一种工控领域PLC系统热备冗余控制系统及方法与流程

本发明涉及工业控制领域，具体为一种工控领域plc系统热备冗余控制系统及方法。

背景技术：

1、在工业控制领域，尤其在核电厂等数字化仪控领域，会存在输出大量高低电平信号或电压电流信号去控制和驱动外部设备，参与停堆控制，参与着重要的逻辑运算等，关乎核电站的安全运行。

2、所谓“冗余”系统，是指整个plc控制系统由2套完全相同的系统组成，其中一套在系统正常工作时并不需要。在热备用（hot）系统中，2台cpu通过通信接口直接连接在一起，均处于通电状态。

3、在工业应用中，无故障发生的情况下，一套控制器模块即可满足整个plc系统的使用。但若不采用冗余热备方案，则当控制器模块出现故障时，整个plc系统就会停止正常工作，只能等待技术人员去进行维修后系统才能继续正常工作。这会严重影响工业生产效率，甚至某些情况下甚至造成安全事故。所以在工业应用中，搭建plc系统时采用冗余热备方案是十分必要的。

技术实现思路

1、本发明提供一种工控领域plc系统热备冗余控制系统，包括主控制器、备用控制器；其中，主控制器与备用控制器之间通过光缆通信。

2、进一步地，所述主控制器包括：程序输入模块、冗余热备系统开销模块、程序执行模块、数据存储及交换模块、程序输出模块；所述程序通过程序输入模块进入主控制器内，经由冗余热备系统开销模块处理后由程序执行模块执行后由程序输出模块输出，所述程序执行后的数据存入数据存储及交换模块。

3、进一步地，所述备用控制器包括：程序输入模块、冗余热备系统开销模块、程序执行模块、数据存储及交换模块、程序输出模块；所述程序通过程序输入模块进入主控制器内，经由冗余热备系统开销模块处理后由程序执行模块执行输入程序的第一段后由程序输出模块输出，所述程序执行后的数据存入数据存储及交换模块。

4、一种工控领域plc系统热备冗余控制方法，包括以下步骤：s1.读取输入信息；s2.处理输入信息中无需同步的非冗余部分；s3.执行冗余部分；s4.输出信息。

5、进一步地，所述主控制器还包括一个与备用控制器之间的数据传输步骤：分析从备用控制器中获取的备用状态信息，并在执行完冗余部分后将冗余备份的数据复制到备用控制器的cpu中。

6、进一步地，所述备用控制器还包括一个与主控制器之间的数据传输步骤：分析从主控制器中获取的主状态信息，并在执行完冗余部分后将备用系统信息复制到主控制器的cpu中。

7、进一步地，所述备用控制器中程序执行时仅执行用户输入的程序的第一段。

8、进一步地，在程序整体运行时存在一个mast对其进行扫描，所述扫描所需花费的扫描时间t为：扫描时间t>冗余热备系统开销时间t1+程序执行时间t2。

9、本发明提供一种工控领域plc系统热备冗余控制系统及方法，有效地解决了现有技术中由于主控制器发生故障从而导致系统整体停止运作的问题。

技术特征：

1.一种工控领域plc系统热备冗余控制系统，其特征在于，包括主控制器、备用控制器；其中，主控制器与备用控制器之间通过光缆通信。

2.根据权利要求1所述的一种工控领域plc系统热备冗余控制系统，其特征在于，所述主控制器包括：主程序输入模块、主冗余热备系统开销模块、主程序执行模块、主数据存储及交换模块、主程序输出模块；所述程序通过主程序输入模块进入主控制器内，经由主冗余热备系统开销模块处理后由主程序执行模块执行后由主程序输出模块输出，所述程序执行后的数据存入主数据存储及交换模块。

3.根据权利要求1所述的一种工控领域plc系统热备冗余控制系统，其特征在于，所述备用控制器包括：备用程序输入模块、备用冗余热备系统开销模块、备用程序执行模块、备用数据存储及交换模块、备用程序输出模块；所述程序通过备用程序输入模块进入备用控制器内，经由备用冗余热备系统开销模块处理后由备用程序执行模块执行输入程序的第一段后由备用程序输出模块输出，所述程序执行后的数据存入备用数据存储及交换模块。

4.一种工控领域plc系统热备冗余控制方法，基于权利要求1-3任一项所述的一种工控领域plc系统热备冗余控制系统，其特征在于，包括以下步骤：s1.读取输入信息；s2.处理输入信息中无需同步的非冗余部分；s3.执行冗余部分；s4.输出信息。

5.根据权利要求4所述的一种工控领域plc系统热备冗余控制方法，其特征在于，所述主控制器还包括一个与备用控制器之间的数据传输步骤：分析从备用控制器中获取的备用状态信息，并在执行完冗余部分后将冗余备份的数据复制到备用控制器的cpu中。

6.根据权利要求4所述的一种工控领域plc系统热备冗余控制方法，其特征在于，所述备用控制器还包括一个与主控制器之间的数据传输步骤：分析从主控制器中获取的主状态信息，并在执行完冗余部分后将备用系统信息复制到主控制器的cpu中。

7.根据权利要求6所述的一种工控领域plc系统热备冗余控制方法，其特征在于，所述备用控制器中程序执行时仅执行用户输入的程序的第一段。

8.根据权利要求4所述的一种工控领域plc系统热备冗余控制方法，其特征在于，在程序整体运行时存在一个mast对其进行扫描，所述扫描所需花费的扫描时间t为：扫描时间t>冗余热备系统开销时间t1+程序执行时间t2。

技术总结
本发明公开了一种工控领域PLC系统热备冗余控制系统及方法，包括主控制器、备用控制器；其中，主控制器与备用控制器之间通过光缆通信；主控制器包括：程序输入模块、冗余热备系统开销模块、程序执行模块、数据存储及交换模块、程序输出模块；所述程序通过程序输入模块进入主控制器内，经由冗余热备系统开销模块处理后由程序执行模块执行后由程序输出模块输出，所述程序执行后的数据存入数据存储及交换模块。包括以下步骤：S1.读取输入信息；S2.处理输入信息中无需同步的非冗余部分；S3.执行冗余部分；S4.输出信息。本发明有效地解决了现有技术中由于主控制器发生故障从而导致系统整体停止运作的问题。

技术研发人员：梁建,周亮,吴南贵,蒋涛,谭青松,李磊,张凯,张宪文,李清河
受保护的技术使用者：成都天核科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15