CN217689799U - 控制器及双机架冗余控制系统 - Google Patents
控制器及双机架冗余控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本申请公开了一种控制器和双机架冗余控制系统，所述控制器包括冗余控制单元；所述冗余控制单元包括冗余应用子单元、发送缓存子单元、接收缓存子单元；所述冗余应用子单元，设置为定期将本控制器的冗余数据发送到发送缓存子单元，定期从所述接收缓存子单元接收对端控制器的冗余数据；并根据本控制器的冗余数据和对端控制器的冗余数据对本控制器和对端控制器进行冗余控制；所述发送缓存子单元，设置为缓存本控制器的冗余数据；所述接收缓存子单元，设置为缓存对端控制器的冗余数据。该控制器和双机架冗余控制系统提高了冗余控制系统的集成度，降低了冗余系统复杂度。
Description
技术领域
本申请涉及控制系统领域，尤指一种控制器及双机架冗余控制系统。
背景技术
目前，为了实现冗余，控制系统一般配备了两套完全相同的机架(如图1所示)。每个机架都有完全相同的电源、通信、CPU和冗余同步模块等。两个机架同时工作，其中一个机架作为主系统，用于正常控制；另一个机架作为备用系统，与主系统运行相同的控制程序，但其输出被禁止。当主系统出现故障时，备用系统立即接管系统控制权，成为主系统。确保系统正常运行。同时，维修人员可以对发生故障的系统进行维修处理，完成维修后故障系统变成备用系统。如此不断交替工作，可保证系统不停机连续工作。
发明内容
本申请提供了一种控制器和双机架冗余控制系统，该控制器和双机架冗余控制系统提高了冗余控制系统的集成度，降低了冗余系统复杂度。
本申请提供了一种控制器，包括：
所述控制器包括冗余控制单元；所述冗余控制单元包括冗余应用子单元、发送缓存子单元、接收缓存子单元；
所述冗余应用子单元，设置为定期将本控制器的冗余数据发送到发送缓存子单元，定期从所述接收缓存子单元接收对端控制器的冗余数据；并根据本控制器的冗余数据和对端控制器的冗余数据对本控制器和对端控制器进行冗余控制；
所述发送缓存子单元，设置为缓存本控制器的冗余数据；
所述接收缓存子单元，设置为缓存对端控制器的冗余数据。
一种示例性的实施例中，所述控制器还包括发送单元；
所述发送单元，设置为将所述发送缓存子单元中的数据发送到与所述控制器通讯的网络的数据链路层。
一种示例性的实施例中，所述控制器还包括接收单元；
所述接收单元，设置为定期查询与所述控制器通讯的网络是否收到冗余数据，当接收到冗余数据时，将所述冗余数据通过与所述控制器通讯的网络的物理链路层存入所述接收缓存子单元。
本申请提供了一种双机架冗余控制系统，所述双机架冗余控制系统包括两个机架；
每个机架包括控制器、通信模块；
所述控制器，设置为定期向对端机架的控制器发送本控制器的冗余数据，定期接收对端机架的控制器的冗余数据，并根据本控制器的冗余数据和对端机架的控制器的冗余数据对本控制器和对端机架的控制器进行冗余控制；
所述通信模块供所述控制器与对端机架的控制器进行通信。
一种示例性的实施例中，所述控制器包括冗余控制单元；所述冗余控制单元包括冗余应用子单元、发送缓存子单元、接收缓存子单元；
所述冗余应用子单元，设置为定期将本控制器的冗余数据发送到发送缓存子单元，定期从所述接收缓存子单元接收对端机架的控制器的冗余数据；并根据本控制器的冗余数据和对端机架的控制器的冗余数据对本控制器和对端机架的控制器进行冗余控制；
所述发送缓存子单元，设置为缓存本控制器的冗余数据；
所述接收缓存子单元，设置为缓存对端机架的控制器的冗余数据。
一种示例性的实施例中，所述控制器还包括发送单元；
所述发送单元，设置为将所述发送缓存子单元中的数据发送到与所述控制器通讯的网络的数据链路层。
一种示例性的实施例中，所述控制器还包括接收单元；
所述接收单元，设置为定期查询与所述控制器通讯的网络是否收到冗余数据，当接收到冗余数据时，将所述冗余数据通过与所述控制器通讯的网络的物理链路层存入所述接收缓存子单元。
一种示例性的实施例中，所述冗余控制单元位于所述控制器内部。
一种示例性的实施例中，所述通信模块为以太网通信模块。
一种示例性的实施例中，所述系统还包括电源模块。
本申请包括以下优点：
本申请的控制器能够实现冗余功能，提高了冗余控制系统的集成度，降低了冗余系统复杂度。
本申请的双机架冗余控制系统将冗余控制单元集成在控制器内，实现冗余功能。本申请与目前的通过冗余同步模块实现冗余功能的方案相比，具有高集成度、高可靠性、低复杂度、低功耗等优点，可以有效降低系统开发、维护成本。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为现有技术的双机架冗余拓扑图；
图2为本申请实施例的控制器的示意图；
图3为本申请实施例的双机架冗余控制系统的示意图；
图4为本申请实施例的冗余双机架网络拓扑图。
图5为本申请实施例的双机架冗余实现方案。
具体实施方式
图2为本申请实施例的控制器的示意图，如图2所示，本实施例的控制器包括冗余控制单元；所述冗余控制单元包括冗余应用子单元、发送缓存子单元、接收缓存子单元；
所述冗余应用子单元，设置为定期将本控制器的冗余数据发送到发送缓存子单元，定期从所述接收缓存子单元接收对端控制器的冗余数据；并根据本控制器的冗余数据和对端控制器的冗余数据对本控制器和对端控制器进行冗余控制；
所述发送缓存子单元，设置为缓存本控制器的冗余数据；
所述接收缓存子单元，设置为缓存对端控制器的冗余数据。
一种示例性的实施例中，所述控制器还包括发送单元；
所述发送单元，设置为将所述发送缓存子单元中的数据发送到与所述控制器通讯的网络的数据链路层。
一种示例性的实施例中，所述控制器还包括接收单元；
所述接收单元，设置为定期查询与所述控制器通讯的网络是否收到冗余数据，当接收到冗余数据时，将所述冗余数据通过与所述控制器通讯的网络的物理链路层存入所述接收缓存子单元。
一种示例性的实施例中，冗余数据为实现冗余功能所必需的数据，例如标识控制器自身状态的数据、控制器自身的周期数据和非周期数据等。
本申请实施例公开的控制器能够实现冗余功能，提高了冗余控制系统的集成度，降低了冗余系统复杂度。
图3为本申请实施例的双机架冗余控制系统的示意图，如图3所示，所述双机架冗余控制系统包括两个机架；每个机架包括控制器、通信模块；
所述控制器，设置为定期向对端机架的控制器发送本控制器的冗余数据，定期接收对端机架的控制器的冗余数据，并根据本控制器的冗余数据和对端机架的控制器的冗余数据对本控制器和对端机架的控制器进行冗余控制；
所述通信模块供所述控制器与对端机架的控制器进行通信。
一种示例性的实施例中，所述控制器包括冗余控制单元；所述冗余控制单元包括冗余应用子单元、发送缓存子单元、接收缓存子单元；
所述冗余应用子单元，设置为定期将本控制器的冗余数据发送到发送缓存子单元，定期从所述接收缓存子单元接收对端机架的控制器的冗余数据；并根据本控制器的冗余数据和对端机架的控制器的冗余数据对本控制器和对端机架的控制器进行冗余控制；
所述发送缓存子单元，设置为缓存本控制器的冗余数据；
所述接收缓存子单元，设置为缓存对端机架的控制器的冗余数据。
一种示例性的实施例中，所述控制器还包括发送单元；
所述发送单元，设置为将所述发送缓存子单元中的数据发送到与所述控制器通讯的网络的数据链路层。
一种示例性的实施例中，所述控制器还包括接收单元；
所述接收单元，设置为定期查询与所述控制器通讯的网络是否收到冗余数据，当接收到冗余数据时，将所述冗余数据通过与所述控制器通讯的网络的物理链路层存入所述接收缓存子单元。
一种示例性的实施例中，所述冗余控制单元位于所述控制器内部。
一种示例性的实施例中，所述通信模块为以太网通信模块。
一种示例性的实施例中，所述系统还包括电源模块。
本申请实施例的双机架冗余控制系统将冗余控制单元集成在控制器内，实现冗余功能。本申请与目前的通过冗余同步模块实现冗余功能的方案相比，具有高集成度、高可靠性、低复杂度、低功耗等优点，可以有效降低系统开发、维护成本。
为了更好的说明本申请，以下介绍双机架冗余控制系统示例。
如图4所示，双机架冗余控制系统，由两个完全相同的机架组成，每个机架都是由相同的电源、控制器、通信模块等组成。在控制器中集成一个冗余控制单元。正常工作时，一个机架(系统)为主，控制设备正常工作；另一个机架(系统)为备，和主机架(系统)运行相同的控制程序，但是禁止输出。主备机架(系统)周期进行冗余通信。当主机架(系统)发生故障时，冗余控制单元控制备机架(系统)升为主机架(系统)，并接替故障机架(系统)控制设备正常工作。原主机架(系统)降故障机架(系统)，待维修。当故障机架(系统)维修完成时，冗余控制单元控制故障机架(系统)升为备机架(系统)。
双机架冗余实现方案如图5所示：控制器内部集成冗余控制单元，冗余控制器单元负责故障诊断、冗余状态处理、冗余数据收发等功能。双机架冗余方案流程如下：
冗余应用周期性的将冗余数据放在发送buff内，准备发送到对方控制器；
控制器采用raw-scoket技术，将发送buff中数据直接发送到数据链路层处理，跳过了传输层和网络层，从而提高冗余效率，保证冗余的实时性；
物理层通过千兆以太网将冗余数据发送到对方控制器；
对方控制器采用epoll机制，周期查询冗余网是否接收到冗余数据；
对方控制器接收到冗余数据后，直接从物理链路层分离出冗余数据，并放在接收buff中。该处理方法也跳过了网络层和传输层，保证了冗余的实时性；
冗余应用周期从接收buff中获取对方控制器冗余的数据，并进行处理。
采用以上冗余实现方案，可以提高控制系统的集成度、提高系统可靠性、提高系统的冗余性能、降低系统复杂程度，降低开发和维护成本。
本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。
此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
Claims (10)
1.一种控制器，其特征在于，
所述控制器包括冗余控制单元；所述冗余控制单元包括冗余应用子单元、发送缓存子单元、接收缓存子单元；
所述冗余应用子单元，设置为定期将本控制器的冗余数据发送到发送缓存子单元，定期从所述接收缓存子单元接收对端控制器的冗余数据；并根据本控制器的冗余数据和对端控制器的冗余数据对本控制器和对端控制器进行冗余控制；
所述发送缓存子单元，设置为缓存本控制器的冗余数据；
所述接收缓存子单元，设置为缓存对端控制器的冗余数据。
2.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，
所述控制器还包括发送单元；
所述发送单元，设置为将所述发送缓存子单元中的数据发送到与所述控制器通讯的网络的数据链路层。
3.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，
所述控制器还包括接收单元；
所述接收单元，设置为定期查询与所述控制器通讯的网络是否收到冗余数据，当接收到冗余数据时，将所述冗余数据通过与所述控制器通讯的网络的物理链路层存入所述接收缓存子单元。
4.一种双机架冗余控制系统，其特征在于，
所述双机架冗余控制系统包括两个机架；
每个机架包括控制器、通信模块；
所述控制器，设置为定期向对端机架的控制器发送本控制器的冗余数据，定期接收对端机架的控制器的冗余数据，并根据本控制器的冗余数据和对端机架的控制器的冗余数据对本控制器和对端机架的控制器进行冗余控制；
所述通信模块供所述控制器与对端机架的控制器进行通信。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，
所述控制器包括冗余控制单元；所述冗余控制单元包括冗余应用子单元、发送缓存子单元、接收缓存子单元；
所述冗余应用子单元，设置为定期将本控制器的冗余数据发送到发送缓存子单元，定期从所述接收缓存子单元接收对端机架的控制器的冗余数据；并根据本控制器的冗余数据和对端机架的控制器的冗余数据对本控制器和对端机架的控制器进行冗余控制；
所述发送缓存子单元，设置为缓存本控制器的冗余数据；
所述接收缓存子单元，设置为缓存对端机架的控制器的冗余数据。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述控制器还包括发送单元；
所述发送单元，设置为将所述发送缓存子单元中的数据发送到与所述控制器通讯的网络的数据链路层。
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述控制器还包括接收单元；
所述接收单元，设置为定期查询与所述控制器通讯的网络是否收到冗余数据，当接收到冗余数据时，将所述冗余数据通过与所述控制器通讯的网络的物理链路层存入所述接收缓存子单元。
8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述冗余控制单元位于所述控制器内部。
9.如权利要求4所述的系统，其特征在于，
所述通信模块为以太网通信模块。
10.如权利要求4所述的系统，其特征在于，
所述系统还包括电源模块。
Priority Applications (1)
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| CN202220588144.3U CN217689799U (zh) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | 控制器及双机架冗余控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN217689799U true CN217689799U (zh) | 2022-10-28 |
Family
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| CN202220588144.3U Active CN217689799U (zh) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | 控制器及双机架冗余控制系统 |
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