一种高冗余度可编程自动化控制器的制造方法
【专利摘要】一种高冗余度可编程自动化控制器，属于自动化控制系统专用监控设备技术领域。包括CPU模块、管理模块以及网关模块，CPU模块外接双冗余以太网接口以及冗余工业现场总线通信接口，CPU模块对上层采用双冗余以太网进行通信连接，CPU模块对下层通过冗余工业现场总线连接管理模块，管理模块外接冗余CAN通信接口，CPU模块的数量有两个，两个CPU模块配合进行冗余切换，网关模块对上层采用双冗余以太网进行通信连接，对下层采用双路RS485串口进行通信连接。优点：在故障切换时不影响整体功能、性能，可避免因某一模块或线路出现故障而导致的系统失效；底层采用工业现场总线连接，能够适应各类工业场景，降低施工难度和成本。
【专利说明】
一种高冗余度可编程自动化控制器
技术领域
[0001]本实用新型属于自动化控制系统专用监控设备技术领域，具体涉及一种高冗余度可编程自动化控制器。
【背景技术】
[0002]多年来，可编程逻辑控制器(PLC)为各行各业的用户和设备配套厂商提供了多种功能的控制方案及系统，其设计能够满足工厂对于使用环境和可靠性的要求。然而，为实现越来越多的功能和不断提高网络通信性能，自动化供应商不断致力于PLC的开发以迎合市场与用户需求，这促使新一代系统浮出水面。可编程自动化控制器(PAC)具有PC的开放结构、高性能的CPU、丰富的内存以及强大的软件功能，它是将最佳的PLC、DCS以及PC技术融合在一个统一的、多功能的单元上，结合配套的模块，满足现代工业应用中愈来愈复杂的要求。与PLC相比，PAC产品具有更强的通信能力、更大的存储容量以及更快的CPU速度。PAC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。目前市场上的PAC产品均为通用性设备，应用场合针对性不强，大多采用以太网、10(即各类数字量、模拟量接口)、串口等作为通信接口，主要通过模块采集信号后集中处理和转发来实现自动化监控功能，组网成本高、难度大、距离短，无法满足部分场景下监控和安全系统的要求。另外，现有PAC设计冗余度普遍不高，还无法满足高可靠性、高安全性要求的自动化系统。
[0003]鉴于上述已有技术，有必要对现有的可编程自动化控制器的结构加以改进，为此，本
【申请人】作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种底层基于工业现场总线，采用多级冗余且可靠性高、能降低组网难度及成本的高冗余度可编程自动化控制器。
[0005]本实用新型的目的是这样来达到的，一种高冗余度可编程自动化控制器，其特征在于:包括CPU模块、管理模块以及网关模块，所述的CPU模块外接双冗余以太网接口以及冗余工业现场总线通信接口，CPU模块对上层采用双冗余以太网进行通信连接，CPU模块对下层通过冗余工业现场总线连接管理模块，管理模块外接冗余CAN通信接口，CPU模块的数量有两个，两个(PU模块配合进行冗余切换，所述的网关模块对上层采用双冗余以太网进行通信连接，网关模块对下层采用双路RS485串口进行通信连接。
[0006]在本实用新型的一个具体的实施例中，还包括多个1模块，所述的1模块对上层通过RS485串口连接管理模块。
[0007]在本实用新型的另一个具体的实施例中，所述的两个CHJ模块的双冗余以太网接口采用同一 IP地址。
[0008]在本实用新型的又一个具体的实施例中，所述的CPU模块与管理模块之间的冗余工业现场总线，采用双通道同时在线式的CAN接口。
[0009]在本实用新型的再一个具体的实施例中，所述的网关模块对上层的双冗余以太网通信与CHJ模块相同。
[0010]本实用新型通过底层工业现场总线和多级冗余的结构，能够实现具有高冗余度、高可靠性的工业监控系统的架设，其与现有技术相比，具有的有益效果是:两个CPU模块之间具有高速冗余切换功能，使得系统在故障切换时不会影响整体功能、性能，从而可避免因某一模块或线路出现故障而导致的系统失效;底层采用工业现场总线连接，能够适应各类工业场景，降低施工难度和成本。
【附图说明】
[0011 ]图1为本实用新型的原理框图。
[0012]图2为本实用新型的一应用例不意图。
【具体实施方式】
[0013]为了使公众能充分了解本实用新型的技术实质和有益效果，
【申请人】将在下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】详细描述，但
【申请人】对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本实用新型构思作形式而非实质的变化都应当视为本实用新型的保护范围。
[0014]请参阅图1，本实用新型涉及一种高冗余度可编程自动化控制器，包括CPU模块、管理模块、网关模块以及多个1模块。所述的CPU模块外接双冗余以太网接口以及冗余工业现场总线通信接口，CPU模块对上层采用双冗余以太网进行通信连接，CPU模块对下层通过冗余工业现场总线连接管理模块，此处采用的冗余工业现场总线为CAN总线。CPU模块的数量为两个，两个(PU模块配合进行冗余切换。所述的网关模块对上层采用双冗余以太网进行通信连接，网关模块对下层采用双路RS485串口与其他设备进行通信连接。管理模块外接冗余CAN通信接口，所述的1模块对上层通过RS485串口连接管理模块。所述的高冗余度可编程自动化控制器通过CHJ模块实现信号的集中收发、逻辑处理，由此可以组建高可靠性的自动化监控系统。
[0015]请参阅图2，本实用新型所述的一种高冗余度可编程自动化控制器，特别对冗余和总线形式进行改进。所述的两个CPU模块对上层的双冗余以太网通信，采用硬件驱动层的冗余技术，其通过Linux操作系统下的硬件驱动来实现以太网的硬件自动切换。以太网的切换机制设定为:两路双冗余以太网中只有一路在线使用，而另一路处于备用状态，当在线网络断开或故障时，备用线路自动切换为在线状态并投入工作，切换时间不大于90ms。两路双冗余以太网接口采用同一IP地址，避免在两CPU模块进行网络切换时，上层通信发生断线。网关模块采用与(PU模块相同的双冗余以太网通信。CPU模块与管理模块之间的冗余工业现场总线，采用双通道同时在线式的CAN接口。分别连接两CPU模块与管理模块的两路冗余工业现场总线在通电工作后同时在线收发数据，任意一路冗余工业现场总线断开或故障均不影响系统功能。此处对一般PAC所采用的以太网接口作了改进，通过冗余工业现场总线可增加系统布置的距离，提高灵活性，同时降低系统布置的难度和成本，提高经济性。两个(PU模块之间的功能冗余切换，采用主备的方式实现。正常通电工作时，先启动的CPU模块作为主模块，另一CPU模块作为备用模块而处于待用状态，只接收数据但不进行逻辑处理和命令发送。当主模块断线或故障时，备用模块切换成主模块，并开始执行逻辑处理和命令发送功能。两个CPU模块之间，通过以太网和工业现场总线的心跳报文实现在线诊断和主从切换功能。当各个模块或通信链路出现故障时，CPU模块统计故障并通过双冗余以太网接口发送到上层监控计算机。当某一模块发生故障时，由其上一级模块进行故障统计并上报。例如1模块的故障由管理模块上报，管理模块的故障由CPU模块上报，CPU模块的故障由另一 CPU模块上报。当通信链路故障时，由所属模块进行上报。
【主权项】
1.一种高冗余度可编程自动化控制器，其特征在于:包括CPU模块、管理模块以及网关模块，所述的CPU模块外接双冗余以太网接口以及冗余工业现场总线通信接口，CPU模块对上层采用双冗余以太网进行通信连接，CPU模块对下层通过冗余工业现场总线连接管理模块，管理模块外接冗余CAN通信接口，CPU模块的数量有两个，两个CPU模块配合进行冗余切换，所述的网关模块对上层采用双冗余以太网进行通信连接，网关模块对下层采用双路RS485串口进行通信连接。2.根据权利要求1所述的一种高冗余度可编程自动化控制器，其特征在于还包括多个1模块，所述的1模块对上层通过RS485串口连接管理模块。3.根据权利要求1所述的一种高冗余度可编程自动化控制器，其特征在于所述的两个CHJ模块的双冗余以太网接口采用同一 IP地址。4.根据权利要求1所述的一种高冗余度可编程自动化控制器，其特征在于所述的CPU模块与管理模块之间的冗余工业现场总线，采用双通道同时在线式的CAN接口。5.根据权利要求1所述的一种高冗余度可编程自动化控制器，其特征在于所述的网关模块对上层的双冗余以太网通信与CPU模块的相同。
【文档编号】G05B9/03GK205581535SQ201620393601
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】张平, 周啸伟, 唐俊刚, 李帆, 夏虹, 鲁杨, 陶蓉, 吕世居, 张健, 陈佳伟, 陈誉斌, 朱达, 黄静, 张胜
【申请人】常熟瑞特电气股份有限公司