[發明專利]一種同步冗余的順序控制裝置及方法

有效

• 申請號: 201710494676.4
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107272400B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 李正新;楊蔚
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: G05B9/03
• 分類號: G05B9/03
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 龐許倩;馬東偉

本發明涉及一種同步冗余的順序控制裝置及方法。本發明在主控制器的基礎上，增加了協控制器、存儲器和時鐘電路，從而實現了關鍵控制過程中主控制器軟件崩潰或軟件運行異常時協控制器的接續控制，相對常規的雙機或多機熱備份，硬件成本顯著降低；并且在進入關鍵控制過程前，主控制器軟件僅需將控制時序信息存儲至存儲器，然后通過硬件信號通知時鐘和協控制器開始工作，相對于雙機或多機熱備份復雜的數據同步過程，控制軟件復雜度顯著降低。

技術領域

本發明涉及自動控制技術領域，尤其涉及一種同步冗余的順序控制裝置及方法。

背景技術

順序控制技術是自動控制技術的一個重要分支，是與反饋控制技術相媲美的極其重要的控制技術。順序控制是指設備工作過程中按照邏輯、順序、定時或計數等規則，在輸入命令的作用下，按預先設定的順序或按一定邏輯設定的順序控制執行機構動作的自動控制。隨著電子技術日新月異的發展，大規模集成電路在順序控制領域得到廣泛的應用，順序控制的邏輯和時序依賴于軟件實現。對于一些關鍵控制過程的順序控制過程，一旦軟件崩潰或出現運行異常的情況，對整個控制過程可能造成災難性后果。常規的解決方法是雙機或多機熱備份，主要缺點是硬件成本高和軟件實現復雜。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種同步冗余的順序控制裝置及方法，用于實現關鍵控制過程的順序控制過程中軟件崩潰或軟件運行異常時的接續控制，解決常規的雙機或多機熱備份的硬件成本高和軟件實現復雜問題。本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

一種同步冗余的順序控制裝置，包括：主控制器1、存儲器2、時鐘電路3、協控制器4、驅動器件5和隔離器件6；所述主控制器1與所述驅動器件5相連接，輸出順序控制信息控制被控對象7；所述主控器1與所述隔離器件6相連接，接收被控對象7的反饋開關量信號；所述主控器1與所述存儲器2相連接，將關鍵控制過程的控制信息存儲至所述存儲器2；所述主控器1輸出心跳信號HeartBeat到所述協控制器4，控制所述協控制器4從所述存儲器2讀取關鍵控制過程的控制信息；當主控制器1執行到關鍵控制過程時，所述主控制器1輸出啟動信號Start到所述時鐘電路3和所述協控制器4，啟動時鐘電路3和啟動所述協控制器4開始準備接續控制；所述協控制器4與所述驅動器件5和所述隔離器件6相連接，當所述主控制器1在關鍵控制過程中出現崩潰或軟件運行異常時，所述協控制器4接替所述主控制器1實施接續控制。

進一步地，所述心跳信號HeartBeat是周期性的連續脈沖信號，當所述主控制器1出現崩潰或軟件運行異常，所述主控制器1停止輸出心跳信號HeartBeat；所述啟動信號Start是一個觸發脈沖信號，所述時鐘電路3在所述啟動信號Start作用下，輸出與所述主控制器1的控制動作時刻相匹配的時鐘信號到所述協控制器4，為所述協控制器4的周期工作提供驅動信號。

進一步地，所述主控制器1在執行關鍵控制過程中，如果所述協控制器4接收到的心跳信號HeartBeat有效，所述協控制器4不輸出控制動作；如果所述協控制器4接收到心跳信號HeartBeat無效，此時，所述協控制器4根據從所述存儲器2中讀出的控制信息，接替所述主控制器通過驅動器件5和隔離器件6對所述被控對象7實施接續控制。

進一步地，所述關鍵控制過程的控制信息包括動作時刻、控制通道以及動作內容。

一種采用權利要求1至4的順序控制裝置進行的同步冗余順序控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1、裝置上電后進行初始準備；

步驟S2、所述協控制器4讀取關鍵控制信息；

步驟S3、所述主控制器1進行順序控制；

步驟S4、所述主控制器1執行到關鍵控制過程，所述協控制器4準備進行接續控制；

步驟S5、在所述主控制器1在關鍵控制過程中出現崩潰或軟件運行異常時，所述協控制器4進行接續控制。