[发明专利]一种热备冗余主站的构成方法

说明书

技术领域：

本发明涉及热备冗余数据采集控制系统，特别涉及一种采用热备方式工作的modbus冗余主站的构成方法。

背景技术：

在工业控制现场，modbus作为一种成熟的应用协议受到了广泛的部署和应用。在仪表、传感器、电动执行机构等方面应用非常成熟。MODBUS是一个请求/应答协议，可以在以太网、RS232、RS422、RS485、光纤等线路上实施。在现场应用时，一般都是由一个modbus主站，通过RS232、RS422或者RS485的异步串行总线，连接现场的设备(从站)。RS232是点对点的通信，而RS422和RS485可以连接多个设备，每个设备具有独立的地址。

在自动控制中，为了提高系统的可靠性，一般现场都采用冗余的方式来连接和控制设备，从而能够保证在工作主站出现故障、程序运行出错、死机、重起等状态下，通过设置备用主站及其相应流程来快速、无缝地将该备用主站切换为工作主站，以此来提高系统的可靠性和稳定性。

发明内容：

本发明提出了一种采用热备方式工作的modbus冗余主站的构成方法。所谓的热备方式，是指采用两台或者两台以上的主站，运行相同的程序，在任何时刻，只有一台主站拥有通信链路的控制权，称为工作主站；其他的主站称为备用主站。本发明方法主要适用于热备冗余数据采集控制系统。在系统(工作主站)发生故障、程序运行出错、死机、重起等状态下，备用主站能够快速、无缝切换为工作主站，取得通信链路的控制权。继而极大地提高了系统的可靠性和稳定性。

本发明的具体技术方案如下：

一种热备冗余主站的构成方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.各站采用唯一的ID号进行标识；

b.各站按照故障等级和ID号排定优先级；对于具有相同故障等级的主站，ID号越大或越小，优先级越高；

c.各站通过互联总线，上电后竞争工作权限，抢到工作权限的为工作主站，其它的为备用主站；

d.各工作主站和备用主站间采用高速总线互联；

e.工作主站通过互联总线更新实时数据到各备用主站；工作主站周期性的获取其它各站的故障等级，计算其优先级，并更新到各站；各站按照优先级动态竞争工作权限，当工作主站的优先级低于备用主站的优先级时，当前工作主站释放工作权限，优先级最高的备用主站切换为工作主站。

上述方案中，所述步骤c中所述的竞争工作权限具体为：两个或两个以上的冗余主站上电后进入备用主站状态，通过互联总线查找工作主站；如果系统中不存在工作主站，则进入竞争工作主站权限阶段；在竞争阶段，各站根据本站的故障等级和ID号，计算各自的优先级，同时获取其它各站的有效优先级(上电后优先级被设定为一个无效值)，获取成功后即可通过判定最高优先级的方式来确定工作主站权限，竞争结束。

上述方案中，所述步骤e具体为：

工作主站周期性获取备用主站的故障等级，计算并设定各备用主站的优先级，当工作主站的故障等级相比备用主站的故障等级高时，工作主站释放工作权限，优先级最高的备用主站切换为工作主站；当工作主站程序运行出错、死机、重起等故障发生时，各备用主站不能收到周期性的优先级设定信号，这时优先级最高的备用主站自动切换为工作主站；当主站间的互联总线从正常变为故障时，工作主站切换权限为备用主站，优先级最高的备用主站自动切换为工作主站；在互联总线修复之前，不再进行任何形式的工作权限切换。

上述方案中，所述各站共享接口模块或各站拥有独立的接口模块。

上述方案中，所述冗余主站为modbus冗余主站。

与现有的技术相比，本发明方法具有以下优点：

(1)系统上电后各主站按照ID号和故障等级抢占工作权限，抢到工作权限的为工作主站，否则为备用主站；

(2)工作过程中，根据故障等级和ID号进行工作权限的动态切换；

(3)各主站采用高速数据总线互联；

(4)不需要通过手动设定各站的主备状态，从而在系统同时上电时由指定的主站获取工作权限。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为冗余系统主站和从站(备用主站)的通信结构示意图。

图2为本发明实施例的冗余主站工作流程示意图。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。