[發(fā)明專利]帶有自檢測功能的雙處理器冗余數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106597941A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張海峰;劉曉為;董文豪;王青春;桑勝田;李曉明
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G05B19/048;G01R19/25
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司23206
• 代理人: 高媛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及帶有自檢測功能的雙處理器冗余數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)，屬于工業(yè)過程控制中數(shù)據(jù)的采集及控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

嵌入式技術(shù)是21世紀(jì)最有生命力的新技術(shù)之一，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于社會生活的各個方面。嵌入式系統(tǒng)是電腦軟件與硬件的綜合體，它是以應(yīng)用為中心，以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，能夠適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)，對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。由于嵌入式技術(shù)的種種優(yōu)勢，在工業(yè)領(lǐng)域控制中，嵌入式控制系統(tǒng)占據(jù)了越來越重要的地位，主要應(yīng)用于各種智能測量儀表、數(shù)控裝置、可編程控制器、分布式控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線儀表及控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、機(jī)電一體化設(shè)備等系統(tǒng)中。工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)是由傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、顯示和數(shù)據(jù)記錄設(shè)備等組成，用于監(jiān)視和控制電氣設(shè)備的系統(tǒng)。由于工業(yè)控制系統(tǒng)特別強(qiáng)調(diào)可靠性和實(shí)時性，控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信以引發(fā)物質(zhì)或能量的運(yùn)動為最終目的。用于測量與控制的數(shù)據(jù)通信的主要特點(diǎn)是：允許對實(shí)時的事件進(jìn)行驅(qū)動通信，具有很高的數(shù)據(jù)完整性。近幾年來，嵌入式芯片的工業(yè)自動化設(shè)備得到了相當(dāng)大的發(fā)展，目前已經(jīng)有大量的8，16，32位嵌入式微控制器應(yīng)用，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，減少了主要途徑的人力資源，在工業(yè)過程控制，數(shù)字機(jī)床，電氣系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)安全，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備監(jiān)控，石化系統(tǒng)等技術(shù)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

但是傳統(tǒng)的嵌入式控制系統(tǒng)一般采用單一嵌入式處理器，當(dāng)該處理器發(fā)生故障時，整個監(jiān)測系統(tǒng)就會失效。此時上位機(jī)就會收到的錯誤數(shù)據(jù)或根本收不到數(shù)據(jù)，如果上位機(jī)收到的是錯誤數(shù)據(jù)，若無法對數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)行及時的判斷，將導(dǎo)致功能的紊亂。當(dāng)維護(hù)人員發(fā)現(xiàn)錯誤時，只有更換新硬件才能恢復(fù)工作；如果系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜而維修周期長，就會嚴(yán)重影響工業(yè)系統(tǒng)控制，大大降低了系統(tǒng)的可靠性和正確性。如果外圍數(shù)據(jù)采集電路發(fā)生故障時，處理器不能對它進(jìn)行判斷，系統(tǒng)就可能會采集到錯誤數(shù)據(jù)或根本采集不到數(shù)據(jù)，同樣會影響系統(tǒng)的工作效率和工作功能。

中國專利《雙核嵌入式系統(tǒng)及控制方法》，公開號為CN102368223A，公開了一種雙核式系統(tǒng)，它采用從處理器通過串行通信接口與主處理器實(shí)時數(shù)據(jù)交互，在主處理器工作異常時，接替主處理器工作。但是該發(fā)明中只涉及了雙核處理器的冗余功能，而對于外圍電路的工作狀態(tài)不能進(jìn)行自檢測，當(dāng)外圍電路發(fā)生故障，系統(tǒng)無法判斷獲知。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有雙核嵌入式系統(tǒng)無法判斷外圍電路的工作狀態(tài)，從而造成系統(tǒng)可靠性和安全性低的問題，提供了一種帶有自檢測功能的雙處理器冗余數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。

本發(fā)明所述帶有自檢測功能的雙處理器冗余數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)，它包括主處理器模塊、從處理器模塊、總線隔離模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊、串行通信接口和自檢測模塊，

主處理器模塊和從處理器模塊通過串行通信接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，主處理器模塊和從處理器模塊分別通過總線隔離模塊與數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，數(shù)據(jù)采集模塊通過自檢測模塊實(shí)現(xiàn)自身各數(shù)據(jù)采集電路的自檢測，主處理器模塊和從處理器模塊分別通過網(wǎng)絡(luò)接口模塊向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)或發(fā)送采集故障警報信息；

主處理器模塊用于對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過網(wǎng)絡(luò)接口模塊發(fā)送至上位機(jī)；

從處理器模塊周期性檢測主處理器模塊的工作狀態(tài)，當(dāng)主處理器模塊為異常狀態(tài)，則接替主處理器模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并處理，并通過網(wǎng)絡(luò)接口模塊發(fā)送至上位機(jī)；同時，通過網(wǎng)絡(luò)接口模塊向上位機(jī)發(fā)送主處理器模塊故障的警報；

總線隔離模塊用于接受從處理器模塊的控制，與主處理器模塊或從處理器模塊連接。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明采用雙處理器冗余的工作方式，實(shí)現(xiàn)從處理器對主處理器在線監(jiān)測，并能夠定期對外圍電路進(jìn)行檢測，并對故障進(jìn)行及時精確的診斷處理；數(shù)據(jù)采集模塊通過自檢測模塊進(jìn)行自檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障時上報處理器，處理器向上位機(jī)發(fā)送警報并切斷故障的采集模塊的數(shù)據(jù)通信。通過這種帶有自檢測功能的雙處理器冗余數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的性能和工作的可靠性及準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述帶有自檢測功能的雙處理器冗余數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的框圖；

圖2是本發(fā)明通過總線隔離模塊實(shí)現(xiàn)雙核冗余監(jiān)測的控制方式示意圖；

圖3是數(shù)據(jù)采集模塊的組成及與自檢測模塊連接的框圖；

圖4是數(shù)據(jù)采集模塊的自檢測示意圖。

具體實(shí)施方式