專(zhuān)利名稱(chēng)：集散型大容量現(xiàn)場(chǎng)高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)冗余通信方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)集散型控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，更具體地說(shuō)涉及一種集散型大容量現(xiàn)場(chǎng)高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)冗余通信方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在集散型(大、中型分散式)控制系統(tǒng)中如變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、水電站自動(dòng)化系統(tǒng)，往往涉及到大量設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與控制。這些設(shè)備狀態(tài)可能是模擬量信號(hào)輸入、模擬量信號(hào)輸出、開(kāi)關(guān)量輸入、開(kāi)關(guān)量輸出、脈沖量輸入等。在現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)上述集散型控制系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與控制大部分采用DCS系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3所示，這是一種完全對(duì)現(xiàn)場(chǎng)I/O處理并實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字控制功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。在DCS系統(tǒng)中要設(shè)置多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)I/O控制站，用以分擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)I/O模件和控制功能。每一個(gè)(或一對(duì)冗余)現(xiàn)場(chǎng)I/O控制站需要在200ms左右時(shí)間內(nèi)完成所有的工作任務(wù)，包括自身的各種運(yùn)算、控制、與冗余控制站之間的數(shù)據(jù)同步、和服務(wù)器之間的通訊以及實(shí)現(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)800到1000點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的獲取與交換。
由于網(wǎng)絡(luò)對(duì)于DCS整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性和擴(kuò)充性，起著決定性的作用，因此各廠家都在這方面進(jìn)行了精心的設(shè)計(jì)。對(duì)于DCS的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，它必須滿足實(shí)時(shí)性的要求，即在確定的時(shí)間限度內(nèi)完成信息的傳送。這里所說(shuō)的“確定”的時(shí)間限度，是指在無(wú)論何種情況下，信息傳送都能在這個(gè)時(shí)間限度內(nèi)完成，而這個(gè)時(shí)間限度則是根據(jù)被控制過(guò)程的實(shí)時(shí)性要求確定的。對(duì)于實(shí)用的大中型分散式控制系統(tǒng)，每一個(gè)(或一對(duì)冗余)現(xiàn)場(chǎng)I/O控制站完成一個(gè)運(yùn)算周期以及數(shù)據(jù)交換的時(shí)間要求保證在200ms以?xún)?nèi)。因此，衡量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能的指標(biāo)并不是網(wǎng)絡(luò)的速率，即通常所說(shuō)的每秒比特?cái)?shù)(bps)，而是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性，即能在多長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)確保所需信息的傳輸完成。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)還必須非常可靠，無(wú)論在任何情況下，網(wǎng)絡(luò)通信都不能中斷。另外為了滿足系統(tǒng)擴(kuò)充性的要求，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上實(shí)際使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)量只應(yīng)該占可接入的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)量的60～80％。這樣，一方面可以隨時(shí)增加新的節(jié)點(diǎn)，另一方面也可以使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行于較輕的通信負(fù)荷狀態(tài)，以確保系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的上網(wǎng)和下網(wǎng)是隨時(shí)可能發(fā)生的，特別是各種I/O模件，這樣，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)會(huì)經(jīng)常進(jìn)行，而這種操作絕對(duì)不能影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有很強(qiáng)在線網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)功能。
在圖3所示的DCS系統(tǒng)中，測(cè)控點(diǎn)在800點(diǎn)以上的現(xiàn)場(chǎng)I/O控制站，如果各種現(xiàn)場(chǎng)I/O模件數(shù)據(jù)采集采用現(xiàn)場(chǎng)I/O控制站直接連接到總線上，由控制站通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線直接與現(xiàn)場(chǎng)I/O模件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在這種工作方式下，控制站在執(zhí)行自身的各種運(yùn)算、控制、數(shù)據(jù)同步以及和服務(wù)器通訊等任務(wù)的同時(shí)，還要實(shí)現(xiàn)和各種現(xiàn)場(chǎng)I/O模件通訊報(bào)文的協(xié)議解析。因?yàn)槟＜?lèi)型的多樣性，使得報(bào)文協(xié)議種類(lèi)增多的可能性大大增加，這樣就在很大程度上增加了控制站的工作負(fù)荷，使監(jiān)控系統(tǒng)的工作效率以及數(shù)據(jù)交換的實(shí)時(shí)性下降。
為了減輕控制站的工作負(fù)荷，在現(xiàn)有技術(shù)中還有一種使用通訊服務(wù)器作為中介的監(jiān)控系統(tǒng)，其系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架如圖4所示，通訊服務(wù)器與各自的I/O卡件之間通過(guò)并行總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通訊服務(wù)器與控制站之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。這種監(jiān)控系統(tǒng)存在的不足是1、通訊服務(wù)器數(shù)量太多，成本高；2、通訊服務(wù)器與各自的I/O卡件之間通過(guò)并行總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，隨著總線的延長(zhǎng)，抗干擾能力下降，容易造成數(shù)據(jù)交換的失誤，總線帶負(fù)載能力有限，限制了所能驅(qū)動(dòng)的卡件數(shù)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性好、通信可靠、異常狀態(tài)下的無(wú)擾快速切換的集散型大容量現(xiàn)場(chǎng)高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)冗余通信方法及其系統(tǒng)。它通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)其方法是，控制站將包含I/O卡件狀態(tài)信息和允許出現(xiàn)通信不正常I/O卡件數(shù)量N的卡件組態(tài)信息寫(xiě)入對(duì)應(yīng)通訊服務(wù)器的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，所述通訊服務(wù)器對(duì)掛接在I/O層網(wǎng)絡(luò)上的所有I/O卡件進(jìn)行掃描，并為每一I/O卡件建立對(duì)應(yīng)掃描結(jié)果的狀態(tài)信息，將掃描的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和建立的狀態(tài)信息寫(xiě)入所述外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，所述控制站通過(guò)總線擴(kuò)展單元與所述通訊服務(wù)器交換數(shù)據(jù)信息，每一掃描周期結(jié)束后，所述通訊服務(wù)器查詢(xún)所有I/O卡件的狀態(tài)信息，并統(tǒng)計(jì)通信不正常的I/O卡件數(shù)量M，當(dāng)M＜N，所述通訊服務(wù)器根據(jù)所述外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行下一輪通訊掃描，當(dāng)M＞N，所述控制站執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)控制單元的切換；所述通訊服務(wù)器的CPU在每一所述掃描周期向所述外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器增加一個(gè)累計(jì)數(shù)，如果該累計(jì)數(shù)值未有變化，所述控制站執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)控制單元的切換；所述控制站在每一掃描周期，通過(guò)數(shù)據(jù)同步線將存儲(chǔ)在所述外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器上的所有數(shù)據(jù)信息同步傳送到另一冗余現(xiàn)場(chǎng)控制單元的控制站，并通過(guò)對(duì)應(yīng)總線擴(kuò)展單元寫(xiě)入其對(duì)應(yīng)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，當(dāng)發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)控制單元的切換，新切換的現(xiàn)場(chǎng)控制單元的通訊服務(wù)器根據(jù)其上外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息建立通訊掃描。
通訊服務(wù)器和控制站在交換數(shù)據(jù)信息時(shí)，分別將各自的數(shù)據(jù)信息寫(xiě)入外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)三個(gè)不同存儲(chǔ)區(qū)，控制站和通訊服務(wù)器在分別讀出三個(gè)不同存儲(chǔ)區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息時(shí)，分別進(jìn)行兩兩比較，選擇至少兩次完全重復(fù)的數(shù)據(jù)作為正確的通信數(shù)據(jù)。
通訊服務(wù)器根據(jù)I/O卡件的類(lèi)型不同以及實(shí)時(shí)性要求不同為每一I/O卡件設(shè)置相應(yīng)的通訊優(yōu)先級(jí)。
通訊服務(wù)器在對(duì)I/O卡件掃描時(shí)，根據(jù)I/O卡件的類(lèi)型不同提供不同的總線釋放時(shí)間。
通訊服務(wù)器與控制站采用整段讀寫(xiě)刷新的模式相互交換數(shù)據(jù)信息。
通訊服務(wù)器對(duì)I/O卡件的所述掃描采用冗余的雙通信口和對(duì)應(yīng)冗余的雙通信I/O層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行兩者間的數(shù)據(jù)信息交換，通訊服務(wù)器首先使用一通信口和所對(duì)應(yīng)的I/O層網(wǎng)絡(luò)對(duì)所有I/O卡件進(jìn)行快速掃描，以確認(rèn)每一I/O卡件的通信狀態(tài)信息，然后使用冗余的另一通信口和所對(duì)應(yīng)的另一I/O層網(wǎng)絡(luò)對(duì)沒(méi)有正確完成通信的I/O卡件進(jìn)行再次掃描。
其系統(tǒng)包括通訊服務(wù)器、控制站和若干I/O卡件，其中含有若干對(duì)互為冗余的現(xiàn)場(chǎng)控制單元，每一現(xiàn)場(chǎng)控制單元由一通訊服務(wù)器和一控制站組成，兩者間通過(guò)總線擴(kuò)展單元進(jìn)行通信連接，一對(duì)互為冗余的兩現(xiàn)場(chǎng)控制單元的控制站通過(guò)數(shù)據(jù)同步線連接，所有通訊服務(wù)器和若干I/O卡件分別連接兩相互獨(dú)立且互為冗余的I/O層網(wǎng)絡(luò)。
所述每一現(xiàn)場(chǎng)控制單元中的通訊服務(wù)器設(shè)有兩個(gè)通信口，每一通信口通過(guò)通過(guò)屏蔽雙絞線與對(duì)應(yīng)一I/O層網(wǎng)絡(luò)連接。
所述每一現(xiàn)場(chǎng)控制單元中的通訊服務(wù)器內(nèi)設(shè)有一雙口的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其對(duì)應(yīng)控制站通過(guò)總線擴(kuò)展單元對(duì)該外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)操作。
本發(fā)明的有益效果是1)異常狀態(tài)下，通訊服務(wù)器能配合控制站的切換時(shí)序，保證切換過(guò)程的快速無(wú)擾動(dòng)；2)控制站與現(xiàn)場(chǎng)I/O模件之間的數(shù)據(jù)交換通過(guò)通訊服務(wù)器這個(gè)中間介質(zhì)在一個(gè)運(yùn)算周期僅進(jìn)行一次，從而大大減輕了現(xiàn)場(chǎng)I/O控制站的通信以及實(shí)現(xiàn)各種協(xié)議解析的負(fù)擔(dān)，而且可以運(yùn)行用戶復(fù)雜的通信任務(wù)，提高了通訊的可靠性，滿足了實(shí)時(shí)性的要求；3)為每一種I/O卡件設(shè)置不同的通訊優(yōu)先級(jí)，對(duì)I/O卡件掃描時(shí)，根據(jù)卡件類(lèi)型的不同提供了不同的總線釋放時(shí)間，從而保證了各I/O卡件的通訊可靠性；4)通信服務(wù)器可以實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換，主動(dòng)建立與現(xiàn)場(chǎng)I/O模件的通訊，自動(dòng)解析各種通信協(xié)議，從而得到現(xiàn)場(chǎng)的各種測(cè)量數(shù)據(jù)以及I/O模件工作狀態(tài)等信息，并將從現(xiàn)場(chǎng)I/O控制站上獲得的輸出數(shù)據(jù)通過(guò)事先制訂的通信協(xié)議下傳到現(xiàn)場(chǎng)I/O模件5)采用整段讀寫(xiě)刷新的模式相互交換數(shù)據(jù)信息，提高對(duì)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)是速度。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架示意圖。
圖2是本發(fā)明系統(tǒng)的工作流程框圖。
圖3是現(xiàn)有大中型分散控制系統(tǒng)的一種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架示意圖。
圖4是現(xiàn)有大中型分散控制系統(tǒng)的另一種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架示意圖。
具體實(shí)施例方式
對(duì)照?qǐng)D1，本實(shí)施例是一集散型控制系統(tǒng)，它包含兩個(gè)通訊服務(wù)器、兩個(gè)控制站和若干I/O卡件。兩控制站分別通過(guò)總線擴(kuò)展單元與一通訊服務(wù)器進(jìn)行通信連接，兩控制站通過(guò)數(shù)據(jù)同步線連接，形成一對(duì)互為冗余的現(xiàn)場(chǎng)控制單元。每一通訊服務(wù)器內(nèi)設(shè)有一雙口的RAM(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)，其對(duì)應(yīng)控制站通過(guò)總線擴(kuò)展單元對(duì)該外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)操作。兩通訊服務(wù)器和若干I/O卡件上分別設(shè)有兩個(gè)通信口，每一通信口通過(guò)屏蔽雙絞線連接到兩個(gè)相互獨(dú)立且相互冗余的I/O層網(wǎng)絡(luò)。
本實(shí)施例中的控制站采用工控機(jī)，其操作系統(tǒng)為DOS6.0，也可以使用LINUX、WINCE等嵌入式操作系統(tǒng)之中的一種。通訊服務(wù)器為以太網(wǎng)通信口，也可是RS485、CAN、profibus等上下行的通信接口，采用CAN2.0或MODBUS協(xié)議等對(duì)應(yīng)的通信協(xié)議。
本實(shí)施例的控制系統(tǒng)將按圖2的流程框圖進(jìn)行冗余通信首先控制器將組態(tài)信息通過(guò)總線擴(kuò)展單元寫(xiě)入到通訊服務(wù)器攜帶的雙口RAM中。組態(tài)信息包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的公共頭文件區(qū)和卡件頭文件區(qū)，公共頭文件區(qū)中包含有允許連續(xù)通訊出錯(cuò)的卡件數(shù)目；卡件頭文件區(qū)為每一塊I/O卡件分配了16個(gè)字節(jié)的特征屬性區(qū)，其中包括有每一I/O卡件正確狀態(tài)信息。
通訊服務(wù)器通過(guò)一通信口掃描下掛在對(duì)應(yīng)I/O層網(wǎng)絡(luò)上所有I/O卡件的類(lèi)型并且與存儲(chǔ)在雙口RAM中的組態(tài)信息進(jìn)行比較，通訊服務(wù)器掃描完所有的I/O卡件類(lèi)型并完全匹配后等待控制站啟動(dòng)通訊服務(wù)器對(duì)I/O卡件的通信狀態(tài)進(jìn)行掃描。
通訊服務(wù)器啟動(dòng)延時(shí)，根據(jù)不同類(lèi)型的I/O卡件提供不同的總線釋放時(shí)間，并按對(duì)I/O卡件類(lèi)型的通訊優(yōu)先級(jí)對(duì)所有I/O卡件的進(jìn)行一定時(shí)序掃描。對(duì)于變化節(jié)奏較慢的I/O卡件，通訊服務(wù)器在正常掃描時(shí)不掃描此類(lèi)卡件，當(dāng)卡件的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，采用主動(dòng)上傳的方式將數(shù)據(jù)傳遞給通訊服務(wù)器(比如低頻脈沖計(jì)數(shù)，順序事件記錄SOE等)。在延時(shí)期間通訊服務(wù)器執(zhí)行其他的操作并等待I/O卡件回復(fù)(報(bào)文)。對(duì)收到正確回復(fù)(報(bào)文)的卡件建立通訊正確狀態(tài)信息。
上述通訊口將所有的I/O模件掃描一次，查詢(xún)所有卡件通訊正確標(biāo)志，對(duì)沒(méi)有此標(biāo)志的卡件通過(guò)另一通訊口再次掃描一次。在通訊服務(wù)器用兩個(gè)通訊口全部掃描完所有的I/O卡件后，統(tǒng)計(jì)沒(méi)有完成正常通訊的卡件的數(shù)量M，并在卡件特征屬性區(qū)的相應(yīng)位置設(shè)置卡件通訊狀態(tài)信息，使得控制站得知每一塊I/O卡件的通訊狀況。
每輪掃描結(jié)束后，通訊服務(wù)器統(tǒng)計(jì)沒(méi)有完成正常通訊的I/O卡件的數(shù)量M，并與存儲(chǔ)在雙口RAM外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的組態(tài)信息中的允許出現(xiàn)通信不正常的I/O卡件數(shù)量N相比較，進(jìn)行判斷。當(dāng)M＜N，通訊服務(wù)器根據(jù)相關(guān)組態(tài)信息，建立下一周通訊掃描；當(dāng)M＞N，通訊服務(wù)器通知所述控制站執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)控制單元的切換。
同時(shí)，通訊服務(wù)器的CPU在每一所述掃描周期向所述外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器增加一個(gè)累計(jì)數(shù)，如果該通訊服務(wù)器的CPU出現(xiàn)故障，不能進(jìn)行累加，該累計(jì)數(shù)值未有變化，控制站執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)控制單元的切換。
在正常工作時(shí)，正在運(yùn)行的控制器與冗余的控制器通過(guò)專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)同步線保持?jǐn)?shù)據(jù)的同步(將所有數(shù)據(jù)信息同步傳送到另一冗余現(xiàn)場(chǎng)控制單元的控制站)。在執(zhí)行切換時(shí)，冗余控制器將所有卡件的組態(tài)信息傳遞給冗余通訊服務(wù)器并建立組態(tài)完成標(biāo)志，冗余通訊服務(wù)器快速掃描所有的卡件類(lèi)型并且與組態(tài)信息比較完全匹配后，冗余控制器將通過(guò)數(shù)據(jù)同步得到的數(shù)據(jù)信息傳遞給冗余通訊服務(wù)器攜帶的雙口RAM中，然后啟動(dòng)冗余通訊服務(wù)器對(duì)I/O卡件的掃描，并完成數(shù)據(jù)信息交換，在第一輪掃描結(jié)束后冗余通訊服務(wù)器在雙口RAM的公共頭文件區(qū)寫(xiě)入I/O卡件通信正常的狀態(tài)信息，冗余控制器檢測(cè)到此標(biāo)志后開(kāi)始執(zhí)行正常的邏輯運(yùn)算等任務(wù)。通過(guò)上述控制器與通訊服務(wù)器之間的時(shí)序配合從而保證了切換過(guò)程中的數(shù)據(jù)無(wú)擾動(dòng)。
控制器將組態(tài)信息寫(xiě)入到通訊服務(wù)器攜帶的雙口RAM中，這個(gè)寫(xiě)入過(guò)程只有在控制器剛上電或者是發(fā)生切換的過(guò)程中才執(zhí)行，在隨后不執(zhí)行切換的很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)是不會(huì)重新執(zhí)行此操作，這樣，由于各種原因(比如干擾、誤寫(xiě)等)會(huì)造成組態(tài)信息的變化，從而導(dǎo)致通訊服務(wù)器與各種現(xiàn)場(chǎng)I/O之間的通訊失敗甚至數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。同樣通訊服務(wù)器將對(duì)I/O卡件掃描得到的所述現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)也會(huì)由于干擾等因素造成數(shù)據(jù)信息的變化，為了避免上述現(xiàn)象，通訊服務(wù)器和控制站與在交換的數(shù)據(jù)信息時(shí)，分別將各自的數(shù)據(jù)信息寫(xiě)入外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)三個(gè)不同存儲(chǔ)區(qū)，控制站和通訊服務(wù)器在分別讀出三個(gè)不同存儲(chǔ)區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息時(shí)，分別進(jìn)行兩兩比較，選擇至少兩次完全重復(fù)的數(shù)據(jù)作為正確的通信數(shù)據(jù)。如果全部不一致就不執(zhí)行掃描，并向控制器提供組態(tài)信息錯(cuò)誤標(biāo)志。從而保證傳遞信息正確可靠。
通訊服務(wù)器和控制站以及通訊服務(wù)器和I/O卡件之間進(jìn)行的數(shù)據(jù)信息交換，采用整段讀寫(xiě)刷新的模式。而這些交換的數(shù)據(jù)信息包括I/O卡件組態(tài)信息、現(xiàn)場(chǎng)I/O卡件測(cè)量數(shù)據(jù)、I/O卡件通信狀態(tài)和控制站下發(fā)的控制命令。
權(quán)利要求
1.集散型大容量現(xiàn)場(chǎng)高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)冗余通信方法，其特征在于控制站將包含I/O卡件狀態(tài)信息和允許出現(xiàn)通信不正常I/O卡件數(shù)量N的卡件組態(tài)信息寫(xiě)入對(duì)應(yīng)通訊服務(wù)器的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，所述通訊服務(wù)器對(duì)掛接在I/O層網(wǎng)絡(luò)上的所有I/O卡件進(jìn)行掃描，并為每一I/O卡件建立對(duì)應(yīng)掃描結(jié)果的狀態(tài)信息，將掃描的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和建立的狀態(tài)信息寫(xiě)入所述外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，所述控制站通過(guò)總線擴(kuò)展單元與所述通訊服務(wù)器交換數(shù)據(jù)信息，每一掃描周期結(jié)束后，所述通訊服務(wù)器查詢(xún)所有I/O卡件的狀態(tài)信息，并統(tǒng)計(jì)通信不正常的I/O卡件數(shù)量M，當(dāng)M＜N，所述通訊服務(wù)器根據(jù)所述外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行下一輪通訊掃描，當(dāng)M＞N，所述控制站執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)控制單元的切換；所述通訊服務(wù)器的CPU在每一所述掃描周期向所述外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器增加一個(gè)累計(jì)數(shù)，如果該累計(jì)數(shù)值未有變化，所述控制站執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)控制單元的切換；所述控制站在每一掃描周期，通過(guò)數(shù)據(jù)同步線將存儲(chǔ)在所述外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器上的所有數(shù)據(jù)信息同步傳送到另一冗余現(xiàn)場(chǎng)控制單元的控制站，并通過(guò)對(duì)應(yīng)總線擴(kuò)展單元寫(xiě)入其對(duì)應(yīng)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，當(dāng)發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)控制單元的切換，新切換的現(xiàn)場(chǎng)控制單元的通訊服務(wù)器根據(jù)其上外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息建立通訊掃描。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集散型大容量現(xiàn)場(chǎng)高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)冗余通信方法，其特征在于通訊服務(wù)器和控制站在交換數(shù)據(jù)信息時(shí)，分別將各自的數(shù)據(jù)信息寫(xiě)入外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)三個(gè)不同存儲(chǔ)區(qū)，控制站和通訊服務(wù)器在分別讀出三個(gè)不同存儲(chǔ)區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息時(shí)，分別進(jìn)行兩兩比較，選擇至少兩次完全重復(fù)的數(shù)據(jù)作為正確的通信數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集散型大容量現(xiàn)場(chǎng)高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)冗余通信方法，其特征在于通訊服務(wù)器根據(jù)I/O卡件的類(lèi)型不同以及實(shí)時(shí)性要求不同為每一I/O卡件設(shè)置相應(yīng)的通訊優(yōu)先級(jí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集散型大容量現(xiàn)場(chǎng)高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)冗余通信方法，其特征在于通訊服務(wù)器在對(duì)I/O卡件掃描時(shí)，根據(jù)I/O卡件的類(lèi)型不同提供不同的總線釋放時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集散型大容量現(xiàn)場(chǎng)高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)冗余通信方法，其特征在于通訊服務(wù)器與控制站采用整段讀寫(xiě)刷新的模式相互交換數(shù)據(jù)信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集散型大容量現(xiàn)場(chǎng)高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)冗余通信方法，其特征在于通訊服務(wù)器對(duì)I/O卡件的所述掃描采用冗余的雙通信口和對(duì)應(yīng)冗余的雙通信I/O層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行兩者間的數(shù)據(jù)信息交換，通訊服務(wù)器首先使用一通信口和所對(duì)應(yīng)的I/O層網(wǎng)絡(luò)對(duì)所有I/O卡件進(jìn)行快速掃描，以確認(rèn)每一I/O卡件的通信狀態(tài)信息，然后使用冗余的另一通信口和所對(duì)應(yīng)的另一I/O層網(wǎng)絡(luò)對(duì)沒(méi)有正確完成通信的I/O卡件進(jìn)行再次掃描。
7.集散型大容量現(xiàn)場(chǎng)高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)冗余通信系統(tǒng)，包括通訊服務(wù)器、控制站和若干I/O卡件，其特征在于含有若干對(duì)互為冗余的現(xiàn)場(chǎng)控制單元，每一現(xiàn)場(chǎng)控制單元由一通訊服務(wù)器和一控制站組成，兩者間通過(guò)總線擴(kuò)展單元進(jìn)行通信連接，一對(duì)互為冗余的兩現(xiàn)場(chǎng)控制單元的控制站通過(guò)數(shù)據(jù)同步線連接，所有通訊服務(wù)器和若干I/O卡件分別連接兩相互獨(dú)立且互為冗余的I/O層網(wǎng)絡(luò)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的集散型大容量現(xiàn)場(chǎng)高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)冗余通信系統(tǒng)，其特征在于所述每一現(xiàn)場(chǎng)控制單元中的通訊服務(wù)器設(shè)有兩個(gè)通信口，每一通信口通過(guò)通過(guò)屏蔽雙絞線與對(duì)應(yīng)一I/O層網(wǎng)絡(luò)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的集散型大容量現(xiàn)場(chǎng)高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)冗余通信系統(tǒng)，其特征在于所述每一現(xiàn)場(chǎng)控制單元中的通訊服務(wù)器內(nèi)設(shè)有一雙口的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其對(duì)應(yīng)控制站通過(guò)總線擴(kuò)展單元對(duì)該外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)操作。
全文摘要
本發(fā)明涉及集散型大容量現(xiàn)場(chǎng)高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)冗余通信方法及其系統(tǒng)。其方法是卡件組態(tài)信息寫(xiě)入對(duì)應(yīng)通訊服務(wù)器的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，對(duì)I/O卡件進(jìn)行掃描，并為其建立狀態(tài)信息，將上掃描信息和狀態(tài)信息寫(xiě)入外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，控制站與通訊服務(wù)器交換數(shù)據(jù)信息，通訊服務(wù)器查詢(xún)所有I/O卡件的狀態(tài)信息，并統(tǒng)計(jì)其通信不正常的數(shù)量，當(dāng)小于設(shè)定值，進(jìn)行下一輪通訊掃描，當(dāng)大于設(shè)定值，執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)控制單元的切換。其對(duì)應(yīng)系統(tǒng)包括通訊服務(wù)器、控制站和若干I/O卡件，其中含有若干對(duì)互為冗余的由通訊服務(wù)器、控制站現(xiàn)場(chǎng)組成的控制單元。優(yōu)點(diǎn)是保證切換過(guò)程的快速無(wú)擾動(dòng)，控制站通信量大大減輕，提高了通訊可靠性，滿足了實(shí)時(shí)性的要求；且數(shù)據(jù)讀寫(xiě)速度快。
文檔編號(hào)G05B19/418GK1811640SQ20061003788
公開(kāi)日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2006年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月19日
發(fā)明者吳勝華, 楊衛(wèi)民, 章素華 申請(qǐng)人:吳勝華, 章素華, 朱能飛