[發明專利]冗余控制裝置之間的備用同步連接

有效

• 申請號: 201310052998.5
• 申請日: 2013-02-18
• 公開（公告）號: CN103246213A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 托爾斯滕·烏德;薩沙·霍爾曼;安德烈·布蘭德;亨寧·霍伊特格爾
• 申請（專利權）人: 菲尼克斯電氣公司
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 陳源;崔利梅

技術領域

本發明涉及包括自動化網絡的冗余控制系統，該自動化網絡具有第一控制裝置和第二控制裝置。本發明還涉及用于操作冗余控制系統的方法。

背景技術

對于例如由于安全原因而要求高可用性的自動化技術中的應用而言，使用了冗余地構成的控制系統，該控制系統包括第一控制裝置和至少一個第二控制裝置。在此，第一控制裝置控制過程，而第二控制裝置以待機操作來運行，以便能夠例如在第一控制裝置發生故障的情況下控制相應的過程。

為此目的，經由同步連接在兩個冗余控制裝置之間對程序序列進行同步，使得在第二控制裝置接管過程之后過程能夠連續地繼續進行。為了保證冗余控制系統中的協調的操作，除了過程圖像的數據之外，還交換其它信息，使得每個控制裝置知道另一個控制裝置的功能性。就此同步而言，通常，經由兩個冗余控制器之間的適當接口來建立點對點連接，這些適當接口通過其自身的數據線（例如，以光纖的形式）來進行連接。

這樣的高可用性冗余控制系統的問題在于，各控制裝置不能將同步連接的故障與相應的另一個控制裝置的故障區分開，這是因為這些故障可能性都導致相同的結果：不能再交換與功能有關的信息。

在同步連接發生故障的情況下，即使第一控制裝置還照樣仍然有效，然而設置為備份操作的第二控制裝置也會以為第一控制裝置發生了故障，并且會自動地主動接管待控制的過程。這兩個控制裝置都會同時試圖控制該過程，從而不再同步的過程圖像迅速導致相互沖突的狀況。為了保證冗余控制系統中的協調操作，還要求避免例如通過兩個控制裝置來同時控制（這種控制被稱為雙重控制權(double?mastership)）。

發明內容

本發明的一個目的是提供避免前述雙重控制權問題的解決方案。

該目的通過一種冗余控制系統來實現。在從屬權利要求中限定了所述冗余控制系統的有益改進。

因此，所述冗余控制系統包括自動化網絡，該自動化網絡具有第一控制裝置和第二控制裝置。應將自動化網絡理解為例如PROFINET網絡，多個分散式輸入輸出裝置可以連接至PROFINET網絡，通過所述多個分散式輸入輸出裝置可以監測和控制工廠或過程。

為了進行數據交換，第一控制裝置和第二控制裝置總是經由網絡接口連接至自動化網絡。而且，為了進行它們自己之間的直接通信，第一控制裝置和第二控制裝置經由點對點連接裝置互相連接。

可以將連接裝置理解為線路鏈路，該線路鏈路可以被實現為例如光纖?？梢詫⒕€路鏈路形成為全雙工連接。

根據本發明，將第一控制裝置和第二控制裝置設計為如果經由點對點連接裝置的直接通信不可用，則經由自動化網絡建立彼此之間的備用通信。

因此，本發明在不需要兩個冗余控制裝置之間的附加連接裝置的情況下，就能夠實現冗余的點對點通信。

在本發明的一個特別有益的實施例中，備用通信可以包括第一控制裝置和第二控制裝置之間的至少部分同步。至少能夠以經由自動化網絡的有限傳輸帶寬來保持兩個冗余控制器中的過程圖像的同步。

可以將第一控制裝置或第二控制裝置選擇為主控制器，將其中另一個控制裝置選擇為備份控制器。

最好將第一控制裝置和第二控制裝置設計為在彼此之間自動協商作為主控制器和作為備份控制器的選擇。

優選地，將備份控制器設計為循環地檢查與主控制器的直接連接?？梢葬槍νㄟ^點對點連接裝置建立的通信以及針對備用通信路徑經由自動化網絡來執行該循環檢查。

同樣，可以以特別優選的方式將備份控制器設計為，在經由自動化網絡的備用通信發生故障之后，承擔主控制器的任務。

本發明的目的還根據一種用于操作根據本發明的控制系統的方法來實現。在從屬權利要求中限定了該方法的有益改進。

根據該方法，控制系統包括在自動化網絡內的第一控制裝置和第二控制裝置，其中為了實現該方法，這兩個控制裝置中的一個已經被選擇為主控制器，并且另一個已經被選擇為備份控制器。

用于操作上述冗余控制系統的方法的特征在于包括以下步驟：

a）備份控制器循環地檢查是否存在經由點對點連接裝置到主控制器的直接通信；

b）如果不存在經由點對點連接裝置的直接通信，則備份控制器啟動經由自動化網絡到主控制器的備用通信；

c）主控制器檢查是否已經成功建立備用通信；

d）如果還沒有成功建立備用通信，則備份控制器承擔主控制器的任務。

利用直接通信，可以實現主控制器和備份控制器之間的同步。