一种对称式双机热备冗余系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及自动化控制工程领域，更具体地说，是一种对称式双机热备冗余系统。
【背景技术】
[0002]在一些重要的过程自动化控制对象和机器设备上，有着不间断工作、运行高度可靠、在线维护等要求，为了确保设备的可靠性和可用性，避免长时间服务中断，双机热备控制功能就显得尤为重要。
[0003]目前市场上的一些双机热备系统大多是“Y”型结构的系统。例如施耐德的QUANTUMCONCEPT双机热备系统(注:介绍和图片均引用了《PLC双机热备冗余控制》文档)。包含两个互为备份的主站控制器和独立的I/O从站，如图1所示。图1在两个控制器之间、控制器和从站之间必然要采用高速工业网络传输数据，为了保证数据传输的高可靠性，需要考虑传输网络上的冗余，为此，施耐德开发了新的硬件产品140CRP和140CRA作为I/O从站通讯的接口模块，另外在软件开发上也加入了数据采集和高速同步的内容。
[0004]目前成熟的操作系统软件很难满足市场上“Y”型双机热备系统的需求，软件和硬件都需要重新设计，考虑研发的成本及难度，双机热备技术还是受到了很大的制约。
【实用新型内容】
[0005]由于现有技术存在着上述问题，本实用新型提出一种“对称式”双机热备冗余系统，其可以有效的解决现有技术的上述问题。
[0006]本实用新型通过以下技术方案解决上述问题:
[0007]一种对称式双机热备冗余系统，包括:
[0008]两台或者多台远程管控计算机；
[0009]两台互为备份完全对称的第一本地运动控制器和第二本地运动控制器；
[0010]一本地主/备选择切换开关；
[0011]—本地触摸屏；
[0012]其中，所述管控计算机通过以太网与本地运动控制器连接，进行数据交换，读取相关信息和进行远程操作；所述第一本地运动控制器和第二本地运动控制器对称式设计，互为热备，过程数据高速同步耦合，且所述第一本地运动控制器和第二本地运动控制器利用硬件通道的数字量输入输出信号作为心跳同步节律信号和生命守护信号，当所述第一本地运动控制器作为主控控制器时，所述第二本地运动控制器作为备用控制器，当所述第二本地运动控制器作为主控控制器时，所述第一本地运动控制器作为备用控制器；
[0013]同时，所述第一本地运动控制器和第二本地运动控制器之间连接有一可自由选择控制任意一控制器作为主控制器或者备用控制器的本地主/备选择切换开关；还包括一本控触摸屏，作为两套运动控制器的客户端，该本地控触摸屏通过所述以太网与所述第一本地运动控制器和第二本地运动控制器连接，当主、备控制器进行切换时，可以自动选择访问主控制器，实时读取本地主控制器的参数信息，并且进行本地主控制器的基本设定和控制操作。
[0014]本实用新型的对称式双机热备冗余系统，完全是在现有的硬件和软件基础上，实现的自助双机热备功能，无需进行硬件改造和系统软件的开发。首先备份需要基本的控制单元和输入/输出作单元，这些在现有的硬件系统上就可以完成，其次，工业现场信号可以一分为二的接入两套相同的硬件接口上，而且同一个输出的控制信息也可以一分为二的接到现场控制点上，所以在硬件上本项目完全采用现有的硬件来实现热备冗余功能，无需硬件开发成本。
[0015]本实用新型的对称式双机热备冗余系统，由于硬件采用的是现有的硬件体系，所以开发软件无需进行二次开发，在现有的软件版本上，进行程序编写，由于高速工业实时以太网络，可以实现数据高速同步和主/备无扰动切换，减少系统软件冗余功能的开发成本。
[0016]本实用新型的对称式双机热备冗余系统打破了工业领域里习惯性的双机热备的“超豪华”的软硬件设计架构，避免了传统“Y”型结构上涉及到的网络冗余，也免除了冗余软件重新开发的成本，以低廉、经济的方案实现了小型、实用的工业现场需求，具有良好的市场前景。
【附图说明】
[0017]图1是施耐德的QUANTUM CONCEPT双机热备示意图。
[0018]图2是本实用新型的对称式双机热备冗余系统结构示意图。
[0019]图3是本实用新型的第一本地运动控制器和第二本地运动控制器的生命守护(IifeGuard)信号连接结构图。
[0020]图4是本实用新型的第一本地运动控制器和第二本地运动控制器的心跳信号(HeatBeat)信号连接结构图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合【具体实施方式】，详细描述本实用新型。
[0022]参见图2所示，图2是本实用新型的双机热备冗余系统结构示意图。
[0023]本实施例的双机热备冗余系统，包括:远程管控计算机3和4，以及与所述远程管控计算机相连的两套互为备用完全对称的第一本地运动控制器I和第二本地运动控制器2 ;其中，远程管控计算机3和4通过以太网5和第一本地运动控制器I和第二本地运动控制器2进行数据交换。其中，第一本地运动控制器I和第二本地运动控制器2配置相同，且对称式设计、互为热备，过程数据高速同步耦合，且所述第一本地运动控制器I和第二本地运动控制器2利用硬件通道的数字量输入输出信号作为心跳同步节律信号和生命守护信号。当所述第一本地运动控制器作为主控控制器时，所述第二本地运动控制器作为备用控制器，当所述第二本地运动控制器作为主控控制器时，所述第一本地运动控制器作为备用控制器所述互为热备的第一本地运动控制器I和第二本地运动控制器2通过高速控制总线6同时连接外围驱动设备10。
[0024]其中，第一本地运动控制器I和第二本地运动控制器2之间设有主/备切换开关7，可自由选择控制任意一控制器作为主控制器或者备用控制器。所述第一本地运动控制器I和第二本地运动控制器2之间设有程序同步更新按钮8，对于相同的硬件结构，可直接把其中一台控制内的程序同步到另一台控制上。当按动该程序同步更新按钮8时，控制器内的控制软件程序可借助同步数据网络耦合自动传送到另一控制器上，这对于系统软件的维护是一个至关重要的功能。当按动程序同步按钮，出发用户应用程序同步传输，传输过程中会有任务同步传输指示灯保持常量，并保持短暂闪烁，传输完成后，指示灯自动媳灭。同步传输后的目标控制器会自动重新启动一次。
[0025]还包括一本控触摸屏9，作为两套运动控制器的客户端，该本地控触摸屏通过所述以太网5与所述第一本地运动控制器I和第二本地运动控制器2连接，当主、备控制器进行切换时，可以自动选择访问主控制器，实时读取本地控制器的参数信息，并且进行本地的基本设定和控制操作。
[0026]本实用新型的整个双机热备冗余系统是对称式的架构模式。所述远程管控计算机3和4、本地互为备份的第一本地运动控制器I和第二本地运动控制器2，以及本控触摸屏9通过以太网5进行高速同步和数据信息的耦合，实现双机所需数据的一致同步和运动节律同步。所述第一本地运动控制器I和第二本地运动控制器2包含完全相同的硬件；且所述第一本地运动控制器和第二本地运动控制器内的程序完全对称；另外，所述第一本地运动控制器和第二本地运动控制器的通讯接口和I/O接口上的信号也完全一致，输入和输出信号均一分为二。
[0027]两套对称布局的第一本地运动控制器I和第二本地运动控制器2是整个系统的关键与核心。第一本地运动控制器I和第二本地运动控制器2右侧可以加载多种数据处理模块，如数字量输入/输出模块、模拟量输入/输出模块，温度量检测模块、计数模块、数字信号处理模块、通信接口模块等。除去热备冗余功能所需要的I/O信号以外，其他外部工业现场输入信号均需一分为二的接入到控制器I和控制器2右侧的扩展硬件当中，并且硬件上的输出信号也需要一份为二的接到现场控制环路当中，即第一本地运动控制器I和第二本地运动控制器2对同一个输入信号源共享，对同一个设备的输出控制信号协调，以此来保证冗余热备的可靠性。
[0028]参见图3所示，图3是本实用新型的第一本地运动控制器I和第二本地运动控制器2的IifeGuard信号(生命守护信号)连接结构图。所述第一本地运动控制器I和第二本地运动控制器2上均包括一 oLifeGuard输出信号接口 11、21，以及一 iLifeGuard输入信号接口 12、22，且所述第一本地运动控制器I上的oLifeGuard输出信号接口 11与所述控制器2上的iLifeGuard输入信号接口 22相连，所述第一本地运动控制器I上的iLifeGuard输入信号接口 12与所述第二本地运动控制器2上的oLifeGuard输出口 21相连，使所述主控控制器和所述备用控制器之间形成工作状态联络信号，即Life Guard信号。Life Guard信号是设立在第一本地运动控制器I和第二本地运动控制器2之间的一种工