[发明专利]冗余控制装置之间的备用同步连接

说明书

技术领域

本发明涉及包括自动化网络的冗余控制系统，该自动化网络具有第一控制装置和第二控制装置。本发明还涉及用于操作冗余控制系统的方法。

背景技术

对于例如由于安全原因而要求高可用性的自动化技术中的应用而言，使用了冗余地构成的控制系统，该控制系统包括第一控制装置和至少一个第二控制装置。在此，第一控制装置控制过程，而第二控制装置以待机操作来运行，以便能够例如在第一控制装置发生故障的情况下控制相应的过程。

为此目的，经由同步连接在两个冗余控制装置之间对程序序列进行同步，使得在第二控制装置接管过程之后过程能够连续地继续进行。为了保证冗余控制系统中的协调的操作，除了过程图像的数据之外，还交换其它信息，使得每个控制装置知道另一个控制装置的功能性。就此同步而言，通常，经由两个冗余控制器之间的适当接口来建立点对点连接，这些适当接口通过其自身的数据线（例如，以光纤的形式）来进行连接。

这样的高可用性冗余控制系统的问题在于，各控制装置不能将同步连接的故障与相应的另一个控制装置的故障区分开，这是因为这些故障可能性都导致相同的结果：不能再交换与功能有关的信息。

在同步连接发生故障的情况下，即使第一控制装置还照样仍然有效，然而设置为备份操作的第二控制装置也会以为第一控制装置发生了故障，并且会自动地主动接管待控制的过程。这两个控制装置都会同时试图控制该过程，从而不再同步的过程图像迅速导致相互冲突的状况。为了保证冗余控制系统中的协调操作，还要求避免例如通过两个控制装置来同时控制（这种控制被称为双重控制权(double mastership)）。

发明内容

本发明的一个目的是提供避免前述双重控制权问题的解决方案。

该目的通过一种冗余控制系统来实现。在从属权利要求中限定了所述冗余控制系统的有益改进。

因此，所述冗余控制系统包括自动化网络，该自动化网络具有第一控制装置和第二控制装置。应将自动化网络理解为例如PROFINET网络，多个分散式输入输出装置可以连接至PROFINET网络，通过所述多个分散式输入输出装置可以监测和控制工厂或过程。

为了进行数据交换，第一控制装置和第二控制装置总是经由网络接口连接至自动化网络。而且，为了进行它们自己之间的直接通信，第一控制装置和第二控制装置经由点对点连接装置互相连接。

可以将连接装置理解为线路链路，该线路链路可以被实现为例如光纤。可以将线路链路形成为全双工连接。

根据本发明，将第一控制装置和第二控制装置设计为如果经由点对点连接装置的直接通信不可用，则经由自动化网络建立彼此之间的备用通信。

因此，本发明在不需要两个冗余控制装置之间的附加连接装置的情况下，就能够实现冗余的点对点通信。

在本发明的一个特别有益的实施例中，备用通信可以包括第一控制装置和第二控制装置之间的至少部分同步。至少能够以经由自动化网络的有限传输带宽来保持两个冗余控制器中的过程图像的同步。

可以将第一控制装置或第二控制装置选择为主控制器，将其中另一个控制装置选择为备份控制器。

最好将第一控制装置和第二控制装置设计为在彼此之间自动协商作为主控制器和作为备份控制器的选择。

优选地，将备份控制器设计为循环地检查与主控制器的直接连接。可以针对通过点对点连接装置建立的通信以及针对备用通信路径经由自动化网络来执行该循环检查。

同样，可以以特别优选的方式将备份控制器设计为，在经由自动化网络的备用通信发生故障之后，承担主控制器的任务。

本发明的目的还根据一种用于操作根据本发明的控制系统的方法来实现。在从属权利要求中限定了该方法的有益改进。

根据该方法，控制系统包括在自动化网络内的第一控制装置和第二控制装置，其中为了实现该方法，这两个控制装置中的一个已经被选择为主控制器，并且另一个已经被选择为备份控制器。

用于操作上述冗余控制系统的方法的特征在于包括以下步骤：

a）备份控制器循环地检查是否存在经由点对点连接装置到主控制器的直接通信；

b）如果不存在经由点对点连接装置的直接通信，则备份控制器启动经由自动化网络到主控制器的备用通信；

c）主控制器检查是否已经成功建立备用通信；

d）如果还没有成功建立备用通信，则备份控制器承担主控制器的任务。

利用直接通信，可以实现主控制器和备份控制器之间的同步。