一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制系统及方法，包括通过网络连接的多个单元控制装置，所述单元控制装置包括：控制器，具有通信共享的通信接口，执行通过通信接口接收的服务请求；状态监测单元，连接控制器，包括至少一个发送控制器状态监测信息的状态信息共享区SSA和至少一个接受控制器状态监测信息的状态信息接收区RSA；程序存储单元，连接控制器，包括至少一个发送虚拟控制器程序的程序共享区SPA和至少一个接收虚拟控制程序的程序接收区RPA。本发明专利技术通过状态监测单元与程序存储单元对控制系统中的多个冗余控制器进行合理配置管理，提供了一种更便捷的控制器冗余的方法，在不增设硬件冗余控制器的前提下实现控制器的冗余。

Control system and method of virtual redundant controller based on communication

【技术实现步骤摘要】
一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制系统及方法
本专利技术涉及工业控制
，尤其涉及一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制系统及方法。
技术介绍
随着工业控制技术的不断发展，工业设备和生产过程的自动化程度也越来越复杂。在工业控制系统中，控制器是系统的核心部件。由于现代化生产力的发展，一些大型的工业生产线往往要求工业设备连续运行不能停顿，可靠性再高的控制器也很难保证零故障持续运行，这就需要采用控制器冗余方法来维持系统连续运行。然而，现有方案对控制系统中多个单元控制装置的控制器状态没有清楚的监测与记录，单元控制装置之间没有控制器状态信息的传递，对于具有冗余控制器的控制系统在进行任务分配请求时，容易造成请求挂起未执行或者任务分配给高负载的控制器引起的执行缓慢；同时现有控制系统中多个冗余控制器的调用与选择方法也不完善，使得现有的工业控制系统中的控制器执行效率不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述问题，提出一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制系统及方法。一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制系统，包括通过网络连接的多个单元控制装置，所述单元控制装置包括：控制器，具有多个进行通信共享的通信接口，执行通过通信接口接收的服务请求；状态监测单元，连接控制器，包括至少一个发送控制器状态监测信息的状态信息共享区SSA和至少一个接受控制器状态监测信息的状态信息接收区RSA；所述状态信息共享区SSA用于存放控制器输出的供其它单元控制装置通信共享本单元控制装置的控制器状态信息；所述状态信息接收区RSA用于存放其它单元控制装置通信共享的控制器状态信息；程序存储单元，连接控制器，包括至少一个发送虚拟控制器程序的程序共享区SPA和至少一个接收虚拟控制程序的程序接收区RPA，所述的程序共享区SPA用于存放供其它单元控制装置通信共享虚拟冗余本单元控制装置的控制器程序，所述接受虚拟控制程序的程序接收区RPA用于存放本单元控制器作为其它单元控制装置虚拟冗余的控制器程序。进一步的，一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制系统，多个单元控制装置的程序存储单元之间的通信采用主动共享通信；所述主动共享通信包括单元控制装置将程序共享区SPA中的相关控制器程序通过主动方式传输至其它单元控制装置的程序接收区RPA，或者主动接收来自其它单元控制装置发送的控制器程序，并存放在程序接收区RPA。进一步的，一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制系统，多个单元控制装置的程序存储单元之间的通信采用请求共享通信；所述请求共享通信包括单元控制装置在接收到其它单元控制装置的请求后，将自身程序共享区SPA中的控制器程序传送给发出请求的单元控制装置，发出请求的单元控制装置将获得的控制器程序存放在自己的程序共享区SPA，或者向其它单元控制装置发送虚拟控制器程序共享请求后，接收来自其它单元控制装置发送的控制器程序，并存放在程序接收区RPA。进一步的，一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制系统，多个单元控制装置的状态监测单元之间的通信采用定时共享通信；所述定时共享通信包括在预设间隔时间点通过状态信息共享区SSA向其它状态监测单元的状态信息接收区RSA共享本状态监测单元的控制器状态信息，或者在预设间隔时间点通过状态信息接收区RSA接收其它状态监测单元的状态信息共享区SSA共享的状态监测单元的控制器状态信息。进一步的，一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制系统，多个单元控制装置的状态监测单元之间采用与控制器程序共享同步的同步通信方式，在程序存储单元SPA向其它单元控制装置传送控制器程序时状态信息接收区RSA同步接收其它单元控制装置共享的控制器状态信息，或者在程序存储单元RPA接收其它单元控制装置通信共享的控制器程序时同步传送本单元控制装置中状态信息共享区SSA共享的控制器状态信息。进一步的，一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制系统，所述的虚拟冗余控制器的控制系统还包括一个与单元控制装置进行通信的冗余虚拟控制器共享服务器，单元控制装置根据服务器指令与当前控制器状态信息，执行其他单元控制器的虚拟控制器程序，以共享热备用方式作为指定一个或/和多个单元控制装置的虚拟冗余控制器，或者单元控制装置根据服务器指令与其他单元控制器的状态信息，向指定单元控制器发送虚拟控制器程序。进一步的，一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制系统，所述的共享服务器用于管理并保存单元控制装置传输的虚拟控制器程序与控制状态信息；同时还对各个单元控制装置的权限进行控制，包括限定某个单元控制装置是否可以与其他单元控制装置进行控制器程序的传输；限定某个单元控制装置与其他单元控制装置通过主动方式和/或发送请求方式的进行用于虚拟冗余控制器程序的传输；限定某个单元控制装置与其他单元控制装置之间控制器状态信息的传输方式。一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制系统的控制方法，包括控制器程序获取步骤、控制器程序共享步骤、控制器状态信息获取步骤以及控制器状态信息共享步骤；所述的控制器程序获取步骤包括：S11：各个单元控制装置分别接收获取的控制器程序；S12：控制器将步骤S11中的控制器程序保存至程序存储单元的程序接收区RPA；所述的控制器程序共享步骤包括：S21：控制器将需要共享的控制器程序保存至程序存储单元的程序分享区SPA；S22：各个单元控制装置共享步骤S21中程序分享区SPA的控制器程序；所述控制器状态信息获取步骤包括：S31：各个单元控制装置分别接收获取的控制器状态信息；S32：控制器将步骤S31中的控制器状态信息保存至状态监测单元的状态信息接收区RSA；所述控制器状态信息分享步骤包括：S41：控制器将需要共享的控制器状态信息保存至状态监测单元的状态信息共享区SSA；S42：各个单元控制装置共享步骤S31中状态信息共享区SSA的控制器状态信息。进一步的，一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制方法，所述的控制器程序获取以及控制程序共享包括主动共享通信以及请求共享通信两种通信方法；所述主动共享通信包括：（1）单元控制装置将程序共享区SPA中的相关控制器程序通过主动方式传输至其它单元控制装置的程序接收区RPA；（2）主动接收来自其它单元控制装置发送的控制器程序，并存放在程序接收区RPA；所述请求共享通信包括：（1）单元控制装置在接收到其它单元控制装置的请求后，将自身程序共享区SPA中的控制器程序传送给发出请求的单元控制装置，发出请求的单元控制装置将获得的控制器程序存放在自己的程序共享区SPA；（2）向其它单元控制装置发送虚拟控制器程序共享请求后，接收来自其它单元控制装置发送的控制器程序，并存放在程序接收区RPA。进一步的，一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制方法，所述的控制器状态信息获取与控制器状态信息包括定时共享通信以及同步共享通信两种通信方法；所述定时共享通信包括：（1）定时共享通信包括在预设间隔时间点通过状态信息共享区SSA向其它本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制系统，包括通过网络连接的多个单元控制装置，其特征在于，所述单元控制装置包括：/n控制器，具有多个进行通信共享的通信接口，执行通过通信接口接收的服务请求；/n状态监测单元，连接控制器，包括至少一个发送控制器状态监测信息的状态信息共享区SSA和至少一个接受控制器状态监测信息的状态信息接收区RSA；所述状态信息共享区SSA用于存放控制器输出的供其它单元控制装置通信共享本单元控制装置的控制器状态信息；所述状态信息接收区RSA用于存放其它单元控制装置通信共享的控制器状态信息；/n程序存储单元，连接控制器，包括至少一个发送虚拟控制器程序的程序共享区SPA和至少一个接收虚拟控制程序的程序接收区RPA，所述的程序共享区SPA用于存放供其它单元控制装置通信共享虚拟冗余本单元控制装置的控制器程序，所述接受虚拟控制程序的程序接收区RPA用于存放本单元控制器作为其它单元控制装置虚拟冗余的控制器程序。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制系统，包括通过网络连接的多个单元控制装置，其特征在于，所述单元控制装置包括：
控制器，具有多个进行通信共享的通信接口，执行通过通信接口接收的服务请求；
状态监测单元，连接控制器，包括至少一个发送控制器状态监测信息的状态信息共享区SSA和至少一个接受控制器状态监测信息的状态信息接收区RSA；所述状态信息共享区SSA用于存放控制器输出的供其它单元控制装置通信共享本单元控制装置的控制器状态信息；所述状态信息接收区RSA用于存放其它单元控制装置通信共享的控制器状态信息；
程序存储单元，连接控制器，包括至少一个发送虚拟控制器程序的程序共享区SPA和至少一个接收虚拟控制程序的程序接收区RPA，所述的程序共享区SPA用于存放供其它单元控制装置通信共享虚拟冗余本单元控制装置的控制器程序，所述接受虚拟控制程序的程序接收区RPA用于存放本单元控制器作为其它单元控制装置虚拟冗余的控制器程序。


2.根据权利要求1所述的一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制系统，其特征在于，多个单元控制装置的程序存储单元之间的通信采用主动共享通信；所述主动共享通信包括单元控制装置将程序共享区SPA中的相关控制器程序通过主动方式传输至其它单元控制装置的程序接收区RPA，或者主动接收来自其它单元控制装置发送的控制器程序，并存放在程序接收区RPA。


3.根据权利要求1所述的一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制系统，其特征在于，多个单元控制装置的程序存储单元之间的通信采用请求共享通信；所述请求共享通信包括单元控制装置在接收到其它单元控制装置的请求后，将自身程序共享区SPA中的控制器程序传送给发出请求的单元控制装置，发出请求的单元控制装置将获得的控制器程序存放在自己的程序共享区SPA，或者向其它单元控制装置发送虚拟控制器程序共享请求后，接收来自其它单元控制装置发送的控制器程序，并存放在程序接收区RPA。


4.根据权利要求1所述的一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制系统，其特征在于，多个单元控制装置的状态监测单元之间的通信采用定时共享通信；所述定时共享通信包括在预设间隔时间点通过状态信息共享区SSA向其它状态监测单元的状态信息接收区RSA共享本状态监测单元的控制器状态信息，或者在预设间隔时间点通过状态信息接收区RSA接收其它状态监测单元的状态信息共享区SSA共享的状态监测单元的控制器状态信息。


5.根据权利要求1所述的一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制系统，其特征在于，多个单元控制装置的状态监测单元之间采用与控制器程序共享同步的同步通信方式，在程序存储单元SPA向其它单元控制装置传送控制器程序时状态信息接收区RSA同步接收其它单元控制装置共享的控制器状态信息，或者在程序存储单元RPA接收其它单元控制装置通信共享的控制器程序时同步传送本单元控制装置中状态信息共享区SSA共享的控制器状态信息。


6.根据权利要求1所述的一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制系统，其特征在于，所述的虚拟冗余控制器的控制系统还包括一个与单元控制装置进行通信的冗余虚拟控制器共享服务器，单元控制装置根据服务器指令与当前控制器状态信息，执行其他单元控制器的虚拟控制器程序，以共享热备用方式作为指定一个或/和多个单元控制装置的虚拟冗余控制器，或者单元控制装置根据服务器指令与其他单元控制器的状态信息，向指定单元控制器发送虚拟控制器程序。


7.根据权利要求1所述的一种基于通信的虚拟冗余控制器的控制系统，其特征在于，所述的共享服务器用于管理并保存单元控制装置传输的虚拟控制器程序与控制状态信息；同时还对各个单元控制装置的权限进行控制，包括限定某个单元控制装置是否可以与其他单元控制装置进行控制器程序的传输；限定某个单元控制装置与其他单元控制装置通过主动方式和/或发送请求方式的进行用于虚拟冗余控制器程序的传输；限定某个单元控制装置与其他单元控制装置之间控制器状态信息的传输方式。


8.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国建，何军，王谦，刘昊鹏，陆路，
申请(专利权)人：四川谊田集群科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51