[发明专利]一种基于多CPU工业系统控制器的工控逻辑冗余实现方法

说明书

本申请公开了一种基于多CPU工业系统控制器的工控逻辑冗余实现方法，包括：所述工业系统控制器包括N个CPU，N≥2，每个CPU均包含独立运行的userRTS和reduRTS；实际运行中，N个userRTS独立运行用户逻辑，N个reduRTS依据userRTS执行结束的时间抢夺仲裁执行权，具有仲裁执行权的reduRTS获取进行仲裁所需的userRTS逻辑输出数据并运行仲裁逻辑，将仲裁结果输出到执行单元，实现工控逻辑冗余。本发明采用工业系统控制器中N个CPU均独立运行reduRTS，实际运行中由N个reduRTS抢夺仲裁控制权的方式，避免了单一仲裁点带来的风险。

技术领域

本发明属于工业自动化控制技术领域，涉及一种基于多CPU工业系统控制器的工控逻辑冗余实现方法。

背景技术

在工业自动化控制领域，分散控制系统(Distributed Control System，DCS)和可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)是使用最为广泛的两种控制系统，其中DCS控制系统主要应用于规模大、被控对象多、工艺流程复杂的大型工控系统，如火力发电厂、大型化工厂等，而PLC主要应用于规模小、工艺流程简单、响应速度快的系统。然而无论是DCS系统还是PLC系统，控制器的可靠性对整个控制系统来说尤为重要，一旦控制器出现故障无法工作将导致整个控制系统瘫痪。

随着现代电子工业的不断发展，硬件系统的可靠性已经大大提高，通过电磁兼容(Electro Magnetic Compatibility，EMC)实验、高低温实验、机械振动实验等方法已经能够在设计和生产阶段保证控制器硬件的可靠性。然而由于DCS/PLC控制器软件的复杂性以及应用逻辑的灵活性，导致了系统软件以及用户逻辑不可能进行穷举性的测试，因此存在较大的安全隐患，从目前已经公开的文献或相关产品中，尚无一种能够解决控制器软件和用户逻辑可靠性的方法。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本申请提供一种基于多CPU工业系统控制器的工控逻辑冗余实现方法，涉及多个独立运行的CPU，每个CPU中包含独立运行的用户逻辑运行时系统(user run time system,userRTS)、独立运行的仲裁逻辑运行时系统(redundency runtime system,reduRTS)，通过抢占式的仲裁方法进行逻辑仲裁，以此提高系统的可靠性和安全等级。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种基于多CPU工业系统控制器的工控逻辑冗余实现方法，所述工业系统控制器包括N个CPU，N≥2，每个CPU均包含独立运行的userRTS和reduRTS；

其特征在于：

实际运行中，N个userRTS独立运行用户逻辑，N个reduRTS依据userRTS执行结束的时间抢夺仲裁执行权，具有仲裁执行权的reduRTS获取进行仲裁所需的userRTS逻辑输出数据并运行仲裁逻辑，将仲裁结果输出到执行单元，实现工控逻辑冗余。

本发明进一步包括以下优选方案：

优选地，所述用户逻辑为：由用户根据工业现场的控制流程组态的工业控制逻辑；

所述仲裁逻辑由控制器厂商开发或由用户自主组态。

优选地，所述控制器还包括由N个CPU共享的消息总线、逻辑输出数据总线、仲裁输出总线以及用户逻辑输出数据存储区；

所述消息总线，用于用户组态的控制逻辑下装、仲裁逻辑下装以及N个CPU之间消息的传递、同一CPU内reduRTS和userRTS之间消息的传递；

所述消息包括逻辑启动、逻辑执行结束、逻辑仲裁结束消息；