本发明涉及一种热备中继器，尤其是一个种用于DDC控制器的热备中继器。本发明还涉及包括上述热备中继器的双机热备份系统及控制切换方法。
背景技术：
基于安全性、可靠性和可维护性等方面的考虑，在自动控制领域中，很多产品都采用双机热备份的设计方案，例如数据中心的HVAC(供热通风与空气调节)系统。目前，在双机热备份方案中多采用PLC控制器，与DDC(直接数字控制)控制器相比较成本较高，而DDC控制器目前只能适用于冷热备方案。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种热备中继器，能够利用DDC控制器实现双机热备份，降低了双机热备份系统的成本。本发明的另一个目的在于提供一种具有热备中继器的双机热备份系统，能够利用DDC控制器实现双机热备份，降低成本且无需对现有DDC控制器进行更改。本发明的又一个目的是提供一种用于上述双机热备份系统的切换方法，以便快捷简便地实现双机热备份倒换。
根据本发明一个方面，本发明提出了一种热备中继器，其能够连接到一个第一DDC控制器和一个第二DDC控制器，第二DDC控制器为第一DDC控制器的备份，且二者均能够控制至少一个控制设备，热备中继器包括一个第一MCU单元和一个输出切换单元。第一MCU单元连接第一DDC控制器的一个模拟输出端，以接收来自第一DDC控制器的一个心跳信号，且第一MCU单元能够在根据心跳信号判断出第一DDC控制器处于故障状态时生成一个选择信号；输出切换单元分别连接第一DDC控制器的一个控制输出端和第二DDC控制器的一个控制输出端，且根据选择信号切断第一DDC控制器与控制设备的连接并使得第二DDC控制器的控制输出端接入控制设备。
在本发明中，采用DDC控制器中的一个模拟输出端来输出心跳信号。采用这种方式无需对现有DDC控制器的硬件进行改动，只需要将DDC的一个模拟输出端设置成心跳信号输出端并增加热备中继器就可以方便地实现热备保护，降低了双机热备份系统的成本。
在热备中继器的再一种示意性实施方式中，热备中继器能够连接第一DDC控制器的模拟电压输出端或者模拟电流输出端作为模拟输出端。
在热备中继器的又一种示意性实施方式中，热备中继器能够接收三态信号作为心跳信号，第三态信号用于表示第一DDC控制器出现硬件故障，而且第三态信号能够作为选择信号输出给输出切换单元。第三态信号的引入，可以便于快速直接判断出DDC控制器是否出现硬件故障(如掉电)，并完成硬切换。这样就大大缩短了热备保护的切换速度。
在热备中继器的另一种示意性实施方式中，控制设备为数个，第一DDC控制器和一个第二DDC控制器分别具有对应数个控制设备的数个控制输出端，输出切换单元包括一个第一继电器和一组第二继电器，第一继电器包括一个第一线圈和一个第一触点开关。第一线圈与控制单元连接，第一触点开关对应第一线圈；第二继电器包括一个第二线圈、一个第二触点开关和一个第三触点开关。第二线圈与第一触点开关串联连接，第二触点开关对应第二线圈，各第二触点开关连接于对应的第一DDC控制器的一个控制输出端与一个控制设备之间，第三触点开关对应第二线圈的，各第三触点开关分别连接于对应的第二DDC控制器的一个控制输出端与一个控制设备之间，第二触点开关和第三触点开关中的一个为常闭开关，另一个为常开开关。
在热备中继器的另一种示意性实施方式中，控制设备为数个，第一DDC控制器和一个第二DDC控制器分别具有对应数个控制设备的数个控制输出端，输出切换单元包括两个第一继电器和两组第二继电器。第一继电器包括一个第一线圈、一个第一触点开关和第四触点开关。第一线圈与控制单元连接，第一触点开关对应第一线圈，第四触点开关对应第一线圈，第一触点开关和第四触点开关中的一个为常开开关，另一个为常闭开关；各第二继电器包括一个第二线圈和一个第二触点开关，一组第二继电器的第二线圈与一个第一触点开关串联连接，另一组第二继电器的第二线圈与另一个第四触点开关串联连接；第二触点开关对应第二线圈，一组第二继电器的各第二触点开关分别连接于对应的第一DDC控制器的一个控制输出端与一个控制设备之间，另一组第二继电器的各第二触点开关连接于对应的第二DDC控制器的的一个控制输出端与一个对应的控制设备之间。
在热备中继器的另一种示意性实施方式中，MCU单元还包括一个延时模块，其能够接收选择信号并发送给第一线圈，延时模块还能够判断出选择信号将要断开的一组第二触点开关，并延时发送选择信号给一组第二触点开关对应的第一线圈。延时模块的引入，可以实现DDC控制器0的控制输出端和第二DDC控制器的制输出端之间无间断的控制切换，进一步加强了切换电路的稳定性。
在热备中继器的另一种示意性实施方式中，热备中继器还包括一个第二MCU单元，其分别连接第一MUC单元、第一DDC控制器、第二DDC控制器和输出切换单元，其能够与第一MCU单元互相备份数据，并在第一MCU单元故障时代替第一MCU单元，使热备中继器的功能更稳定。
本发明还提供一个种双机热备份系统，用于控制至少一个控制设备，其中双机热备份系统包括一个第一DDC控制器、一个第二DDC控制器及一个上述的热备中继器。第一DDC控制器能够控制至少一个控制设备；第二DDC控制器能够控制至少一个控制设备，其能够备份第一DDC控制器中的控制数据；热备中继器连接第一DDC控制器和第二DDC控制器。
本发明还提供一个种控制切换方法，其由一个连接到第一DDC控制器和第二DDC的热备中继器30执行，所述切换方法包括下列步骤：
接收来自第一DDC控制器的一个模拟输出端的一个心跳信号；
根据监测的心跳信号，判断第一DDC控制器的工作状态；
当判断出第一DDC控制器处于故障状态，生成一个选择信号；
根据选择信号控制第一DDC控制器的控制输出端断开与控制设备的连接，同时，控制第二DDC控制器的控制输出端连接到控制设备。
在控制切换方法的另一种示意性实施方式中，心跳信号为模拟电压信号、模拟电流信号，或者心跳信号为三态信号。
下文将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施例，对热备中继器及的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一个步说明。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1是用于说明热备中继器的一种示意性实施方式的结构示意图。
图2是用于说明热备中继器的输出切换单元的一种示意性实施方式的结构示意图。
图3是用于说明图2所示的输出切换单元的示意性实施方式的局部结构示意图。
图4是用于说明热备中继器的另一种输出切换单元的一种示意性实施方式中的结构示意图。
图5是用于说明图3所示的输出切换单元的示意性实施方式的局部连接结构示意图。
图6是热备中继器的另一种示意性实施方式的结构示意图。
标号说明
10 第一DDC控制器
20 第二DDC控制器
12、22 控制输出端
14 模拟输出端
30 热备中继器
32 第一MCU单元
34 输出切换单元
341 第一继电器
342 第一线圈
343 第一触点开关
344 第四触点开关
345 第二继电器
346 第二线圈
347 第二触点开关
348 第三触点开关
36 第二MUC单元。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一个种更优选的或更具优点的技术方案。
图1是用于说明热备中继器的一种示意性实施方式的结构示意图，参照图1，在示意性实施方式中，热备中继器30能够连接到一个第一DDC控制器10和一个第二DDC控制器20，所述第二DDC控制器20备份有所述第一DDC控制器10的控制数据，且二者均能够控制到至少一个控制设备40，然而并不局限于此，在其他示意性实施方式中，根据实际情况DDC也可以控制多个控制设备40。热备中继器30包括一个第一MCU单元32和一个输出切换单元34。第一MCU单元32连接第一DDC控制器10的一个模拟输出端14，以接收来自第一DDC控制器10的一个心跳信号，且第一MCU单元32能够在根据心跳信号判断出第一DDC控制器10处于故障状态时生成一个选择信号。输出切换单元34分别连接第一DDC控制器10的一个控制输出端12和第二DDC控制器20的一个控制输出端22，且根据选择信号切断第一DDC控制器10与控制设备40的连接并使得第二DDC控制器20的控制输出端22接入控制设备40。
在本发明中，采用DDC控制器中的一个模拟输出端来输出心跳信号。采用这种方式无需对现有DDC控制器的硬件进行改动，只需要将DDC的一个模拟输出端设置成心跳信号输出端并增加热备中继器就可以方便地实现热备保护，降低了双机热备份系统的成本。
在示意性实施方式中，热备中继器30能够连接第一DDC控制器10的模拟电压输出端或者模拟电流输出端作为模拟输出端14。该模拟输出端14可以为现有DDC上已有的一个模拟输出端口，通过对DDC的简单配置实现心跳信号输出。例如模拟输出端14可以为DDC上的一个0-10V的电压输出端口，或者一个4mA-20mA的电流输出端口。优选地，心跳信号为一个三态信号，其例如包括高电平/大电流、低电平/小电流，以及第三态信号。第三态信号可用于表示硬件故障。在示意性实施方式中，该三态的心跳信号例如可以是0至10V的电压模拟信号，设置为2V为低电压信号，8V为高电压信号，其他电压的第三态信号例如高阻态为意外信号。低电压信号和高电压信号将用作心跳信号，用于识别软件故障模式。意外信号将被用于识别硬件故障模式，例如断电等情况。而且第三态信号能够作为选择信号输出给输出切换单元34，并完成硬切换。三态信号加快了MCU单元的响应速度，进一步加强热备中继器的可靠性。
在示意性实施方式中，参照图2和图3，控制设备40为数个，第一DDC控制器10和一个第二DDC控制器20分别具有对应数个控制设备40的数个控制输出端12、22，输出切换单元34包括一个第一继电器341和一组第二继电器345。第一继电器341包括一个第一线圈342和一个第一触点开关343。第一线圈342与第一MCU单元32连接，第一触点开关343对应第一线圈342，如图2中所示，第一线圈342导通能够驱动第一触点开关343闭合。各第二继电器345包括一个第二线圈346、一个第二触点开关347和一个第三触点开关348。各第二线圈346与第一触点开关343串联连接，如图3中所示，各第二线圈346相互串联且与第一触点开关343串联，当然并不局限于此，在其他示意性实施方式中，各第二线圈346也可以相互并联且与第一触点开关343串联。第二触点开关347对应第二线圈346，如图3中所示，第二线圈346导通可以控制第二触点24开关断开，参照图3，各第二触点开关347连接于对应的第一DDC控制器10的一个控制输出端12与一个控制设备40之间。第三触点开关348对应第二线圈346，如图3中所示，第二线圈346导通可以控制第三触点开关348闭合，各第三触点开关348分别连接于对应的第二DDC控制器20的一个控制输出端22与一个控制设备40之间，第二触点开关347和第三触点开关348中的一个为常闭开关，另一个为常开开关，在示意性实施方式中第二触点开关347为常闭开关，第三触点开关348为常开开关，然而并不局限于此，在其他示意性实施方中，第二触点开关347可以为常开开关，同时，第三触点开关348为常闭开关。
在示意性实施方式中，参照图4和图5，控制设备40为数个，第一DDC控制器10和一个第二DDC控制器20分别具有对应数个控制设备40的数个控制输出端12、22，输出切换单元34包括两个第一继电器341和两组第二继电器345。各第一继电器341包括一个第一线圈342、一个第一触点开关343和一个第四触点开关344。述第一线圈342与控制单元30连接，第一触点开关343对应第一线圈342，如图4中所示，第一线圈342导通能够驱动第一触点开关343断开。第四触点开关344对应第一线圈342，如图4中所示，第一线圈342导通能够驱动第四触点开关344闭合。第一触点开关343和第四触点开关344中的一个为常开开关，另一个为常闭开关。在示意性实施方式中第一触点开关343为常闭开关，第四触点开关344为常开开关，然而并不局限于此，在其他示意性实施方中中，第一触点开关343可以为常开开关，同时，第四触点开关344为常闭开关。各第二继电器345包括一个第二线圈346和一个第二触点开关347。一组第二继电器345的第二线圈346与一个第一触点开关343串联连接，另一组第二继电器345的第二线圈346与另一个第四触点开关344串联连接。如图4中所示，一组第二线圈346相互串联且与第一触点开关343串联，另一组一组第二线圈346相互串联且与第四触点开关344串联，当然并不局限于此，在其他示意性实施方式中，一组第二线圈346也可以相互并联且与第一触点开关343串联，另一组第二线圈346也可以相互并联且与第四触点开关344串联，第二触点开关347对应第二线圈346，一组第二继电器345的各第二触点开关347分别连接于对应的第一DDC控制器10的一个控制输出端12与一个控制设备40之间，另一组第二继电器345的各第二触点开关347连接于对应的第二DDC控制器20的的一个控制输出端22与一个对应的控制设备40之间。
在示意性实施方式中，MCU单元30还包括一个延时模块，其能够接收选择信号并发送给第一线圈342，延时模块还能够判断出选择信号将要断开的一组第二触点开关347，并延时发送选择信号给一组第二触点开关347对应的第一线圈342。参照图4，当延时模块接收到导通第一线圈342的选择信号时，延时模块能够判断此时第一触点开关343要断开，继而与第一触点开关343串联的一组第二线圈22要断开，此时延时发送选择信号给对第一触点开关343的第一线圈342，待各第二DDC控制器20的控制输出端22与控制设备40形成回路后，再断开各第一DDC控制器10的控制输出端12与控制设备40之间的回路，延时模块的引入，可以实现DDC控制器的控制输出端和第二DDC控制器的制输出端之间无间断的控制切换，进一步加强了切换电路的稳定性。
在示意性实施方式中，参照图6，热备中继器30还包括一个第二MCU单元36，其分别连接第一MUC单元32、第一DDC控制器10、第二DDC控制器20和输出切换单元34，其能够与第一MCU单元32互相备份数据，并在第一MCU单元32故障时代替第一MCU单元32，使热备中继器的功能更稳定。
发明还提供一个种双机热备份系统，参照图1，用于控制至少一个控制设备40，其中双机热备份系统包括一个第一DDC控制器10、一个第二DDC控制器20及一个上述的热备中继器30。第一DDC控制器10能够控制至少一个控制设备40，第二DDC控制器20能够控制至少一个控制设备40，且能够备份第一DDC控制10中的控制数据。热备中继器连接第一DDC控制器和第二DDC控制器。
本发明还提供一个种控制切换方法，包括下列步骤，热备中继器30监测第一DDC控制器10心跳信号。热备中继器30根据监测的心跳信号判断第一DDC控制器10的工作状态。当判断出第一DDC控制器10处于故障状态，热备中继器30生成选择信号。热备中继器30根据选择信号控制第一DDC控制器10控制输出端12断开连接控制设备40，同时，控制第二DDC控制器20控制输出端22连接控制设备40。在示意性实施方式中，心跳信号为模拟电压信号、模拟电流信号。可选地，该心跳信号还可以是三态信号，其第三态信号表示DDC控制器是否出现硬件上的掉电，且该第三态信号可以直接以硬件驱动的方式确定输出切换单元，实现硬切换。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一个系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。