一种控制系统切换装置和方法与流程

本发明涉及机车控制技术领域，特别是涉及一种控制系统切换装置和方法。

背景技术：

ss9g机车的微机控制系统主要为tpy01型微机柜，tpy01型微机控制系统主要由微机柜以及控制机箱组成。其中，控制机箱为微机控制系统核心部分，设有a、b两组完全相同的控制系统。

现有技术中，微机控制系统冗余切换方式是通过机械电源转换开关kn1切换a、b组控制系统的电源。转换开关kn1具有互锁功能，只允许控制系统中a或b一组控制系统得电工作，实现控制系统的冷备冗余，其结构示意图如图1所示，用户通过拨动开关kn1，来切换控制系统a和控制系统b的通断电。

但是在该种工作模式下，用户需要在获知控制系统运行状态的前提下，才能实现对控制系统的切换，例如，当用户在获知到控制系统a出现故障时，才会执行拨动转换开关kn1的操作，使得电源向控制系统b供电，此时控制系统b开始工作。

在实际应用中，用户可以根据显示屏中的故障提示信息，实现控制系统的切换，但是当微机控制系统出现故障但是显示屏上未提示故障信息时，用户将无法获知控制系统出现故障，此时用户不会执行拨动转换开关的操作，从而造成微机系统故障时停止工作，影响机车的正常运行。

并且采用手动切换控制系统的方式，当用户没有及时获知到控制系统故障的提示信息时，例如，当用户不在显示屏前时，无法及时发现显示屏中展示的故障提示信息，将对控制系统的切换带来延迟，从而对机车的正常运行带来影响。

可见，如何实现控制系统的自动化切换，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明实施例的目的是提供一种控制系统切换装置和方法，可以实现控制系统的自动化切换。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种控制系统切换装置，包括开关部件和与所述开关部件连接的控制器；

供电电源通过所述开关部件分别与两个控制系统连接；

所述控制器，用于在系统上电后，按照预设规则从两个所述控制系统中确定出主控制系统和备控制系统，并控制所述开关部件与所述主控制系统连通；当所述主控制系统出现故障时，控制所述开关部件切换为与所述备控制系统连通。

可选的，所述控制器由所述主控制系统中的主机车控制板和所述备控制系统中的备机车控制板组成。

可选的，所述开关部件为继电器。

可选的，所述继电器的个数为1个，其中，所述继电器包括主继电器线圈、与所述主继电器线圈相配合的主常闭触点、备继电器线圈和与所述备继电器线圈相配合的备常闭触点；

所述供电电源通过所述主常闭触点与所述主控制系统中的主开关电源连接，所述供电电源通过所述备常闭触点与所述备控制系统中的备开关电源连接，用于向所述主控制系统和所述备控制系统供电；

所述主机车控制板与所述备继电器线圈连接，用于在系统上电后向所述备继电器线圈输出电压控制信号，以将所述备常闭触点切换为备常开触点；

所述备机车控制板与所述主继电器线圈连接，用于当所述主机车控制板停止向所述备继电器线圈输出电压控制信号，所述备常开触点切换为备常闭触点时，向所述主继电器线圈输出电压控制信号，将所述主常闭触点切换为主常开触点。

可选的，所述继电器的个数为2个，分别为主继电器和备继电器；

所述主继电器包括主继电器线圈和与所述主继电器线圈相配合的主常闭触点；所述备继电器包括备继电器线圈和与所述备继电器线圈相配合的备常闭触点；

所述供电电源通过所述主常闭触点与所述主控制系统中的主开关电源连接，所述供电电源通过所述备常闭触点与所述备控制系统中的备开关电源连接，用于向所述主控制系统和所述备控制系统供电；

所述主机车控制板与所述备继电器线圈连接，用于在系统上电后向所述备继电器线圈输出电压控制信号，以将所述备常闭触点切换为备常开触点；

所述备机车控制板与所述主继电器线圈连接，用于当所述主机车控制板停止向所述备继电器线圈输出电压控制信号，所述备常开触点切换为备常闭触点时，向所述主继电器线圈输出电压控制信号，将所述主常闭触点切换为主常开触点。

可选的，所述预设规则包括两个所述控制系统各自对应的工作时间；

相应的，所述控制器具体用于在系统上电后，将工作时间和系统时间匹配的控制系统作为主控制系统，将工作时间和系统时间不匹配的控制系统作为备控制系统。

可选的，所述预设规则包括两个所述控制系统各自对应的优先级信息；

相应的，所述控制器具体用于在系统上电后，根据所述优先级信息，将优先级最高的控制系统作为主控制系统。

可选的，所述控制器还用于在冗余工作模式下，控制所述开关部件同时与两个所述控制系统连通。

可选的，还包括触摸显示屏；

所述触摸显示屏与所述控制器连接，用于将获取的指令信息传输至所述控制器，以便于所述控制器依据所述指令信息调整所述开关部件的工作状态，以控制所述开关部件与所述主控制系统以及所述备控制系统之间的通断。

本发明实施例还提供了一种控制系统切换方法，包括：

在系统上电后，按照预设规则从两个控制系统中确定出主控制系统和备控制系统，并控制开关部件与所述主控制系统连通；

当所述主控制系统出现故障时，控制所述开关部件与所述备控制系统连通，并切断所述开关部件与所述主控制系统的连通。

由上述技术方案可以看出，控制系统切换装置，包括开关部件和与开关部件连接的控制器；供电电源通过开关部件分别与两个控制系统连接；控制器，用于在系统上电后，按照预设规则从两个控制系统中确定出主控制系统和备控制系统，并控制开关部件与主控制系统连通；当主控制系统出现故障时，控制开关部件切换为与备控制系统连通。该装置采用自动切换方式，当正在运行的控制系统有故障发生时，控制器通过调整开关元件和与控制系统之间的通断，实现控制系统的自动化切换，有效的降低了现有技术中控制系统切换不及时造成的影响。此外，本申请还提供了一种控制系统切换方法，效果如上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的一种控制系统切换装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种控制系统切换装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种控制系统切换方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

接下来，详细介绍本发明实施例所提供的一种控制系统切换装置。图2为本发明实施例提供的一种控制系统切换装置的结构示意图，该装置包括开关部件10和与开关部件10连接的控制器11；

在控制系统切换装置中包括有供电电源和两个控制系统，在本发明实施例中，通过开关部件10和控制器11的相互配合，来实现两个控制系统的自动化切换。

图2中以控制系统a和控制系统b来区分这两个控制系统，每个控制系统中均包含有开关电源、电源板、数字入出板和机车控制板，控制系统各部件之间的连接关系和工作原理可以参见现有技术，在此不再赘述。

在本发明实施例中，供电电源可以通过开关部件10分别与两个控制系统连接；控制器11，用于在系统上电后，按照预设规则从两个控制系统中确定出主控制系统和备控制系统，并控制开关部件10与主控制系统连通；当主控制系统出现故障时，控制开关部件10切换为与备控制系统连通。

主控制系统可以是处于运行状态的控制系统，备控制系统可以是处于空闲状态的控制系统。

其中，控制器11可以是独立于两个控制系统的设备，也可以是由主控制系统中的主机车控制板和备控制系统中的备机车控制板组成。图2中是以两个机车控制板作为控制器11为例。

在本发明实施例中，开关部件10可以是由控制器11控制其通断的开关设备。

在具体实现中，可以采用继电器作为开关部件10。继电器中包括有至少一个继电器线圈和至少一个触点。

在本发明实施例中，控制器11通过对控制系统的通断电进行控制，可以实现两个控制系统之间的切换，例如，控制系统切换装置包括有控制系统a和控制系统b，当需要控制系统a工作时，则可以切断控制系统b和供电电源的连接；当需要控制系统b工作时，则可以切断控制系统a和供电电源的连接。

其中，控制系统和供电电源之间的通断，可以通过控制继电器中触点的开闭实现。

在本发明实施例中，可以根据继电器的具体构造，选取相应个数的继电器作为开关部件10。

举例说明，当一个继电器中同时包含有两个继电器线圈和两个触点的继电器，此时一个继电器便可以满足控制系统切换的要求。

以选取一个继电器作为开关部件10为例，该继电器可以包括主继电器线圈、与主继电器线圈相配合的主常闭触点、备继电器线圈和与备继电器线圈相配合的备常闭触点；供电电源通过主常闭触点与主控制系统中的主开关电源连接，供电电源通过备常闭触点与备控制系统中的备开关电源连接，用于向主控制系统和备控制系统供电。

在本发明实施例中，可以选用触点为常闭触点的继电器作为开关部件，由于触点为常闭触点，系统上电后，供电电源可以通过常闭触点向两个控制系统供电，此时控制系统处于运行状态。

两个控制系统的构造相同，在实际应用中，只需要一个控制系统工作即可。在本发明实施例中，控制器11通过向继电器中继电器线圈供电的方式，来控制常闭触点的断开，从而使得供电电源和控制系统之间的连接断开，使得控制系统转化为空闲状态。

以主机车控制板和备机车控制板作为控制器11为例，在具体实现中，可以将主控制系统中的主机车控制板与备继电器线圈连接，主机车控制板在系统上电后可以向备继电器线圈输出电压控制信号，以将备常闭触点切换为备常开触点。

相应的，可以将备控制系统中的备机车控制板与主继电器线圈连接，当主控制系统出现故障时，主机车控制板会停止向备继电器线圈输出电压控制信号，此时，备常开触点会切换为备常闭触点，使得供电电源和备控制系统之间的处于接通状态，供电电源可以向备控制系统供电，以维持系统的正常运行。由于主控制系统出现了故障，无需再向主控制系统供电，此时备控制系统中的备机车控制系统可以向主继电器线圈输出电压控制信号，将主常闭触点切换为主常开触点，以切断供电电源向出现故障的主控制系统供电。

在具体实现中，机车控制板可以通过数字入出板向继电器线圈输出电压控制信号。

其中，电压控制信号的电压取值可以依据供电电源的大小设置。

例如，图2中以110v作为供电电源，相应的，主机车控制板在系统上电后可以向备继电器线圈输出一个110v的电压控制信号。

当主机车控制板向备继电器线圈输出一个电压控制信号后，会迫使备继电器线圈得电，从而将备常闭触点打开，此时备常闭触点切换为被常开触点，供电电源和备控制系统之间的连接断开，备控制系统没有电源供电从而停止工作，由于与主控制系统的开关电源连接的触点为主常闭触点，此时供电电源和主控制系统之间的处于接通状态，供电电源可以向主控制系统供电，以维持系统的正常运行。

参照上述介绍的主备控制系统的切换方式，可以当任意一个控制系统出现故障时，由另一个控制系统代替其工作，以保证系统的正常运行。

举例说明，当一个继电器中仅由一个继电器线圈和一个触点组成时，此时可以选取两个继电器作为开关部件10，图2中所示的开关部件10即是以该种类型的继电器为例。

以选取两个继电器作为开关部件10为例，一个控制系统对应一个继电器，针对于控制系统划分为主控制系统和备控制系统的情况，可以将这两个继电器分别称作主继电器和备继电器；

其中，主继电器包括主继电器线圈和与主继电器线圈相配合的主常闭触点；备继电器包括备继电器线圈和与备继电器线圈相配合的备常闭触点；

供电电源通过主常闭触点与主控制系统中的主开关电源连接，供电电源通过备常闭触点与备控制系统中的备开关电源连接，用于向主控制系统和备控制系统供电；主机车控制板与备继电器线圈连接，用于在系统上电后向备继电器线圈输出电压控制信号，以将备常闭触点切换为备常开触点；备机车控制板与主继电器线圈连接，用于当主机车控制板停止向备继电器线圈输出电压控制信号，备常开触点切换为备常闭触点时，向主继电器线圈输出电压控制信号，将主常闭触点切换为主常开触点。

在系统上电后，控制器11可以按照预设规则从两个控制系统中确定出主控制系统和备控制系统，从而控制开关部件10与主控制系统连通。

预设规则可以依据控制系统的工作时间或者是优先级设置。

以工作时间为例，在预设规则中可以包括两个控制系统各自对应的工作时间；相应的，控制器11具体用于在系统上电后，将工作时间和系统时间匹配的控制系统作为主控制系统，将工作时间和系统时间不匹配的控制系统作为备控制系统。

例如，可以根据日期的奇偶数来决定两个控制系统的，控制系统a在奇数日期工作，控制系统b在偶数日期工作，当系统时间为奇数时，此时控制系统a作为主控制系统，处于运行状态，控制系统b作为备控制系统，处于空闲状态；当系统时间为偶数时，此时控制系统b作为主控制系统，处于运行状态，控制系统a作为备控制系统，处于空闲状态。

通过设置各控制系统的工作时间，可以动态的调整两个控制系统的工作状态，有效的降低当某一个控制系统长期处于空闲状态，导致该控制系统中的电子元器件出现老化的现象。

以优先级为例，在预设规则中可以包括两个控制系统各自对应的优先级信息；相应的，控制器11具体用于在系统上电后，根据优先级信息，将优先级最高的控制系统作为主控制系统。

在实际应用中，依据优先级确定出主控制系统后，为了避免另一个控制系统长期处于空闲状态，可以对主控制系统的工作时间进行限定，例如，可以当主控制系统工作时间超过预设时间值后，控制器11可以调整开关部件10的工作方式，将开关部件10与备控制系统连通，并切断开关部件10与主控制系统的连通，此时备控制系统处于运行状态，主控制系统处于空闲状态。

在上述介绍中，均以一个控制系统处于运行状态，另一个控制系统处于空闲状态的运行方式为例展开的介绍，当对系统性能要求较高时，为了实现两个控制系统的无间断自动切换，可以设置两个控制系统同时工作，针对于该种情况，可以设置特定的冗余工作模式。

当系统处于冗余工作模式时，控制器11可以控制开关部件10同时与两个控制系统连通。

以图2所示的控制系统切换装置为例，在实际应用中，当系统上电后，控制器11检测到系统处于冗余工作模式下，此时主机车控制板无需向备继电器线圈输出电压控制信号，便可以实现两个控制系统的同时工作。又或者是当主控制系统处于正常运行状态时，此时控制器11检测到系统切换至了冗余工作模式时，则可以控制主机车控制板停止向备继电器线圈输出电压控制信号，便可以实现两个控制系统的同时工作。

通过设置冗余工作模式，可以实现两个控制系统的同时工作，以满足系统的不同需求，提升了系统的适用性。

在本发明实施例中，为了进一步提升控制系统切换方式的灵活性，可以设置便于用户操作的触摸显示屏，该触摸显示屏与控制器11连接，用于将获取的指令信息传输至控制器11，以便于控制器11依据指令信息调整开关部件10的工作状态，以控制开关部件10与主控制系统以及备控制系统之间的通断。

在实际应用中，用户可以通过触摸显示屏，输入用于调整控制系统工作模式的指令信息。例如，指令信息可以指定选取哪一个控制系统作为主控制系统。

通过设置触摸显示屏，用户可以根据需求，在触摸显示屏中输入相应的指令信息，从而调整控制系统的工作，实现控制系统的自由切换，提升了控制系统切换方式的灵活性。

图3为本发明实施例提供的一种控制系统切换方法，包括：

s301：在系统上电后，按照预设规则从两个控制系统中确定出主控制系统和备控制系统，并控制开关部件与主控制系统连通。

预设规则可以依据控制系统的工作时间或者是优先级设置，其具体形式可以参见控制系统切换装置中的相关介绍，在此不再赘述。

供电电源通过控制开关和两个控制系统实现连接，在本发明实施例中，控制器可以通过调整控制开关的工作状态，来实现两个控制系统的切换。

在系统上电后，控制器可以根据预设规则选定一个控制系统作为主控制系统，通过控制开关部件与主控制系统连通，以实现供电电源向主控制系统供电，保证主控制系统处于运行状态。

s302：当主控制系统出现故障时，控制开关部件与备控制系统连通，并切断开关部件与主控制系统的连通。

当主控制系统出现故障时，控制器可以控制开关部件与备控制系统连通，以实现供电电源向备控制系统供电，此时切换为备控制系统工作。由于主控制系统出现了故障，无需再向主控制系统供电，因此，控制器可以切断开关部件与主控制系统的连通。

图3所对应实施例中特征的说明可以参见图2所对应实施例的相关说明，这里不再一一赘述。

以上对本发明实施例所提供的一种控制系统切换装置和方法进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。