[发明专利]一种冗余电路及冗余切换方法

说明书

技术领域

本申请涉及工业控制技术领域，特别是涉及一种冗余电路及冗余切换方法。

背景技术

在工业控制系统中广泛使用1∶1热备冗余技术，1∶1热备冗余技术是指设置两个相同部件，并且这两个相同的部件分别处于控制状态和备用状态，在控制系统运行过程中当处于控制状态的部件发生故障时，其备用部件会瞬间无扰动接替故障卡件工作，保证整个控制系统持续正确运行。现有的工业系统中通过冗余表决技术和冗余通讯技术实现可靠的故障自动切换功能，但是基于基座式的1∶1热备冗余模块在备用模块热插拔过程中常常会对处以控制状态的工作模块造成干扰，导致控制系统短时间内的工作异常，业界常常采用技术复杂的仲裁电路或代价高的机械结构解决热插拔带来的干扰问题。

目前冗余电路整体框图如图1所示，主要由冗余仲裁电路、冗余通信电路、通信总线三部分组成，冗余仲裁电路主要功能是在模块冗余切换过程中通过抢权、让权方式产生冗余切换信号，触发冗余切换；冗余通信信号用来完成工作模块与备用模块之间冗余信息的交互；通信总线用于模块正常控制与通信信息的交互。

由于在备用模块热插拔过程中无法实时判断该模块所处工作状态，因此插拔瞬间可能会导致以下问题：当有工作模块正在工作时，备用模块因插拔瞬间接触不良误判断无工作模块，进而发生与工作模块抢权现象，导致工作模块发生短时间工作中断或发生误操作而在冗余通讯接口和通信总线上发送数据帧，影响工作模块正常工作。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种冗余电路及冗余切换方法，以解决备用模块因插拔瞬间接触不良误判断无工作模块，进而影响工作模块正常工作的问题。

为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下：

一种冗余电路，包括：备用模块、工作模块、基座、冗余诊断电路和控制器，其中：

所述备用模块、工作模块均通过热插拔接口与所述基座相连接，在基座内设置有通信总线；

所述冗余诊断电路包括：备用模块连接检测单元和工作模块连接检测单元，其中：所述备用模块连接检测单元通过热插拔接口串联在所述备用模块与基座之间，用于检测所述备用模块与基座的连接情况；

所述工作模块连接检测单元通过热插拔接口串联在所述工作模块与基座之间，用于检测所述工作模块与基座的连接情况；

所述控制器分别与所述备用模块连接检测单元、工作模块连接检测单元相连接，用于当所述备用模块未与所述基座相连接，或者，所述备用模块与所述基座相连接且所述工作模块也与所述基座相连接时，保持所述备用模块的备用状态，并中断所述备用模块与通信总线之间、工作模块与备用模块之间的数据传输；

当所述备用模块与所述基座相连接，且所述工作模块与所述基座未连接时，将所述备用模块的状态切换到工作状态，并中断所述工作模块与通信总线的数据传输。

优选地，所述备用模块连接检测单元包括：

第一电阻、第二电阻、第一比较单元和备用模块连接确定单元，其中：

所述第一电阻一端与所述备用模块内的参考电压相连，另一端通过热插拔接口与所述第二电阻的一端相连接，所述第二电阻的另一端与所述基座内的地电平相连接；

所述第一比较单元的输入端与所述第一电阻的另一端相连接，用于将所述第一电阻另一端的电压与所述第一预设阈值进行比较，所述第一预设阈值小于参考电压，且大于第一电阻和第二电阻相串联时第二电阻的电压；

所述备用模块连接确定单元用于当所述第一电阻另一端的电压值大于第一预设阈值，确认所述备用模块未与基座连接，

当所述第一电阻另一端的电压值小于第一预设阈值时，确认备用模块与基座已连接。

优选地，所述第一比较单元包括：第一电压比较器，其中：

所述第一电压比较器的输入端与所述第一电阻的另一端相连接，参考端输入第一预设阈值，并且所述第一电压比较器的输出端作为所述第一比较单元的输出端。

优选地，所述工作模块检测单元包括：第三电阻、第四电阻、第二比较单元和工作模块连接确定单元，其中：

所述第三电阻一端与所述工作模块内的参考电压相连，另一端通过热插拔接口与所述第四电阻的一端相连接，所述第四电阻的另一端与所述基座内的地电平连接；

所述第二比较单元用于将所述第三电阻另一端的电压值与第二预设阈值进行比较，所述第二预设阈值小于第三电阻和第四电阻相串联时第四电阻的电压；

所述工作模块连接确定单元用于当所述第三电阻另一端的电压值大于/等于第二预设阈值，确认所述工作模块未与基座连接；