[发明专利]一种基于设备冗余和网络冗余的混合冗余可编程控制系统

摘要

本发明涉及工业自动化控制技术领域，一种基于设备冗余和网络冗余的混合冗余可编程控制系统，是由主控制器混合冗余系统和从控制器混合冗余系统组成，包含双以太网网络冗余、以太网设备冗余、双串口串行网络冗余及串行设备冗余四层冗余。主控制器为双以太网网口的控制器，四线机制实现了主控制器的混合冗余，通过以太网模式和I/O模式搭配提供正常模式和快速模式两种切换方式，资源同步实现角色切换的平稳性。从控制器为双串口控制器，针对主从设备映射关系，为从设备增加一块冗余设备，实现串行通信网络和设备的双重冗余。本发明的效果和益处是成本较低，采用四线机制和四层冗余实现混合冗余，可靠性高，不同切换方式满足不同生产工艺要求。

主权项

一种基于设备冗余和网络冗余的混合冗余可编程控制系统，其特征在于：所述混合冗余可编程控制系统包括主控制器混合冗余系统和从控制器混合冗余系统，所述主控制器混合冗余系统，包括双以太网网络冗余及以太网设备冗余并接入以太网，实现以太网通信；所述主控制器混合冗余系统，包括主控制器活动设备、主控制器备份设备、交换机1、交换机2及上位机，所述主控制器活动设备及主控制器备份设备，分别经以太网网口1通过以太网与交换机1连接；所述主控制器活动设备及主控制器备份设备，分别经以太网网口2通过以太网与交换机2连接；所述交换机1与交换机2之间通过以太网连接，所述交换机1及交换机2分别通过以太网与上位机连接；主控制器通过交换机与上级网络进行信息交互，运行时，主控制器活动设备及主控制器备份设备中的一个网口处于上电运行状态，另一个网口处于断电状态；正常模式下，主控制器活动设备及主控制器备份设备之间直接采用以太网方式进行通信；快速模式下，需在主控制器活动设备I/O口与主控制器备份设备I/O口之间相连接，采用I/O口辅助以太网方式进行通信；在以太网链路出现故障时，立即采取I/O通知备份设备切换，实现毫秒级别的快速切换；主控制器混合冗余系统作为以太网通信网络，主控制器采用两套双网口冗余控制器，一个作为活动设备，另一个作为备份设备，设备的网口皆通过双绞线接入交换机，活动设备与备份设备之间还通过I/O口进行连接，实现快速切换的功能，这样既可以在功能上实现逻辑控制冗余功能，又可以在通讯链路上实现通信冗余功能；所述从控制器混合冗余系统，包括双串口串行网络冗余及串行设备冗余并接入串行总线，实现串行通信；所述从控制器混合冗余系统，包括主控制器设备、从控制器活动设备及从控制器备份设备，所述从控制器活动设备及从控制器备份设备具有串口1及串口2两个串口资源，并且分别与主控制器设备上的串口一一对应连接，实现串行通信链路冗余和设备冗余；所述主控制器设备通过串口发送扫描报文，用于确定从控制器活动设备串行通信链路及自身运行情况，一旦从控制器活动设备内部出现故障，导致串口1和串口2不能与主控制器设备进行通信，需切换到另一个从控制器备份设备上，实现正常I/O口输出和信号采集，整个系统采用四层冗余，用于提高系统运行的可靠性。