一种双DSP控制器无缝切换系统和切换方法与流程

本发明涉及一种切换技术，尤其涉及一种双DSP控制器无缝切换系统和切换方法。

背景技术：

DSP数字控制系统是当代数字控制领域的主要技术组成部分，在军民品的研制开发上广泛使用，随着对电气控制系统的可靠性要求得越来越高，传统的单DSP控制器的控制方式，完全依靠控制器进行所有的数字控制运算，控制器故障会到导致装置的运行崩溃，将会造成不可预计的后果。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种双DSP控制器无缝切换技术，实现两个控制器控制进度数据的同步采集、同步运算，副控制器在保持与主控制器运算状态同步的同时，监控主控制器的状态，并将主控制器异常状态分级管理，根据故障分级，进行不同操作。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种双DSP控制器无缝切换系统，包括

输入单元，用于接收外部设备输入的数据、并将数据同步输入到主DSP控制器和副DSP控制器中；

主DSP控制器，用于将接收的输入单元的数据进行处理后传输给控制器切换单元，所述控制器切换单元将数据传输给输出单元；

副DSP控制器，用于将接收的输入单元的数据进行处理后传输给控制器切换单元；

控制器切换单元，用于在主DSP控制器正常状态下，向输出单元输出主DSP控制器的控制数据，在主DSP控制器异常状态下，切换副DSP控制器，将副DSP控制器输出的控制数据向输出单元输出。

还包括：

信号采集单元Ⅰ，设置在主DSP控制器内，用于接收输入单元发送的数据；

信号采集单元Ⅱ，设置在副DSP控制器内，用于接收输入单元发送的数据；

状态信号发送单元，设置在主DSP控制器内部，用于将主DSP控制器的状态数据发送给副DSP控制器的信号采集单元Ⅱ；

状态判断单元，设置在副DSP控制器内部，用于接收信号采集单元Ⅱ发送的主DSP控制器的状态信号，并根据定时接收的主DSP控制器的状态信号与主DSP控制器的正常信号进行比较，输出比较结果给上位机或者输出控制符给控制器切换单元；

上位机，连接信号发生器，通过信号发生器与输入单元通信，同时与控制器切换单元进行通信。

还包括：

设置在副DSP控制器中的异常状态分级单元，用于根据状态判断单元对当前主DSP控制器的状态信号的比较，对比较结果根据预设的故障等级进行分级，根据不同的故障等级，副DSP控制器采取不同的处理方式进行处理。

还包括：

设置在主DSP控制器中的控制运算单元Ⅰ，用于获取信号采集单元Ⅰ接收的数据，并根据获取的数据生成控制数据发送给控制器切换单元；

设置在副DSP控制器中的控制运算单元Ⅱ，用于获取信号采集单元Ⅱ接收的数据，并根据获取的数据生成控制数据发送给控制器切换单元。

一种双DSP控制器无缝切换系统的方法，包括：

主DSP控制器和副DSP控制器同步接收外部设备输入的数据，然后将数据进行处理，生成控制数据，将控制数据发送给控制器切换单元以后， 再发送给输出单元进行输出；

主DSP控制器正常状态下，控制器切换单元输出主DSP控制器的控制数据给输出单元；主DSP控制器异常状态下，控制器切换单元进行切换，将副DSP控制器的控制数据给输出单元。

副DSP控制器内的信号采集单元Ⅱ定时接收表述主DSP控制器工作状态的状态信号，将定时接收的状态信号和主DSP控制器的正常信号进行比较，判断主DSP控制器是否发生故障，如果发生故障，则输出结果给上位机，通过上位机输出指令控制控制器切换单元进行控制数据输出的切换。

副DSP控制器根据其内部设置的异常状态分级单元，对副DSP控制器定时接收的状态信号和主DSP控制器的正常信号的比较结果进行分级，如果为在预设的低级别异常状态，则对主DSP控制器进行故障报警，同时通过设置在副DSP控制器内部的故障信号输出管理单元发送信号给上位机，通过上位机进行报警，并由上位机发送切换指令给控制器切换单元进行控制器输出的切换；如果为预设的高级别异常状态，则副DSP控制器直接发送切换信号给控制器切换单元进行控制器切换，同时控制器切换单元发送切状态数据给上位机。

本发明的有益效果：（1）两个控制器同时接收输入端口传输的数据，同时根据逻辑进行运算，在逻辑上保持完全同步，给切换提供了前提条件。（2）副DSP控制器在进行逻辑运算的同时监控主控制器的状态，并对主DSP控制器的异常状态进行分级管理。（3）切换方式根据主DSP控制器异常状态的不同采用自动和手动两种方式，更利于保证系统的可靠运行。（4）设置上位机故障报警及切换动作提示，有利于操作员直观的了解控制器的当前状态。

附图说明

图1为本发明的系统结构图。

图2为本发明的主DSP工作流程图。

图3为本发明的副DSP工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种双DSP控制器无缝切换系统，包括：

输入单元，用于接收外部设备输入的数据、并将数据同步输入到主DSP控制器和副DSP控制器中；例如接收输入的装置的各开关量信号数据。

主DSP控制器，用于将接收的输入单元的数据进行处理后传输给控制器切换单元，然后通过控制器切换单元将数据传输给输出单元。

副DSP控制器，用于将接收的输入单元的数据进行处理后传输给控制器切换单元；然后在主DSP控制器异常时将副DSP控制器的数据输出给输出单元。

控制器切换单元，用于在主DSP控制器正常状态下，向输出单元输出主DSP控制器的控制数据，在主DSP控制器异常状态下，切换副DSP控制器，将副DSP控制器输出的控制数据向输出单元输出。

主DSP控制器内设置信号采集单元Ⅰ，用于接收输入单元发送的数据和采集发送主DSP控制器的工作状态信号；副DSP控制器内设置信号采集单元Ⅱ，用于与主DSP控制器同步接收输入单元发送的数据；主DSP控制器内部还设置状态信号发送单元，用于将主DSP控制器的状态数据发送给副DSP控制器的信号采集单元Ⅱ。副DSP控制器内部还设置状态判断单元，用于接收信号采集单元Ⅱ发送的主DSP控制器的状态信号，并根据定时接收的主DSP控制器的状态信号与主DSP控制器的正常信号进行比较，输出比较结果给上位机，上位机根据状态数据选择是否人工切换控制器，也可由副DSP控制器直接发送切换符给控制器切换单元进行切换。上述上位机，连接有连接信号发生器，通过信号发生器与输入单元通信。

本发明的系统还包括设置在副DSP控制器中的异常状态分级单元和与异常状态分级单元连接的故障信号输出管理单元，异常状态分级单元用于在主DSP控制器出现异常的情况下，根据检测参数，定义异常状态，并将异常状态分级处理。根据不同的故障等级，副DSP控制器采取不同的处理方式进行处理。

为了根据接收的开关量数据输出控制信号，本发明还包括设置在主DSP控制器中的控制运算单元Ⅰ，用于获取信号采集单元Ⅰ接收的数据，并根据获取的数据生成控制数据发送给控制器切换单元；设置在副DSP控制器中的控制运算单元Ⅱ，用于获取信号采集单元Ⅱ接收的数据，并根据获取的数据生成控制数据发送给控制器切换单元。

如图1所示的，在主DSP控制器单元内部设置有计数器模块Ⅰ，计数器模块Ⅰ包括与信号采集单元Ⅰ连接的计数器读数比较单元Ⅰ，计数器比较单元Ⅰ输出端连接状态信号发送单元。在副DSP控制器单元内部设置有计数器模块Ⅱ，计数器模块Ⅱ包括与信号采集单元Ⅱ连接的计数器读数比较单元Ⅱ，计数器比较单元Ⅱ输出端连接状态信号发送单元。正常状态下主DSP控制器接收输入端口输送的所有机构状态信息，并进行逻辑运算，并通过输出端口向外部装置发送控制信号，同时启动内部计数器模块Ⅰ，定时向副DSP控制器发送状态信息，显示自身状态，发送过后计数器模块Ⅰ内部的计时时间清零。

本发明还提供一种使用双DSP控制器无缝切换系统的切换方法，包括：

主DSP控制器和副DSP控制器同步接收外部设备输入的数据，然后将数据进行处理，生成控制数据，将控制数据发送给控制器切换单元以后， 再发送给输出单元进行输出。

主DSP控制器正常状态下，控制器切换单元输出主DSP控制器的控制数据给输出单元；主DSP控制器异常状态下，控制器切换单元进行切换，将副DSP控制器的控制数据给输出单元。

同时上述过程中，副DSP控制器内的信号采集单元Ⅱ定时接收表述主DSP控制器工作状态的状态信号，将定时接收的状态信号和主DSP控制器的正常信号进行比较，判断主DSP控制器是否发生故障，如果发生故障，则输出结果给上位机，通过上位机输出指令控制控制器切换单元进行控制数据输出的切换。

同时，本发明副DSP控制器根据其内部设置的异常状态分级单元，对副DSP控制器定时接收的主控制器的状态信号和副DSP控制器定期接收的主DSP控制器的正常信号的比较结果进行分级，如果为预设的低级别异常状态，则对主DSP控制器进行故障报警，同时通过设置在副DSP控制器内部的故障信号输出管理单元发送信号给上位机，通过上位机进行报警，并由上位机发送切换指令给控制器切换单元进行控制器输出的切换；如果为预设的高级别异常状态，则副DSP控制器直接发送切换符给控制器切换单元进行控制器切换，同时控制器切换单元发送切状态数据给上位机。

如图2所示，本发明在工作中，主DSP控制器向副DSP控制器发送的本身的状态信号是定时发送的，主DSP控制器和副DSP控制器内均设置有计数器模块进行计时，同时主DSP控制器预设有发送状态信号的计数器计数的最小时间间隔X1，副DSP控制器预设有接收信号的计数器，计数的最小时间间隔X2。主DSP控制器开始工作后，通过计数器读数比较单元进行计数器的读数比较，如果计数器计时的时间大于X1，则通过信号采集单元Ⅰ发送主DSP控制器的状态信号给副DSP控制器，同时计数器读数清零。而副DSP控制器工作时，接收主DSP控制器的状态信号，并且通过计数器读数比较单元进行读数的比较，如果接收两次主DSP控制器的状态信号之间的计数器读数时间小于设定的时间X2，则进行计数器计时清零，同时副DSP控制器开始进行主DSP控制器的状态的判断，进而判断是否需要进行控制器切换。

本发明的系统拥有的两个独立的DSP控制器，每个控制器同时从相同的输入端口获取数据，并根据相同的逻辑进行运算，主DSP控制器正常状态向通过输出端口对装置进行控制，副DSP控制器正常状态下只接收数据并进行逻辑运算，不通过输出端口对装置进行控制。而副DSP控制器在进行逻辑计算的同时，对主控制器的状态通过传输数据的方式监控其状态，并对主DSP控制器的异常状态进行分级管理。通过副DSP控制器对主DSP控制器异常状态分级管理单元，针对不同的异常状态，采用不同的控制其切换方式。低级别异常状态，表示短时内不会影响装置正常运行，此时采用故障报警，由上位机人工下达切换指令方式；高级别异常状态，表示主控制器无法保证装置短时的正常运行，此时采用自动切换控制器，并向上位机报告切换状态。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。