[發明專利]一種Profibus-DP現場總線冗余控制器

無效

• 申請號: 201210538903.6
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103064368A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 崔逸群;李哲毓;黃策;張翔;張博威
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 汪人和

1.一種Profibus-DP現場總線冗余控制器，其特征在于，包括通過底板插槽相連接的結構相同、互為冗余的兩個控制器，其中一個為工作控制器，另一個為熱備狀態的備用控制器；

當任意一塊控制器上電后，其IN1發出高電平信號1，通過底板插槽接入另外一塊控制器，使其得到信號OUT1＝0，該控制器得知其相對的控制器存在；

兩塊控制器中任意一塊的輸出信號：自身狀態信號OUT2和自身角色信號OUT3，通過底板插槽分別與另外一塊的輸入信號：相對狀態信號IN2和相對角色信號IN3連接在一起，結合IN1、OUT1提供的相對控制器存在信號，形成由三對條件共同組成的邏輯；

在正確完成工作、備用角色判斷之后，在工作過程中工作控制器獨立完成通信調度任務，工作控制器向備用控制器備份實時數據，備用控制器接收工作控制器發來的備份數據；

當需要切換時，工作控制器發出自身狀態信號OUT2=1的故障信號和自身角色信號OUT3=1的自身為備用的角色信號，交出控制權，自動無擾切換到備用控制器繼續完成通信調度任務。

2.如權利要求1所述的Profibus-DP現場總線冗余控制器，其特征在于，所述的兩個控制器均包括嵌入式微處理器，以及分別與其相連接的存儲器電路、復位電路、接口電路和主備冗余電路；

所述的主備冗余電路包括DPRAM電路和冗余邏輯控制器；

兩塊控制器的DPRAM電路通過底板插槽上的DPRAM接口相連接，工作控制器將與時間相關的算法功能塊數據，實時存儲在備用控制器的DPRAM中；

任意一塊控制器上電后嵌入式微處理器發出上升沿脈沖IN1信號，通過底板插槽上設置的非門發送OUT1＝0的信號，表示相對控制器存在；冗余邏輯控制器通過控制自身狀態信號OUT2和自身角色信號OUT3的發出，并與相對控制器的狀態信號IN2和相對角色信號IN3連接在一起。

3.如權利要求2所述的Profibus-DP現場總線冗余控制器，其特征在于，冗余邏輯控制器的邏輯真值的設置為：

本控制器存在否，0：存在，1：不存在；

本控制器狀態，0：正常，1：故障；

相對控制器存在否，0：存在，1：不存在；

相對控制器狀態，0：正常，1：故障；

相對控制器角色，0：工作控制器，1：備用控制器；

本控制器角色，0：工作控制器，1：備用控制器；

當只插入一塊控制器時，強制令即相對控制器故障，相對控制器為備用控制器。

4.如權利要求2所述的Profibus-DP現場總線冗余控制器，其特征在于，冗余邏輯控制器對控制自身狀態信號OUT2和自身角色信號OUT3的發出為：

當本控制器上電后，如果本控制器狀態為正常，嵌入式微處理器發出低電平，獲得輸出OUT2=0；并通過譯碼器向與非門的輸入條件1=1；

嵌入式微處理器發出上升沿脈沖至D觸發器時鐘端，使D觸發器輸出/Q=0，經過非門后獲得與非門的輸入條件2=1；

相對控制器角色為備用控制器時，獲得與非門的輸入條件3=1；

上述三個條件，獲得輸出OUT3=0，本控制器狀態為工作控制器；

當本控制器上電后，如果本控制器狀態為故障，嵌入式微處理器無法工作，無法持續發出低電平，獲得輸出OUT2=1，并通過譯碼器向與非門的輸入條件1=0，獲得輸出OUT3=1，本控制器狀態為備用控制器。

5.如權利要求2所述的Profibus-DP現場總線冗余控制器，其特征在于，所述的嵌入式微處理器運行操作系統、板級驅動程序，實現底層功能；運行存儲器電路上的用戶應用程序，實現應用層功能。

6.如權利要求2所述的Profibus-DP現場總線冗余控制器，其特征在于，所述的內存電路包括分別與嵌入式微處理器連接的Flash電路和內存電路，Flash電路存儲用戶應用程序，內存電路用于嵌入式微處理器執行用戶應用程序。

7.如權利要求2所述的Profibus-DP現場總線冗余控制器，其特征在于，所述的復位電路采用標準看門狗定時器，在1.6s內WDI端沒有收到來自MPU/MCU的觸發信號，并且WDI處于非高阻態，則WDO輸出變低電平，啟動看門狗定時器。

8.如權利要求2所述的Profibus-DP現場總線冗余控制器，其特征在于，所述的接口電路包括：

以太網接口電路，通過冗余以太網接口，與上位計算機通信；

CAN接口電路，通過底板插槽上的冗余CAN接口，與就地I/O控制器件通信；

板控制器由外部5VDC提供總電源，并通過DC/DC直流隔離電路向所有芯片提供工作電源，將外部電源對系統的干擾降至最低。