在最少控制中断情况下同步冗余控制器的系统和方法技术方案

公开了可维持主过程控制器与后备过程控制器之间数据一致性的系统和方法，所述主过程控制器可执行过程控制任务，而所述后备过程控制器则可在出现故障时代替上述主过程控制器，其中，所述主过程控制器可在具有时间Ｔ的基本控制周期内周期性地执行过程控制任务，上述系统包括：１）一跟踪电路，它可检测主过程控制器中的主存储器内变化了的数据；２）一数据缓存器，它用于暂时存储变化了的数据；以及，３）数据传送电路，它用于在主处于过程控制器的各个基本控制周期中将数据缓存器中变化了的数据传给后备过程控制器中的后备存储器至少一次，因此，对改变了的数据的传送不会干扰对过程控制任务的执行。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

System and method for synchronizing redundant controllers under minimum control interruption

The public can maintain the system and method of data consistency between the main and backup process controller process controller, the main controller can perform process control tasks, and the backup process control system can the failure times for the above main process controller, the main controller can periodically perform process control tasks in the basic control cycle has the time of T, the system includes: 1) a tracking circuit, it can detect the main memory main process controller in the changed data; 2) a data buffer, it is used to store data temporarily changed; and, 3) a data transfer circuit, which is used in the main in the process of controller of the basic control cycle in the data buffer in the changed data to the backup memory backup process controller in at least one As a result, the transfer of the changed data does not interfere with the execution of the process control task.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术在总体上涉及过程控制系统，具体地说，本专利技术涉及过程控制系统以及操纵该系统的方法，从而在主控制器有最少控制中断的情况下同步主控制器与辅控制器。有多种处理设备(例如制造厂、石油或原油精炼厂)是用分布式控制系统来管理的。目前典型的控制系统包括多种模块，它们用于监视和/或控制所述设备的各个处理过程。用通常的装置将这些模块连到一起，以形成该控制系统的分布式特性。这就能提供提高了的效率从及使该控制系统扩展或缩减以满足所述设备变化的要求的能力。诸如Honeywell公司之类的处理设备管理提供商开发了这样的控制系统，它可满足多种处理要求(例如全局、局部或其它要求)以及设备的类型(如制适、存储、精加工等)。这种提供商有两个主要的目的。第一个目的是对尽可能多的处理过程进行集中控制，以提高设备的整体效率。第二个目的是支持共用的接口，该接口可在对所述处理过程进行控制或监视的多个模块中传递数据并且还与这种集中控制器或操作中心沟通数据。每一处理过程或一组相关的处理过程均具有与之相关的一个或多个输入特征(例如流、供给、电力等)以及一个或多个输出特征(例如温度、压力等)。业已用模型预测控制(MPC)技术去根据这些特征优化某些处理过程。一种MPC技术使用了表示某些过程的算法去估算与这些处理过程有关的特征值(表现为参数、变量等)，这些值可用于更好地控制上述处理过程。最近几年，已将物理、经济和其它因素包括进了用于这些相关处理过程的控制系统中。题为“用范围调整进行多变量预测控制的方法”的美国专利第5351184号、题为“在多变量预测控制器中实现独立前馈控制的方法”的美国专利第5561599号、题为“用范围调整对多变量预测控制进行最优控制器设计的方法”的美国专利第5572420号以及题为“用范围调整对多变量预测控制器中的变量进行最优调整的方法”的美国专利第5574638号中说明了上述技术的实例，本专利技术的代理人以共有的方式拥有这些专利，本文引用了这些专利(以上颁布的专利在下文中总称为“Honeywell专利”)。用于对处理过程进行监视和控制的分布式控制系统通常通过共用的通讯通路例如通过局域网(LAN)结构或通过广域网(WAN)结构连接起来。在发请求的节点需要来自应答节点的数据时，发请求的节点就在网络上发出对数据的请求，然后，进行应答的结点在网络上返回数据。许多过程控制系统均使用了包括有一种或多种过程控制网络的监管控制LAN或WAN。所述过程控制网络包含有上述监管控制网络和其它处理过程控制网络所需要的基本原始数据。一般地说，监管控制器用通讯驱动器与一组通用的过程控制器相连，所述驱动器与相连的特定过程控制器相匹配。监管控制器将上述过程控制器的基本数据映射进由监管控制器所控制的同构数据库内，以便由各个过程控制器或由监管控制器正执行的任何客户应用程序来进行一致性存储和访问。为了提高处理设备的整体可靠性，通常使用冗余的过程控制器。通常的实施形式是主过程控制器与辅过程控制器之间1∶1的冗余量。在例行操作中，主过程控制器对选定的过程进行控制、从受控的过程中收集处理数据(如温度、压力等)并将处理数据传给监管控制器和其它过程控制器。辅过程控制器相对控制和参数访问保持静止，但必须与来自主过程控制器的信息相同步(或用该信息来加以更新)，因此，辅过程控制器可在主过程控制器出故障的情况下立即接管主过程控制器。但是，在许多先有技术的系统中，主过程控制器与其相关辅过程控制器的同步是一种很困难的过程。在许多先有技术的系统中，在辅过程控制器联机之后，在将主过程控制器的存储器的内容传给辅过程控制器的存储器的时，受控过程会停止几秒至多秒的时间。在许多系统中，这是一种不可接受的状态。因为，一个或多个客户过程控制器可能要求来自另一个服务器过程控制器的处理数据的最新值能在任何时间都是立即可用的。在先前的过程控制系统中，必须按非常高的刷新率将控制数据提供给一个过程或其它控制器。这些系统中的主过程控制器有非常短的基本控制周期，一般小于100毫秒。如果更新辅过程控制器中的数据所需的时间太长，则可跳过主过程控制器的一个或多个基本控制周期，以便完成对辅过程控制器的数据传递。这通常也是不可接受的。所以，在本技术中需要改进的过程控制器，这种控制器能使得一个或多个客户应用程序更快地访问信息。具体地说，在本技术中需要改进型的冗余过程控制器，这种控制器能使辅过程控制器在主过程控制器出故障时无缝地对处理过程进行控制。更具体地说，在本技术中需要改进型的冗余过程控制器，这种控制器能在不中断主过程控制器所执行的前台操作的情况下用来自主控制器的处理数据更新辅过程控制器。为了解决先有技术的上述不足，本专利技术提供了这样一种系统，该系统可保持主过程控制器与后备过程控制器之间数据的一致性，所述主过程控制器可执行过程控制任务，而所述后备过程控制器则可在出现故障时代替主过程控制器，其中，主过程控制器可在具有时间T的基本控制周期内周期性地执行过程控制任务。上述系统包括1)一跟踪电路，它可检测主过程控制器中的主存储器内变化了的数据；2)一数据缓存器，它用于暂时存储变化了的数据；以及，3)数据传送电路，用于在主处理过程控制器的各个基本控制周期中将数据缓存器中变化了的数据至少传递一次给后备过程控制器中的后备存储器，因此，对改变了的数据的传送不会干扰对过程控制任务的执行。在本专利技术的一个实施例中，数据缓存器小的足以在基本控制周期内完成对改变了的数据的传送。在本专利技术的另一个实施例中，跟踪电路检测主过程控制器的主存储器中的写操作。在本专利技术的又一个实施例中，跟踪电路检测主过程控制器的主存储器的选定共享地址空间中的写操作。在本专利技术的还一个实施例中，数据传送电路在数据缓存器满时传送数据缓存器中改变了的数据。在本专利技术的再一个实施例中，数据传送电路在操作的初始阶段通过将选定的共享地址空间的多个子区域从主存储器传送到后备存储器直至将主存储器的所有选定的共享地址空间均传给了后备存储器从而形成主存储器的选定共享地址空间与后备存储器之间的数据一致性。在本专利技术的又一个实施例中，跟踪电路检测在操作的初始阶段仅检测选定共享地址空间的先前已被传给后备存储器的子区域内的变化数据。以上内容相当广义地概述了本专利技术的特征和技术优点，因此，本领域的技术人员能更好地理解本专利技术下述详细说明。以下构成本专利技术权利要求的主题的内容说明了本专利技术的其它特征和优点。本领域的技术人员应该认识到，他们能很容易地将所公开的概念和特定实施例用作改进或设计实现本专利技术同样目的的其它结构的基础。本领域的技术人员还应该认识到，这些等价的结构在最广义的形式上未脱离本专利技术的精神和范围。为了更完全地理解本专利技术及其优点，连同附图参照以下的说明，在附图中，相同的标号表示相同的对象，在附图中附图说明图1说明了一种处理设备的框图，依照本专利技术原理的控制系统可同该设备一道使用；图2说明了本专利技术一个实施例的示例性冗余过程控制器；图3A是一示例性的时序图，它说明了依照本专利技术一个实施例在操作的初始同步阶段传送过程控制数据；图3B是示一例性的时序图，它说明了依照本专利技术一个实施例在操作的同步维持阶段传送过程控制数据；图4是一流程图，它说明了依照本专利技术一个实施例在在操作的初始同步阶段内一个基本控制周期的执行操作中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可维持主过程控制器与后备过程控制器之间数据一致性的系统，所述主过程控制器可执行过程控制任务，而所述后备过程控制器则可在出现故障时代替上述主过程控制器，其中，所述主过程控制器可在具有时间Ｔ的基本控制周期内周期性地执行过程控制任务，上述系统包括： 一跟踪电路，可检测主过程控制器中的主存储器内变化了的数据； 一数据缓存器，用于暂时存储变化了的数据；以及， 数据传送电路，用于在主过程控制器的各个基本控制周期中将上述数据缓存器中变化了的数据至少传递一次给后备过程控制器中的后备存储器，因此，对改变了的数据的传送不会干扰过程控制任务的执行。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：PF麦劳林，NR斯万森，
申请(专利权)人：霍尼韦尔有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]