一种复用过程总线的双机状态精准判定及切换方法技术

本发明专利技术公开了一种复用过程总线的双机状态精准判定及切换方法，引入了逻辑控制单元与IO单元之间通信的现场过程总线作为逻辑控制单元双机通信的辅助通道，用来交换双机的运行状态，从而可以准确判定逻辑控制单元双机通信主通道通讯中断的原因，避免因为把双机通信主通道链路中断误判为对侧逻辑控制单元运行异常而进行不必要的主备切机，导致双机系统“双主运行”的异常情况，提高了系统的可靠性；本发明专利技术采用双机通信辅助通道的双机系统，在双机通信主通道链路中断的情况下，仍可以通过辅助通道保持正常的主备切换功能，提高了工业控制系统的稳定性。统的稳定性。统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种复用过程总线的双机状态精准判定及切换方法


[0001]本专利技术涉及电力、石化、冶金等工业控制领域，特别是一种复用过程总线的双机状态精准判定及切换方法。

技术介绍

[0002]工业自动化系统逻辑控制单元通过现场过程总线与IO单元通信，获取现场各类传感器、控制终端上送的数字和模拟量，并下发开出数字量和模拟量到IO单元。现场过程总线包括CAN、EtherCAT、PROFIBUS以及Ethernet等。
[0003]为了保证系统的可靠性，逻辑控制单元采用主备双机配置。控制单元主备双机通过双机之间的专用通信链路来交换双机运行状态等关键信息，同步双机运行数据，并进行双机主备切换的逻辑判断。
[0004]与本专利技术最相似的现有技术有：
[0005]CN112782965A
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《一种双机热备通信系统》，主备主控板之间通过光纤以太网直连，对下环境采集主板、备板以及继电器主板、备板通过CAN总线通信，实现系统的冗余功能。
[0006]CN208819201U《一种双机通信结构》一种双机通信结构，包括：主从机通过数据线相连，在原有通信架构基础上，在主机和从机之间增加一条事件通知线，当从机存在待读取事件需要通知主机时，可通过对事件通知线的处理到达及时通知主机的目的。主机只负责问询，从机只负责响应，从而提高了双机之间的通信效率，简化了通信逻辑。
[0007]CN110417761A《基于双机冗余的通信方法及装置》，双机冗余与通信设备通讯，在主机与通信设备出现通信中断的情况下，通过双机通道将下发未响应的请求报文同步到备机，由备机再次尝试与通信设备进行通讯，从而避免了主备的频繁切换，提高了系统抗风险的能力和通信效率。与本专利解决的问题不相同。
[0008]CN113794538A《一种高效率的双机通讯反馈方法》，在双机通信的协议中，在同步头设置两位反馈位，在不占用通讯带宽的前提下，增加了通信的反馈机制，从而实现可靠高效的双机通讯。采用的方案与本专利不同。
[0009]但现有技术存在以下问题：
[0010]现有双机通信技术通常采用专用的通信链路进行双机数据和状态的交换，作为双机切换逻辑判断的依据。双机运行时除了因双机交换的自检告警状态变化会可能引发主备切换，还会因无法收到对侧双机通信数据，判定双机通信异常，进而引发主备切换。具体而言：逻辑控制单元无法收到双机通信数据，既可能由于对侧逻辑控制单元掉电或死机，也可能因为双机通信链路中断导致。对于前一种情况，如果逻辑控制单元处于备机，则应该升为主机运行；对于后一种情况，逻辑控制单元应保持主备状态不变，不应发生主备切换，否则会导致双主机运行，引发难以预测系统故障。现有仅通过双机专用通信链路的双机通信无法判断出双机通信中断的准确原因，从而无法防止双机通信中断导致的主备误切换，双机系统在稳定性与可靠性上存在潜在的风险。
[0011]另外，虽然目前一般采用通信链路双重化的方案，以提高双机通信链路的可靠性，
避免单重链路故障引发的双机通信失效，但也无法从根本上避免双机通信链路中断导致双机状态的误切换。

技术实现思路

[0012]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种复用过程总线的双机状态精准判定及切换方法，从而解决双机通信主通道链路中断情况下无法获知对侧运行状态的问题，避免了双机通信链路中断引发的主备误切换。
[0013]技术方案：本专利技术所述的一种复用过程总线的双机状态精准判定及切换方法，包括以下步骤：
[0014](1)逻辑控制单元双机根据约定规则配置单元地址，完成左机和右机的配对。
[0015](2)逻辑控制单元根据各类自检告警信息对本机系统的影响进行加权处理，累加得到自检告警状态等级值(0——15，0为无告警，状态最优；15为告警最高等级)。
[0016](3)逻辑控制单元双机之间通过CPU板上的百兆以太网口直接连接，作为双机通信主通道；基于双机通信主通道，逻辑控制单元同步双机运行数据与参数配置，完成当前主备运行状态以及自检告警状态的交换。
[0017](4)逻辑控制单元比较本机与对侧的自检告警状态，选择自检告警状态等级值较低的一台作为主机，完成主备逻辑状态的切换；左右双机能够共同组合成“双备”(左机和右机均为备机状态)、“主备”(左机为主机，右机为备机)、“备主”(右机为主机，左机为备机)、“双主”(左机和右机均为主机状态)这四种运行状态，并通过以下流程进行相互切换：
[0018](a)双机上电后均处于备机状态，即“双备”运行状态，如果双机自检告警状态等级值一致，则左机升为主机，右机保持备机。
[0019](b)双机处于“主备”运行状态时，即左机为主机，右机为备机，如果双机自检告警状态等级值发生变化，左机自检告警大于右机，则左机先降为备机，进入双备状态，之后如果左机自检告警仍大于右机，则由右机升为主机，双机完成主备切换。
[0020](c)双机处于“备主”运行状态时，即右机为主机，左机为备机，如果双机自检告警状态等级值发生变化，右机自检告警大于左机，则右机先降为备机，进入“双备”状态，之后如果右机自检告警仍大于左机，则由左机升为主机，双机完成主备切换。
[0021](d)双机处于“双主”运行状态时，如果双机自检告警等级值一致，则右机降为备机，左机保持主机运行；如果双机自检告警等级值不一致，则由运行状态更优的单元保持主机运行，另一台降为备机运行。
[0022](5)主备逻辑控制单元通过现场过程总线与IO单元通信，复用过程总线作为双机通信的辅助通道，在IO数据报文中设计两个专用字节用来传递逻辑控制单元左机以及右机的状态，包括逻辑控制单元的主备状态、值班/停运状态，以及自检告警等级值，作为双机主备切换的辅助判据。
[0023]所述步骤(5)包括以下步骤：
[0024](5.1)逻辑控制单元双机同时通过现场过程总线向IO单元发送IO数据报文，并根据本机所处左机或右机的位置，将本机的主备运行态以及自检告警等级值分别填写到IO数据报文中的左机状态字节或者右机状态字节。
[0025](5.2)逻辑控制单元将本机的主备运行态填写到状态字节(共8位)的Bit7与Bit6；
Bit7和Bit6按二进制组合，2代表主机状态，1代表备机状态，3和0代表状态无效。
[0026](5.3)逻辑控制单元将本机的自检告警等级值，写入状态字节的Bit3到Bit0共四位，按二进制组合值的范围为0
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15。
[0027](5.4)IO单元根据接收逻辑控制单元下行报文判定该逻辑控制单元处于值班状态，如果接收逻辑控制单元下行报文超时，则判定逻辑控制单元状态处于停运态。
[0028](5.5)IO单元将接收逻辑控制单元双机下行报文得到的双机状态字节返送到逻辑控制单元双机，并且将判定得到的逻辑控制单元值班/停运状态写入上送IO数据报文的状态字节的Bit5和Bit4，Bit5和Bit4按二进制组合，2代表值班状态，1代表停运状态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复用过程总线的双机状态精准判定及切换方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)逻辑控制单元双机根据约定规则配置单元地址，完成左机和右机的配对；(2)逻辑控制单元根据各类自检告警信息对本机系统的影响进行加权处理，累加得到自检告警状态等级值；(3)逻辑控制单元双机之间通过CPU板上的百兆以太网口直接连接，作为双机通信主通道；基于双机通信主通道，逻辑控制单元同步双机运行数据与参数配置，完成当前主备运行状态以及自检告警状态的交换；(4)逻辑控制单元比较本机与对侧的自检告警状态，选择自检告警状态等级值较低的一台作为主机，完成主备逻辑状态的切换；左右双机能够共同组合成“双备”、“主备”、“备主”、“双主”这四种运行状态，并通过以下流程进行相互切换：(a)双机上电后均处于备机状态，即“双备”运行状态，如果双机自检告警状态等级值一致，则左机升为主机，右机保持备机；(b)双机处于“主备”运行状态时，即左机为主机，右机为备机，如果双机自检告警状态等级值发生变化，左机自检告警大于右机，则左机先降为备机，进入双备状态，之后如果左机自检告警仍大于右机，则由右机升为主机，双机完成主备切换；(c)双机处于“备主”运行状态时，即右机为主机，左机为备机，如果双机自检告警状态等级值发生变化，右机自检告警大于左机，则右机先降为备机，进入“双备”状态，之后如果右机自检告警仍大于左机，则由左机升为主机，双机完成主备切换；(d)双机处于“双主”运行状态时，如果双机自检告警等级值一致，则右机降为备机，左机保持主机运行；如果双机自检告警等级值不一致，则由运行状态更优的单元保持主机运行，另一台降为备机运行；(5)主备逻辑控制单元通过现场过程总线与IO单元通信，复用过程总线作为双机通信的辅助通道，在IO数据报文中设计两个专用字节用来传递逻辑控制单元左机以及右机的状态，包括逻辑控制单元的主备状态、值班/停运状态，以及自检告警等级值，作为双机主备切换的辅助判据；(6)当双机通信主通道正常时，逻辑控制单元校验分别通过主通道以及辅助通道得到的对侧主备状态是否一致，如果不一致，则输出告警信息；(7)当逻辑控制单元通过双机通信主通道接收对侧双机通信报文异常后，逻辑控制单元采用双机辅助通道判据进行主备切换逻辑判断；对于双机中的任一台，如果判断对侧逻辑控制单元处于值班状态，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗华煜，王小红，姚燕春，李友军，饶丹，郑洁，刘千令，程德荣，张成彬，张连生，郭勋，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：