[發明專利]一種冗余控制系統

在審

• 申請號: 201810099074.3
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN110095975A
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 劉正雄;成正林;何成昭;唐建宇;劉浩平;彭勃;楊成;劉永麗;田哲
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: G05B9/03
• 分類號: G05B9/03
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清;蔣維特

本發明公開了一種冗余控制系統，包括輸入模塊、控制模塊，輸入模塊用于獲取輸入數據，并將所述輸入數據提供給控制模塊，控制模塊用于執行控制邏輯，并輸出計算結果；所述控制模塊包括主系控制器和備系控制器，所述主系控制器和備系控制器接收由輸入模塊提供的相同的輸入數據，并各自獨立運行相同的控制邏輯程序，獨立得到各自的運算結果；當所述主系控制器正常時，主系控制器輸出運算結果，備系控制器不輸出運算結果；當所述主系控制器異常時，主系控制器不輸出運算結果，備系控制器輸出運算結果。具有穩定性好、容錯性高，可大大提高系統運行的可靠性等優點。

技術領域

本發明涉及工業控制技術領域，尤其涉及一種冗余控制系統，尤其適用于對穩定性有著嚴格要求的鐵路系統的過分相控制領域。

背景技術

在工控領域，尤其是在過分相控制領域，采用系統冗余的控制系統來提高控制系統的穩定和可靠性或安全性，雙冗余控制系統面臨的一個重要問題為主系控制系統與備系控制系統權限切換過程中，需要一段時間來決策執行，在這段時間內，主系控制系統因為故障不參與控制，備系控制系統因為還未奪權升為主控制系統，因此整套系統處于無主控系統狀態，雖然能通過控制器程序控制，保持主系控制系統故障前的控制狀態，但是雙冗余控制系統無主控系統對于系統本身就是一種異常工況，然而現階段，還無法做到冗余控制系統真正意義上的實時主備系控制系統無縫切換。

圖1(a)為目前主流為保障系統安全性能而采用的冗余控制系統架構簡圖，主系控制器與備系控制器獨立運行，均采用數據采集-程序運算-結果輸出的循環模式工作，主系統控制通過數據總線接收備系控制器的程序運算結果，與自身程序運算結果相比較，如果結果一致，主備系控制器同時輸出，如果不一致，主系控制器判斷系統故障，主系控制器將故障結果通過數據總線傳送到備系控制器中，主備系控制器執行故障導向程序，保證系統安全，該控制系統架構雖能保障系統安全，但是在控制系統極不穩定，一旦主備系設備故障，整套系統故障無法正常工作。

圖1(b)為目前主流保證系統穩定可靠性而采用的冗余控制架構圖，在該架構中，主系控制器為主控制，采用數據采集-程序運算-結果輸出的循環模式工作，備系統控制器通過數據總線實時同步主系控制器程序運算結果，并將結果輸出到備系控制器輸出模塊，當主系控制器故障時，備系控制器奪權升為主系控制器，保證系統穩定可靠運行，但該冗余控制架構，主系控制器和備系控制器間的輸入輸出模塊是獨立的，主系控制器不能直接訪問備系控制器的輸入輸出模塊，備系控制器也不能直接訪問主系控制器的輸入輸出模塊，當主系控制系統輸入輸出模塊故障時，將備系控制器升級為主控。在設備運行過程中，主系控制系統檢測到主系輸入輸出模塊故障，再到備系控制系統通過數據總線接收到主系控制系統發生故障，備系控制系統奪權升為主系控制系統，冗余控制系統權限切換需要一斷時間來執行，這斷時間內冗余系統不可控或者保持在主系控制系統故障前控制輸出，均會影響冗余系統的正常運行。

申請號為：201710293869.3，名稱為《一種用于柔性直流輸電換流閥數據冗余控制方法》，以及申請號為：201710433044.7，名稱為《一種單元級熱備冗余的ATO系統架構》的專利申請為本申請的背景技術。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種穩定性好、容錯性高，可大大提高系統運行的可靠性的冗余控制系統。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：一種冗余控制系統，輸入模塊、控制模塊，輸入模塊用于獲取輸入數據，并將所述輸入數據提供給控制模塊，控制模塊用于執行控制邏輯，并輸出計算結果；所述控制模塊包括主系控制器和備系控制器，所述主系控制器和備系控制器接收由輸入模塊提供的相同的輸入數據，并各自獨立運行相同的控制邏輯程序，獨立得到各自的運算結果；當所述主系控制器正常時，主系控制器輸出運算結果，備系控制器不輸出運算結果；當所述主系控制器異常時，主系控制器不輸出運算結果，備系控制器輸出運算結果。