CN219496953U - 冗余可编程逻辑控制器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种冗余可编程逻辑控制器系统。其中，所述冗余可编程逻辑控制器系统包括：第一可编程逻辑控制器和第二可编程逻辑控制器；光纤接口，其连接所述第一可编程逻辑控制器和所述第二可编程逻辑控制器；第一从站和第二从站；第一总线，其连接所述第一可编程逻辑控制器和所述第一从站；以及第二总线，其连接所述第二可编程逻辑控制器和所述第二从站。

Description

冗余可编程逻辑控制器系统

技术领域

本实用新型涉及机电领域，尤其涉及一种可编程逻辑控制器系统。

背景技术

可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)作为一种控制设备被广泛应用在控制领域。目前的PLC系统中，通常采用单机设备，例如，在PLC系统中设置一个PLC。在该PLC发生故障时，整个系统容易发生瘫痪，影响系统的正常运行。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本实用新型的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

实用新型内容

为了解决上述问题的至少一个或其他类似问题，本实用新型实施例提供了一种冗余可编程逻辑控制器系统。

根据本实用新型实施例的第一方面，提供一种冗余可编程逻辑控制器系统，其中，所述系统包括：第一可编程逻辑控制器和第二可编程逻辑控制器；

光纤接口，其连接所述第一可编程逻辑控制器和所述第二可编程逻辑控制器；

第一从站和第二从站；

第一总线，其连接所述第一可编程逻辑控制器和所述第一从站；以及

第二总线，其连接所述第二可编程逻辑控制器和所述第二从站，

其中，所述第一从站和所述第二从站连接的外部设备至少部分相同。

根据本实用新型实施例的第二方面，提供一种如第一方面所述的可编程逻辑控制器系统，其中，所述冗余可编程逻辑控制器系统还包括：

第三总线，其连接所述第一可编程逻辑控制器和所述第二从站；和/或

第四总线，其连接所述第二可编程逻辑控制器和所述第一从站。

根据本实用新型实施例的第三方面，提供一种如第一方面所述的可编程逻辑控制器系统，其中，所述光纤接口为使用Aurora协议的光纤接口。

根据本实用新型实施例的第四方面，提供一种如第一方面所述的可编程逻辑控制器系统，其中，所述光纤接口为使用吉比特收发器的光纤接口。

根据本实用新型实施例的第五方面，提供一种如第一方面所述的可编程逻辑控制器系统，其中，所述光纤接口包括：

第一光纤接口，其连接所述第一可编程逻辑控制器和所述第二可编程逻辑控制器；以及

第二光纤接口，其连接所述第一可编程逻辑控制器和所述第二可编程逻辑控制器，所述第一光纤接口传输的数据与所述第二光纤接口传输的数据相同。

根据本实用新型实施例的第六方面，提供一种如第一方面所述的可编程逻辑控制器系统，其中，所述光纤接口包括：

第一光纤接口，其连接所述第一可编程逻辑控制器和所述第二可编程逻辑控制器；以及

第二光纤接口，其连接所述第一可编程逻辑控制器和所述第二可编程逻辑控制器，所述第一光纤接口传输的数据与所述第二光纤接口传输的数据不同。

根据本实用新型实施例的第七方面，提供一种如第一方面所述的可编程逻辑控制器系统，其中，所述第一总线包括一条时钟传输通道和多于1条的数据传输通道；和/或所述第二总线包括一条时钟传输通道和多于1条的数据传输通道。

根据本实用新型实施例的第八方面，提供一种如第一方面所述的可编程逻辑控制器系统，其中，所述第一总线和/或所述第二总线为LVDS总线。

根据本实用新型实施例的第九方面，提供一种如第一方面所述的可编程逻辑控制器系统，其中，所述系统还包括：

第一电源和第二电源，其分别对所述第一可编程逻辑控制器和所述第二可编程逻辑控制器进行独立的供电。

本实用新型实施例的有益效果之一在于：通过在冗余可编程逻辑控制器系统中设置第一可编程逻辑控制器、第二可编程逻辑控制器、第一从站和第二从站，利用光纤接口连接第一可编程逻辑控制器和第二可编程逻辑控制器，利用第一总线连接第一可编程逻辑控制器和第一从站，利用第二总线连接第二可编程逻辑控制器和第二从站，使第一从站和第二从站连接的外部设备至少部分相同，由此，能够提高可编程逻辑控制器系统的稳定性。

参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因此而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

附图说明

所包括的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本实用新型的实施方式，并与文字描述一起来阐释本实用新型的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图。在附图中：

图1是本实用新型实施例的冗余可编程逻辑控制器系统的一示意图；

图2是本申请实施例的冗余可编程逻辑控制器系统100的另一示意图；

图3是本申请实施例的第一PLC、第二PLC、光纤接口的一示意图；

图4是本申请实施例的冗余可编程逻辑控制器系统100的另一示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本实用新型的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本实用新型的特定实施方式，其表明了其中可以采用本实用新型的原理的部分实施方式，应了解的是，本实用新型不限于所描述的实施方式，相反，本实用新型包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

另外，在以下的说明所使用的各图中，由于使各结构要素为能够在图面上识别的程度的大小，因此比例尺根据每个结构要素而不同，本实用新型不仅限于这些图中所记载的结构要素的数量、结构要素的形状、结构要素的大小的比例以及各结构要素的相对的位置关系。

在本实用新型实施例中，术语“第一”、“第二”等用于对不同元素从称谓上进行区分，但并不表示这些元素的空间排列或时间顺序等，这些元素不应被这些术语所限制。术语“和/或”包括相关联列出的术语的一种或多个中的任何一个和所有组合。术语“包含”、“包括”、“具有”等是指所陈述的特征、元素、元件或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元素、元件或组件。

在本实用新型实施例中，单数形式“一”、“该”等包括复数形式，应广义地理解为“一种”或“一类”而并不是限定为“一个”的含义；此外术语“所述”应理解为既包括单数形式也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。此外术语“根据”应理解为“至少部分根据……”，术语“基于”应理解为“至少部分基于……”，除非上下文另外明确指出。

本实用新型实施例提供了一种冗余可编程逻辑控制器系统。图1是本实用新型实施例的冗余可编程逻辑控制器系统的一示意图。在一些实施例中，如图1所示，冗余可编程逻辑控制器系统100包括：第一可编程逻辑控制器(第一PLC)1、第二可编程逻辑控制器(第二PLC)2、第一从站3、第二从站4、光纤接口5、第一总线6和第二总线7。其中，光纤接口5连接第一PLC1和第二PLC2，第一总线6连接第一PLC1和第一从站3，第二总线7连接第二PLC2和第二从站4。其中，第一从站3和第二从站4连接的外部设备8至少部分相同。

根据上述实施例，通过在冗余可编程逻辑控制器系统100中设置第一可编程逻辑控制器1、第二可编程逻辑控制器2、第一从站3和第二从站4，并且使第一从站3和第二从站4连接的外部设备8至少部分相同，这样不仅对PLC进行了备份，还对与PLC连接的从站进行了备份。由此，能够提高可编程逻辑控制器系统100的稳定性。例如，在第一PLC1和/或第一从站3发生了故障的情况下，第二PLC2和第二从站4可以工作，或者在第二PLC2和/或第二从站4发生了故障的情况下，第一PLC1和第一从站3可以工作，从而，能够保证冗余可编程逻辑控制器系统100的正常运行。

在第一PLC1和第二PLC2之间，利用光纤接口5进行连接。相较于将第一PLC1和第二PLC2同时连接到背板总线来对第一PLC1和第二PLC2进行连接的情况，能够在第一PLC1和第二PLC2之间进行远距离、高速率、高可靠性的数据传输，进而，用户可以根据需要灵活地设置第一PLC1和第二PLC2之间传输距离、传输内容等。

在一些实施例中，第一从站3和第二从站4可以分别连接一个或多于一个的外部设备8。第一从站3连接的外部设备8和第二从站4连接的外部设备8可以相同，由此，能够进一步提高冗余可编程逻辑控制器系统100的稳定性。但是，本申请不限于此，第一从站3连接的外部设备8和第二从站4连接的外部设备8也可以部分相同，部分不相同。由此，在保证冗余可编程逻辑控制器系统100的稳定性的同时，还可以适当地增加冗余可编程逻辑控制器系统100可以控制的外部设备8的数量。或者，第一从站3和第二从站4也可以分别连接不同的外部设备8。

在一些实施例中，如图1所示，在冗余可编程逻辑控制器系统100中，第一PLC1可以通过第一总线6与第一从站3通信，第二PLC2可以通过第二总线7与第二从站4通信。在此情况下，在第一PLC1或第一从站3发生故障、或者第一PLC1和第一从站3均发生故障时，可以由第二PLC2和第二从站4对外部设备8进行控制；或者，在第二PLC2或第二从站4发生故障、或者第二PLC2和第二从站4均发生故障时，可以由第一PLC1和第一从站3对外部设备8进行控制。

图2是本申请实施例的冗余可编程逻辑控制器系统100的另一示意图。如图2所示，冗余可编程逻辑控制器系统100还可以包括第三总线9和/或第四总线10。其中，第三总线9可以连接第一PLC1和第二从站4，第四总线10可以连接第二PLC2和第一从站3。由此，在冗余可编程逻辑控制器系统100包括第三总线9和第四总线10的情况下，第一PLC1不仅可以与第一从站3进行通信，还可以与第二从站4进行通信，类似地，第二PLC2不仅可以与第一从站3进行通信，还可以与第二从站4进行通信。从而，只要第一PLC1和第二PLC2中的任意一个可以正常工作，并且，第一从站3和第二从站4中的任意一个可以正常工作，那么冗余可编程逻辑控制器系统100就可以正常工作。从而，能够进一步提高冗余可编程逻辑控制器系统100稳定性。

在一些实施例中，如图1和图2所示，冗余可编程逻辑控制器系统100还可以包括：第一电源11和第二电源12，其分别对第一PLC1和第二PLC2进行独立的供电。相较于利用一个电源对第一PLC1和第二PLC2这两者进行供电的情况，能够在第一电源11发生故障时，利用第二电源12、第二PLC2和第二从站4对外部设备进行控制，或者，在第二电源12发生故障时，利用第一电源11、第一PLC1和第一从站3对外部设备进行控制，从而进一步提高了冗余可编程逻辑控制器系统100的稳定性。本申请不限于此，第一电源11除了可以对第一PLC1进行供电之外，还可以对第二PLC2进行供电；和/或，第二电源12除了可以对第二PLC2进行供电之外，还可以对第一PLC1进行供电。由此，能够进一步提高冗余可编程逻辑控制器系统100的稳定性。

在一些实施例中，第一PLC1和/或第二PLC2可以采用各种方式实现。例如，第一PLC1和/或第二PLC2可以采用SOC(系统级芯片，System on Chip)，从而能够实现对大量数据的快速处理和自动化设备的准确控制。

在一些实施例中，第一PLC1和/或第二PLC2可以运行各种操作系统，例如，Linux操作系统等。第一PLC1或第二PLC2一侧可以支持从站接口(例如，后述的LVDS接口)扩展，另一侧通过光纤接口5与第二PLC2或第一PLC1通信。

在一些实施例中，第一PLC1和/或第二PLC2可以支持Ethernet/Ethercat等局域有线网络功能，由此，能够与其他PLC或者控制器进行数据命令交互等。

在一些实施例中，第一PLC1和第二PLC2可以包括处理器和存储器，其中，该存储器可以用于存储程序和/或数据，在处理器执行存储器中存储的程序时，能够执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术等操作，并通过数字或模拟等方式生成控制信息。

在一些实施例中，在第一PLC1和第二PLC2中，可以设置主PLC和辅PLC。例如，将第一PLC1作为主PLC，将第二PLC2作为辅PLC。在正常运行时，由主PLC对整个冗余可编程逻辑控制器系统100进行控制，主PLC将数据实时传输到辅PLC作为备份。在主PLC出现故障的情况下，辅PLC可以立即接管，对冗余可编程逻辑控制器系统100进行控制。

在一些实施例中，第一PLC1和第二PLC2之间传输的数据可以是经过校验和/或加密处理的数据，由此，能够保证数据传输的可靠性和安全性。本申请不以此为限制，第一PLC1和第二PLC2之间传输的数据也可以是未经过校验和加密处理的数据。

在一些实施例中，光纤接口5可以是使用Aurora协议的光纤接口。其中，Aurora协议是一款高带宽、低成本、可扩展、框架简洁、适合点对点串行数据传输的协议。该协议支持专用的上层协议或符合工业标准的协议(例如以太网协议、TCP/IP协议等)，Aurora协议可以提供透明接口的串行互连协议，其允许数据进行任何分组封装，可以使芯片间的数据传输在一个较高的水平，并且不需要改变已有的通信系统或计算机系统。本申请不限于此，光纤接口5也可以采用其他协议。

在一些实施例中，光纤接口5可以是使用吉比特收发器(GTX)的光纤接口。其中，吉比特收发器可以支持收发双向，且收发双向独立。GTX接收和发送方向可以均包括PMA(物理介质接入层)和PCS(物理编码子层)。其中，PCS部分可以提供丰富的物理编码层特性，如8b/10b编码等；PMA部分可以是模拟电路，提供高性能的串行接口特性，如预加重与均衡等。

图3是本申请实施例的第一PLC、第二PLC、光纤接口的一示意图。在一些实施例中，如图3所示，光纤接口5可以包括：第一光纤接口51和第二光纤接口52。其中，第一光纤接口51连接第一PLC1和第二PLC2；第二光纤接口52也连接第一PLC1和第二PLC2。

在一些实施例中，第一光纤接口51传输的数据与第二光纤接口52传输的数据可以是相同的数据。由此，能够提高第一PLC1和第二PLC2之间的数据传输的可靠性。例如，在第一PLC1向第二PLC2传输备份数据时，可以采用第一光纤接口51和第二光纤接口52传输相同的数据。第二PLC2可以对从第一光纤接口51接收的第一数据和从第二光纤接口52接收的第二数据进行对比，在第一数据和第二数据相同的情况下，第二PLC2保存该第一数据和/或第二数据；在第一数据和第二数据不同的情况下，第二PLC2可以要求第一PLC1重新发送该数据。本申请不限于此，第一光纤接口51传输的数据也可以与第二光纤接口52传输的数据不同。由此，能够通过第一光纤接口51和第二光纤接口52传输不同的数据，从而能够增加数据的传输速率。

以上仅以第一光纤接口51和第二光纤接口52对光纤接口5进行了示例性的说明。本申请不限于此，光纤接口5也可以包括其他数量的光纤接口，例如，光纤接口5也可以包括1个光纤接口，或者3个以上的光纤接口。其中，在光纤接口5包括3个以上的光纤接口时，可以根据需要使该3个以上的光纤接口的至少一部分光纤接口传输相同的数据；或者，使该3个以上的光纤接口均传输不同的数据。

在一些实施例中，光纤接口5通过使用Aurora协议以及吉比特收发器GTX通道，能够在第一PLC1和第二PLC2之间实现较高的数据传输速率。例如，第一PLC1和第二PLC2之间通讯速率可以达到2.5Gbps。

在一些实施例中，第一PLC1和第二PLC2可以同时连接多于一个的从站。例如，第一PLC1和第二PLC2最多可以同时各连接63个从站。从而，能够保证冗余可编程逻辑控制器系统100的容量。

在一些实施例中，第一从站3和/或第二从站4可以包括MPU(微处理器)等电路，包括一系列的输入输出单元(I/O单元)。第一从站3和/或第二从站4可以通过通信接口(例如，后述的LVDS接口)与第一PLC1和/或第二PLC2通信，还可以通过数字输入/输出接口、模拟量输入/输出接口、温度控制接口或温度输入接口等与外部设备8进行通信。

在一些实施例中，第一总线6可以包括一条时钟传输通道和多于1条的数据传输通道；和/或，第二总线7可以包括一条时钟传输通道和多于1条的数据传输通道。通过设置多于1条的数据传输通道，能够提高PLC与从站之间的数据传输速率。本申请不限于此，第一总线6和/或第二总线7的数据传输通道数量也可以是1条。

在一些实施例中，第一总线6和/或第二总线7可以是LVDS(Low-VoltageDifferential Signaling，低电压差分信号)总线。LVDS是一种低功耗、低误码率、低串扰和低辐射的差分信号技术。LVDS可以采用极低的电压摆幅高速差动传输数据，可以实现点对点或一点对多点的连接，其传输介质可以是铜质的PCB连线，也可以是平衡电缆等。

在一些实施例中，第三总线9和/或第四总线10也可以是LVDS总线。本申请不限于此，第一总线6和/或第二总线7和/或第三总线9和/或第四总线10也可以是其他类型的总线。

图4是本申请实施例的冗余可编程逻辑控制器系统100的另一示意图。如图4所示，在该冗余可编程逻辑控制器系统100中，主PLC(第一PLC)为高速高精度逻辑控制器，其可以支持Ethernet、EtherCAT、运动控制、OPC-UA Server等。在主PLC正常工作时，可以对整个系统进行控制。辅PLC(第二PLC)具有与主PLC相同的功能。在主PLC正常工作时，辅PLC从主PLC接收数据并备份；在主PLC发生故障时，辅PLC对整个系统进行控制。第一电源和第二电源分别独立地对主PLC和辅PLC进行供电。光纤接口连接主PLC和辅PLC，其可以使用高性能点对点串行链路Aurora协议，并使用吉比特收发器(GTX)通道，由此，能够使主PLC和辅PLC之间的通讯速率达到2.5Gbps。LVDS总线连接PLC和从站，其可以采用一条时钟传输通道和多于一条的数据传输通道。一条LVDS总线最多可以连接63个I/O扩展单元(从站)。从站A和从站B可以是I/O单元，其可以包括数字输入/输出、模拟量输入/输出、温度控制、温度输入等单元。如图4所示，从站A和从站B连接的设备可以是相同的，由此，在该冗余可编程逻辑控制器系统100中，不仅对PLC进行了备份，还对从站进行了备份，能够进一步保证冗余可编程逻辑控制器系统100的稳定性。

在上述实施例中，仅以第一PLC1和第二PLC2、第一从站3和第四从站4为例，对冗余可编程逻辑控制器系统100进行了示例性的说明。本申请不限于此，冗余可编程逻辑控制器系统100也可以包括多于2个的PLC和其他数量从站等。

根据上述实施例，通过在冗余可编程逻辑控制器系统100中设置第一可编程逻辑控制器1、第二可编程逻辑控制器2、第一从站3和第二从站4，并且使第一从站3和第二从站4连接的外部设备8至少部分相同，这样不仅对PLC进行了备份，还对与PLC连接的从站进行了备份。由此，能够提高可编程逻辑控制器系统100的稳定性。例如，在第一PLC1和/或第一从站3发生了故障的情况下，第二PLC2和第二从站4可以工作，或者在第二PLC2和/或第二从站4发生了故障的情况下，第一PLC1和第一从站3可以工作，从而，能够保证冗余可编程逻辑控制器系统100的正常运行。

在第一PLC1和第二PLC2之间，利用光纤接口5进行连接。相较于将第一PLC1和第二PLC2同时连接到背板总线来对第一PLC1和第二PLC2进行连接的情况，能够在第一PLC1和第二PLC2之间进行远距离、高速率、高可靠性的数据传输，进而，用户可以根据需要灵活地设置第一PLC1和第二PLC2之间传输距离、传输内容等。

以上各个实施例仅对本申请实施例进行了示例性说明，但本申请不限于此，还可以在以上各个实施例的基础上进行适当的变型。例如，可以单独使用上述各个实施例，也可以将以上各个实施例中的一种或多种结合起来。

值得注意的是，以上仅对与本申请相关的各部件或模块进行了说明，但本申请不限于此。冗余可编程逻辑控制器系统还可以包括其他部件或者模块，关于这些部件或者模块的具体内容，可以参考相关技术。

此外，为了简单起见，附图中仅示例性示出了各个部件或模块之间的连接关系或信号走向，但是本领域技术人员应该清楚的是，可以采用总线连接等各种相关技术。上述各个部件或模块可以通过例如处理器、存储器、发射机、接收机、输入输出设备等硬件设施来实现；本申请实施并不对此进行限制。

以上结合具体的实施方式对本实用新型进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本实用新型的精神和原理对本实用新型做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本实用新型的范围内。

Claims (9)

1.一种冗余可编程逻辑控制器系统，其特征在于，所述系统包括：

第一可编程逻辑控制器和第二可编程逻辑控制器；

光纤接口，其连接所述第一可编程逻辑控制器和所述第二可编程逻辑控制器；

第一从站和第二从站；

第一总线，其连接所述第一可编程逻辑控制器和所述第一从站；以及

第二总线，其连接所述第二可编程逻辑控制器和所述第二从站，

其中，所述第一从站和所述第二从站连接的外部设备至少部分相同。

2.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器系统，其特征在于，所述冗余可编程逻辑控制器系统还包括：

第三总线，其连接所述第一可编程逻辑控制器和所述第二从站；和/或

第四总线，其连接所述第二可编程逻辑控制器和所述第一从站。

3.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器系统，其特征在于，

所述光纤接口为使用Aurora协议的光纤接口。

4.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器系统，其特征在于，

所述光纤接口为使用吉比特收发器的光纤接口。

5.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器系统，其特征在于，所述光纤接口包括：

第一光纤接口，其连接所述第一可编程逻辑控制器和所述第二可编程逻辑控制器；以及

第二光纤接口，其连接所述第一可编程逻辑控制器和所述第二可编程逻辑控制器，其中，所述第一光纤接口传输的数据与所述第二光纤接口传输的数据相同。

6.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器系统，其特征在于，所述光纤接口包括：

第一光纤接口，其连接所述第一可编程逻辑控制器和所述第二可编程逻辑控制器；以及

第二光纤接口，其连接所述第一可编程逻辑控制器和所述第二可编程逻辑控制器，其中，所述第一光纤接口传输的数据与所述第二光纤接口传输的数据不同。

7.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器系统，其特征在于，

所述第一总线包括一条时钟传输通道和多于1条的数据传输通道；和/或，所述第二总线包括一条时钟传输通道和多于1条的数据传输通道。

8.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器系统，其特征在于，

所述第一总线和/或所述第二总线为LVDS总线。

9.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器系统，其特征在于，所述系统还包括：

第一电源和第二电源，其分别对所述第一可编程逻辑控制器和所述第二可编程逻辑控制器进行独立的供电。