专利名称：工控机热备份的切换系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种工控机热备份的切换系统。
背景技术：
工控机的安全运行对整个工控系统来说至关重要，对于出现工控机突然挡机或者突然掉电的状况时，后果是不堪设想的，但是现有技术中缺少一个补救措施。
发明内容为了解决现有的技术中缺少对于工控机突发状况的补救措施的技术问题，本实用新型提供一种工控机热备份的切换系统。本实用新型的技术解决方案一种工控机热备份的切换系统，其特殊之处在于包括挡机自动转换单元U2、外部时钟单元U4、同步处理单元U5和信号选择单元 U7 ；所述挡机自动转换单元U2用于检测1号工控机是否挡机并输出相应的控制信号；所述外部时钟单元U4的输出时钟信号用于控制1号工控机和2号工控机同步工作；所述同步处理单元TO用于将挡机自动转换单元输出的控制信号与工控机的输出信号同步；所述信号选择单元U7根据挡机自动转换单元输出的控制信号选择1号工控机或 2号工控机的输出信号进行输出。还包括掉电转换单元U3，所述掉电转换单元U3用于控制信号选择单元U7将掉电后的1号工控机切换至2号工控机输出。还包括强制转换单元Ul和控制选择单元TO，所述强制转换单元用于输出人工选择信号，所述控制选择单元U6用于选择挡机自动转换单元U2输出的控制信号或强制转换单元Ul的输出信号并送入信号选择单元。上述外部时钟单元U4包括晶振和分频，所述外部时钟单元的输出时钟信号输出至1号工控机的定时/计数板和2号工控机的定时/计数板，用于控制1号工控机和2号工控机同步工作；所述挡机自动转换单元U2包括非门D3、与门D4和与门D5，所述非门D3的输入端接1号工控机的定时/计数板，所述非门D3的输出端接与门D4的一个输入端，所述与门D4 的输出端接与门D5的一个输入端；所述强制转换单元Ul包括手动开关Si、非门Dl和非门D2，所述手动开关的常开触点接5V，常闭触点接地，所述手动开关的另一端同时接非门Dl和非门D2的输入端，所述非门D2的输出端接与门D5的另一个输入端；[0016]所述掉电转换单元U3包括与门D10，所述与门DlO的一个输入端接1号工控机的电源信号Vccl，另一个输入端接设定信号Vcc ；所述同步处理单元U5包括D触发器，所述D触发器的输入端接挡机自动转换单元与挡机自动转换单元门D5的输出端，D触发器的时钟端接外部时钟单元的输出时钟信号；所述控制选择单元U6包括与非门D6和非门D7，所述与非门D6的一个输入端接强制转换单元非门Dl的输出端，另一个输入端接D触发器的输出端，输出端接非门D7的输入端；所述信号选择单元U7包括与门D8、非门D9、与门D11、与门D12、或门D13，所述与门D8的一个输入端接控制选择单元非门D7的输出端，另一个输入端接掉电转换单元与门 DlO的输出端，输出端分别接非门D9的输入端以及与门Dll的一个输入端；所述非门D9的输出端接与门D12的一个输入端，所述与门Dll的另一个输入端接1号工控机的输出信号， 所述与门D12的另一个输入端接2号工控机的输出信号；所述或门D13的一个输入端接与门D12的输出端，另一个输入端接与门D13的输出端。一种工控机热备份的切换方法，包括以下步骤1.1信号同步外部时钟单元的晶振经分频成ΙΚΗζ，分别送给1号工控机的定时/计数板和2号工控机的定时/计数板；1.2构建仿真看门狗设定1号工控机定时/计数板的coimterO计数器和counter 1计数器为仿真看门狗组件，其中coimterl计数器作为喂狗计数器，counterO计数器作为狗，counterO计数器的TC输出作为看门狗输出信号；1.3初始化设定1号工控机定时/计数板的counterO计数器初始值为10ms，1号工控机定时 /计数板的coimterl计数器初始值为5ms ；1.4挡机切换在系统运行过程中，当每个5ms的定时中断到来时，给1号工控机定时/计数板的 counterO计数器寄存10ms、l号工控机定时/计数板的counterl计数器寄存5ms，如果TC 输出寄存值大于等于10ms，则挂起1号工控机，通过硬件看门狗板卡实现1号工控机至2号工控机的切换。还包括掉电切换步骤在系统运行过程中，将1号工控机的电源信号Vccl与设定信号Vcc进行与运算， 当1号工控机的电源信号Vccl变为低电平时，运算输出为低电平，该低电平输出信号将1 号工控机切换至2号工控机。还包括强制切换步骤在系统运行过程中，当手动开关接通5V高电平信号时，该信号经过反向送入同步处理单元，使同步处理单元的输出信号由高电平变为低电平，该低电平输出信号将1号工控机切换至2号工控机。本实用新型所具有的优点1、实现双机热备份控制在系统运行过程中，当1号工控机挂起时，系统在IOms内
4切换1号工控机至2号工控机，2号工控机接替控制。2、掉电切换控制在系统运行过程中，当1号工控机掉电时，系统在IOms内切换1 号工控机至2号工控机，2号工控机接替控制；3、强制控制系统运行前或运行中实现手动强制转换2号工控机控制功能。4、本实用新型通过采用挡机切换、掉电切换以及强制切换的结合确保了工控机的正常运行。
图1为本实用新型电路原理示意图。
具体实施方式
本实用新型工控机热备份的切换系统，包括用于控制信号选择单元U7将掉电后的1号工控机切换至2号工控机输出的强制转换单元U1、用于检测1号工控机是否挡机并输出相应的控制信号的挡机自动转换单元U2、用于控制信号选择单元U7将掉电后的1号工控机切换至2号工控机输出的掉电转换单元U3、用于控制1号工控机和2号工控机同步工作的外部时钟单元U4、用于将挡机自动转换单元输出的控制信号与工控机的输出信号同步的同步处理单元TO、用于选择挡机自动转换单元U2输出的控制信号或强制转换单元Ul的输出信号并送入信号选择单元的控制选择单元TO、根据挡机自动转换单元和强制转换单元输出的控制信号选择1号工控机或2号工控机的输出信号进行输出的信号选择单元U7 ；外部时钟单元U4包括晶振和分频，外部时钟单元的输出时钟信号输出至1号工控机的定时/计数板和2号工控机的定时/计数板，用于控制1号工控机和2号工控机同步工作；挡机自动转换单元U2包括非门D3、与门D4和与门D5，非门D3的输入端接1号工控机的定时/计数板，非门D3的输出端接与门D4的一个输入端，与门D4的输出端接与门D5 的一个输入端；强制转换单元Ul包括手动开关Si、非门Dl和非门D2，手动开关的常开触点接5V，常闭触点接地，手动开关的另一端同时接非门Dl和非门D2的输入端，非门D2的输出端接与门D5的另一个输入端；掉电转换单元U3包括与门D10，与门DlO的一个输入端接1 号工控机的电源信号Vccl，另一个输入端接设定信号Vcc ；同步处理单元U5包括D触发器， D触发器的输入端接挡机自动转换单元与挡机自动转换单元门D5的输出端，D触发器的时钟端接外部时钟单元的输出时钟信号；控制选择单元U6包括与非门D6和非门D7，与非门 D6的一个输入端接强制转换单元非门Dl的输出端，另一个输入端接D触发器的输出端，输出端接非门D7的输入端；信号选择单元U7包括与门D8、非门D9、与门D11、与门D12、或门 D13，与门D8的一个输入端接控制选择单元非门D7的输出端，另一个输入端接掉电转换单元与门DlO的输出端，输出端分别接非门D9的输入端以及与门Dll的一个输入端；非门D9 的输出端接与门D12的一个输入端，与门Dll的另一个输入端接1号工控机的输出信号，与门D12的另一个输入端接2号工控机的输出信号；或门D13的一个输入端接与门D12的输出端，另一个输入端接与门D13的输出端。双机热备份控制首先，外部20MHz晶振分频为ΙΚΗζ，分别输入1号工控机定时/计数板；其二，用软件组合1号工控机定时/计数板卡的coimterO计数器和coimterl计数器为仿真看门狗组件，counterl计数器作为喂狗计数器、coimterO计数器作为狗、coimterO计数器的TC 输出端作为看门狗输出信号；其三，软件初始化counterO计数器值为10ms、counterl计数器值为5ms，在系统运行过程中，当每个5ms的定时中断到来时，给coimterO计数器寄存值 10ms,counterl计数器寄存值5ms，正常情况下，TC输出端输出为低电平，表示1号工控机正常运行，当TC输出端输出为高电平时，认为1号工控机挂起，实现硬件看门狗板卡的功能， 硬件辑转换电路切换1号工控机控制至2号工控机控制，实现双机逻辑转换功能。掉电切换控制在系统运行过程中，初始控制权为1号工控机，电源信号VCCl为高，掉电转换单元的与门DlO的输出为高，信号选择单元的与门D8的输出状态取决于控制选择单元非门D7 的输出，即看门狗和强制开关的信号，当VCCl为低时，S卩1号工控机掉电，则掉电转换单元的与门DlO输出为低，此时不管控制选择单元非门D7的输出为何值，信号选择单元的与门 D8输出均为低，此时1号工控机失能，2号工控机接替控制，从而实现1号工控机掉电、2号工控机接替控制功能。强制控制当强制开关Sl与5V连接时，控制选择单元与非门输出为高，非门D7的输出为低， 此时1号工控机失能，2号工控机强制接替控制功能。
权利要求1.一种工控机热备份的切换系统，其特征在于包括挡机自动转换单元(U2)、外部时钟单元(U4)、同步处理单元(U5)和信号选择单元(U7)； 所述挡机自动转换单元(U2)用于检测1号工控机是否挡机并输出相应的控制信号； 所述外部时钟单元(U4)的输出时钟信号用于控制1号工控机和2号工控机同步工作； 所述同步处理单元(冊)用于将挡机自动转换单元输出的控制信号与工控机的输出信号同步；所述信号选择单元(U7)根据挡机自动转换单元输出的控制信号选择1号工控机或2 号工控机的输出信号进行输出。
2.根据权利要求1所述的工控机热备份的切换系统，其特征在于还包括掉电转换单元(U3)，所述掉电转换单元(TO)用于控制信号选择单元(U7)将掉电后的1号工控机切换至2号工控机输出。
3.根据权利要求1或2所述的工控机热备份的切换系统，其特征在于还包括强制转换单元(Ul)和控制选择单元(TO)，所述强制转换单元用于输出人工选择信号，所述控制选择单元(U6)用于选择挡机自动转换单元(似)输出的控制信号或强制转换单元(Ul)的输出信号并送入信号选择单元。
4.根据权利要求3所述的工控机热备份的切换系统，其特征在于所述外部时钟单元(U4)包括晶振和分频，所述外部时钟单元的输出时钟信号输出至1 号工控机的定时/计数板和2号工控机的定时/计数板，用于控制1号工控机和2号工控机同步工作；所述挡机自动转换单元(U2)包括非门(D3)、与门(D4)和与门(D5)，所述非门(D3)的输入端接1号工控机的定时/计数板，所述非门(D!3)的输出端接与门(D4)的一个输入端， 所述与门(D4)的输出端接与门(D5)的一个输入端；所述强制转换单元(Ul)包括手动开关(Si)、非门(Dl)和非门(D2)，所述手动开关的常开触点接5V，常闭触点接地，所述手动开关的另一端同时接非门(Dl)和非门(皿)的输入端，所述非门(D2)的输出端接与门(D5)的另一个输入端；所述掉电转换单元(U； )包括与门(DlO)，所述与门(DlO)的一个输入端接1号工控机的电源信号Vccl，另一个输入端接设定信号Vcc ；所述同步处理单元(冊)包括D触发器，所述D触发器的输入端接挡机自动转换单元与挡机自动转换单元门(D5)的输出端，D触发器的时钟端接外部时钟单元的输出时钟信号； 所述控制选择单元(U6)包括与非门(D6)和非门(D7)，所述与非门(D6)的一个输入端接强制转换单元非门(Dl)的输出端，另一个输入端接D触发器的输出端，输出端接非门 (D7)的输入端；所述信号选择单元(U7)包括与门(D8)、非门(D9)、与门(D11)、与门(D12)、或门 (D13)，所述与门(D8)的一个输入端接控制选择单元非门(D7)的输出端，另一个输入端接掉电转换单元与门(DlO)的输出端，输出端分别接非门(D9)的输入端以及与门(Dll)的一个输入端；所述非门(D9)的输出端接与门(D12)的一个输入端，所述与门(Dll)的另一个输入端接1号工控机的输出信号，所述与门(D12)的另一个输入端接2号工控机的输出信号；所述或门(D13)的一个输入端接与门(D12)的输出端，另一个输入端接与门(D13)的输出端。
专利摘要本实用新型涉及工控机热备份的切换系统，包括挡机自动转换单元、外部时钟单元、同步处理单元和信号选择单元；挡机自动转换单元用于检测1号工控机是否挡机并输出相应的控制信号；外部时钟单元的输出时钟信号用于控制1号工控机和2号工控机同步工作；同步处理单元用于将挡机自动转换单元输出的控制信号与工控机的输出信号同步；信号选择单元根据挡机自动转换单元输出的控制信号选择1号工控机或2号工控机的输出信号进行输出。本实用新型解决了现有的技术中缺少对于工控机突发状况的补救措施的技术问题，本实用新型实现工控机运行中的双保险。
文档编号H04L7/00GK202008589SQ20102069633
公开日2011年10月12日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者唐云龙, 唐品利, 安增勇, 李双军, 李聪玲, 许广柱, 郭宁敏 申请人:西安航天动力试验技术研究所