相连，所述D型触发器的Q引脚引出所述切换控制逻辑电路的输出端。

5、根据权利要求1所述的用于冗余系统的应用控制装置，其特征在于：所述电源切换控制模块包括第一电源开关、第二电源开关、继电器，所述第一电源模块的输出端与所述第一电源开关的输入端相连，所述第一电源开关输出端与所述继电器的第一触点相连，所述第二电源模块的输出端与所述第二电源开关的输入端相连，所述第二电源开关输出端与所述继电器的第二触点相连，所述继电器的输入端引出电源切换控制模块的输出端。

Images