[發明專利]一種高安全性的冗余備份電路系統構架方法

無效

• 申請號: 201010130346.5
• 申請日: 2010-03-23
• 公開（公告）號: CN101807814A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 閆學凱;李一鵬;周偉;郭蓋華;陳志發;林敬橋
• 申請（專利權）人: 武漢若比特機器人有限公司
• 主分類號: H02J9/00
• 分類號: H02J9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及自動控制技術領域，具體涉及一種電路系統的構架方法。

背景技術：

在需要高速動態控制、不間斷控制、高可靠性和高安全性控制要求的自動控制領域，例如航天和空間探測設備或深海探測設備中，如果僅僅由一套電路系統進行控制，即使電路的安全系數已經非常高，仍無法排除因為偶然事件造成的故障。而在這些特殊場合中，一旦系統發生故障，設備進入失控狀態，則后果是相當嚴重的，例如造成人員的傷亡和設備的損壞，沒有補救和維修的機會。

解決一套電路系統安全性的局限，最直接的辦法就是采用兩套或兩套以上冗余備份系統技術，在主系統發生故障時由另外一套備份系統接替，從而保證設備始終處于可控狀態。

隨著高速動態控制、不間斷控制、高可靠性和高安全性等高端控制要求的場合越來越多，各種冗余備份技術逐漸涌現，冗余備份電源，冗余備份服務器等諸多場合已經有多種備份方案用于實際使用。

現有的典型系統備份方案一般有以下幾種：

1.一套主系統工作，另一套相同功能的備份系統，不參與工作，兩套系統由同一個仲裁模塊進行監控和切換，如果主系統出現問題，則由仲裁模塊切換到備份系統。如2004年國內專利說明書CN1472863A提到的單板電源備份系統。

2.兩套完全一樣的系統，互相可以感知和替換，但只有一套系統參與工作，另一套系統處于待機狀態。如2010年國內專利說明書CN101634855A提到的用于大型運動會開幕式的冗余備份控制系統。

上述提到的冗余備份方案都存在以下的問題：

1.單套系統總是工作在滿載的工況下。每套系統都必須具有滿足系統最高性能要求的的驅動能力，但由于兩套系統有一個是備份的狀態，則主系統必須工作在滿載的情況下，對其驅動能力要求必然很高。

2.僅有的一套仲裁模塊要求有非常高的可靠性，如果該模塊本身出現故障，則備份系統方案的功能無法得到保證。

3.在主備份系統切換的時候，故障系統需要從設備中斷開，備份系統需要啟動，接入設備，不可避免的存在延時滯后的問題，不適合用于高速度、高精度、不間斷控制的場合。

4.備份系統長期處于不工作的狀態，其系統健康程度無法得到有效監控，如果主系統故障，切換到有故障的備份系統，則設備進入失控的狀態，同樣失去了備份的意義。

發明內容：

本發明的目的是提供一種高安全性的冗余備份電路系統構架方法，它能針對所有可能出的電路問題的情況下，均能夠保證當前的設備有可用的系統，以保證執行機構不會做出意外的動作，嚴格保證設備和人員的絕對安全。可用于高動態性能要求和高危險性的機電設備。

為了解決背景技術所存在的問題，本發明是采用以下技術方案：它包括電路系統A、電路系統B和被控對象三大部分。電路系統A和電路B的結構完全一樣，均可以驅動執行機構進行工作。電路系統A包含電路A、電源A、執行機構A三大部分，電源A與電路A連接，電路A與執行機構A相互連接，電路系統B結構和A完全一樣，包含控制電路B、電源B、執行機構B三大部分，電源B與電路B連接，電路B與執行機構B相互連接，電源A和電路B通過通道1和通道2相互連接，電路A和電路B分別接收外部信號，執行機構A與執行機構B均與被控對象連接。

本發明擁有兩套完全一樣的電路系統，兩套系統均同時參與正常的工作，信號輸入來源和控制對象也完全相同。

本發明具有以下有益效果：擁有兩套完全一樣的電路系統，正常工作時不存在主次之分，且兩套系統同步協調工作。每套系統僅提供一半的驅動能力，長期處于輕載狀態。冗余的驅動能力用于提供在出現故障的緊急時刻，一套系統承擔起所有的驅動力需求。即使其中一個電路系統發生最為嚴重的故障時，另外一個系統能夠及時感知到該緊急狀態，并仍能夠有效控制整個設備的運行，從而在可控的范圍內將設備在短時間內安全停下，等待維修。在該短時間內，由于第二套電路系統出問題的可能性非常小，所以可以幾乎排除設備由于兩個電路系統同時故障而造成失控的嚴重后果，從而提高了安全性。

附圖說明：

圖1是本發明的構架框圖；

圖2是本發明實施例1的構架框圖；

圖3是本發明實施例1中可能出現的故障問題及其相應的處理方式的構架框圖。

具體實施方式：