控制器、多重冗余控制系统及其同步控制方法技术方案

本申请公开了一种控制器、多重冗余控制系统及其同步控制方法，其中，所述系统至少包括通过固定数据传输通道连接的第一控制器和第二控制器，在第一控制器接收到同步信息后，记录自身时钟的第一时钟时刻信息，并解析所述同步信息后获得第二控制器的第二时钟时刻信息，这样，由第一时钟时刻信息、第二时钟时刻信息和固定数据传输通道的传输时间，即可计算得到第一控制器与第二控制器的时钟偏差，然后，依据向时钟时刻最慢的控制器调整的策略，调整控制器的时钟，以使多重冗余控制系统中的控制器的时钟都与时钟时刻最慢的控制器的时钟保持一致，且同步控制方法在不改变原系统硬件电路的基础上，实现各个控制器的时钟统一，结构简单，可靠性高。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及多重冗余控制
，特别是涉及多重冗余系统及其控制方法。
技术介绍
多重冗余控制系统属于工业过程控制安全领域，工业过程控制安全领域对多重冗余控制系统的可靠性、安全性要求很高。比如，三重冗余控制系统，是通过三取二的方式表决，在单个控制器出现故障的情况下，仍能输出正确的结果，保证系统在故障状态下的准确性与安全性。其中，多重冗余控制系统中的同步技术作为核心部分，其可靠性、安全性是非常重要的，用来消除系统中多个控制器之间因时钟、输入延迟等因素造成的异步，使得系统中的多个控制器在程序执行状态、周期定时及系统时间上达到相对一致的状态，这样，系统中多个控制器才能几乎同时输出表决，几乎同时进行输入采集，准确、稳定的完成多重冗余过程。目前，现有技术中提高多重冗余控制提供的同步度的方法主要包括两类，其一，硬件同步方法，通过硬件表决电路统一多个控制器的周期时钟，达到多个控制器同步的目的，此种方式需要用硬件电路完成周期时钟的统一，增加硬件的故障失效模型复杂度，而且，用于表决的周期时钟需要中断产生，产生的频率对系统的CPU的频率要求较高，增加了电路的复杂度。其二，通过数据通信的方式进行多个控制器之间的同步，具体为，新上电控制器初始化后首先判断出当前在线的控制器，然后，选择设备地址较小者与之交互同步信息，此种方式同时需要新上电控制器发送请求帧时间、在线控制器接收时间、在线控制器回复时间、新上电控制器接收回复信息的时间，并对这四个时间进行计算，才能完成多个控制器之间的偏差调整，只对新上电的控制器进行同步设计，而且，系统的参照点设计存在缺陷，当参考控制器被更换时，整个冗余控制系统中的所有控制器的时钟可能会跳变，进而导致系统中的控制器的时间可能存在不一致。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种多重冗余控制系统及同步控制方法，以实现提高多重冗余控制系统的可靠性、同步精度，且无需增加硬件电路，结构简单，成本低，技术方案如下:本申请提供一种多重冗余控制系统同步控制方法，应用于请求端的第一控制器，所述多重冗余控制系统至少包括第一控制器和第二控制器，其中，所述第一控制器用于请求同步信息，且所述第一控制器和所述第二控制器之间通过固定数据通信通道互相通信，所述固定数据通信通道传输数据帧大小固定的数据所需的传输时间固定不变，所述方法包括:发送周期同步信息请求，以便获得所述第二控制器的同步信息；接收并解析所述第二控制器针对所述周期同步信息请求回复的同步信息，获得所述同步信息所包含的所述第二控制器在接收所述周期同步信息请求时的第二时钟时刻信息，并记录此时所述第一控制器的第一时钟时刻信息；依据所述第一时钟时刻信息、所述第二时钟时刻信息和所述固定数据通信通道的传输时间，计算得到所述第一控制器与所述第二控制器的时钟偏差；依据所述第一控制器与所述多重冗余控制系统中的其他控制器之间的所有时钟偏差，确定出时钟时刻最慢的控制器；当所述第一控制器的时钟时刻比时钟时刻最慢的控制器的时钟时刻快时，调整所述第一控制器的时钟时刻与所述时钟时刻最慢的控制器的时钟时刻一致。优选的，上述方法还包括:在所述第一控制器发送周期同步请求之前，还包括:所述第一控制器确定所述多重冗余控制系统内存在的其他控制器的个数。优选的，在所述第一控制器发送周期同步请求之后，还包括:在预设时间段内未接收到指定数量的同步信息，其中，所述指定数量为所述第一控制器确定出的所述多重冗余控制系统内存在其他控制器的个数，返回执行所述第一控制器发送周期同步信息请求，以便获得所述第二控制器的同步周期信息。优选的，所述第一控制器发送周期同步信息请求具体为:所述第一控制器通过广播方式发送周期同步信息请求。本申请还提供一种多重冗余控制系统同步控制方法，应用于被请求端的第二控制器，所述第二控制器用于接收周期同步信息请求，且所述第一控制器和所述第二控制器之间通过固定数据通信通道进行互相通信，所述固定数据通信通道传输数据帧大小固定的数据所需的时间固定，所述方法包括:接收所述第一控制器发送的周期同步信息请求；进行时钟诊断，并记录此时所述第二控制器的第二时钟时刻信息以及诊断结果；当所述诊断结果表明所述第二时钟时刻信息准确时，依据所述第二时钟时刻信息得到同步信息，并发送给所述第一控制器。本申请还提供一种多重冗余控制系统的同步控制方法，应用于多重冗余控制系统，所述多重冗余控制系统包括第一控制器和第二控制器，所述第一控制器和所述第二控制器之间通过固定数据通信通道互相通信，所述固定数据通信通道传输数据帧大小固定的数据所需的传输的时间固定不变；所述方法包括:所述第一控制器发送周期同步信息请求，以便获得所述第二控制器的同步信息；所述第二控制器接收所述周期同步信息请求，进行时钟诊断，并将所述第二控制器的第二时钟时刻信息写入同步信息，回复给所述第一控制器；所述第一控制器接收到所述同步信息后，解析所述同步信息，获得第二时钟时刻信息，同时，记录所述第一控制器的第一时钟时刻信息；所述第一控制器依据所述第一时钟时刻信息、所述第二时钟时刻信息和所述同步信息的传输时间，计算得到所述第一控制器和所述第二控制器的时钟偏差，依据所述时钟偏差确定出时钟时刻最慢的控制器；当所述第一控制器判断出自身的时钟时刻比所述时钟时刻最慢的控制器的时钟时刻快时，调整所述第一控制器的时钟时刻与时钟时刻最慢的控制器的时钟时刻一致。本申请还提供一种控制器，应用于多重冗余控制系统，包括:一个发送通道、至少一个接收通道，以及微处理器，其中，所述发送通道和所述接收通道传输数据帧大小固定的数据时，所需的传输时间固定不变:所述微处理器通过所述发送通道发送周期同步信息请求，并通过所述接收通道接收所述多重冗余控制系统中的其他控制器针对所述周期同步信息请求回复的同步信息；所述微处理器用于，在接收到所述同步信息后，解析所述同步信息，获得所述同步信息中所包含的第二时钟时刻信息，并记录此时该控制器的第一时钟时刻信息；依据所述第一时钟时刻信息、第二时钟时刻信息及传输时间，计算得到所述控制器与所述多重冗余控制系统中的其他控制器之间的时钟偏差，并依据所述时钟偏差确定出时钟时刻最慢的控制器；当所述微处理器判断出该控制器的时钟时刻比时钟时刻最慢的控制器的时钟时刻快时，调整该控制器的时钟时刻与所述时钟时刻最慢的控制器的时钟时刻一致；所述微处理器还用于在接收到所述多重冗余控制系统中的其他控制器发送的周期同步信息请求后，进行时钟诊断，并记录此时控制器的时钟时刻信息，并当诊断结果表明所述控制器的时钟时刻信息准确时，依据所述时刻信息得到相应的同步信息。本申请还提供一种多重冗余控制系统，至少包括第一控制器和第二控制器，所述第一控制器和所述第二控制器均包括一个发送通道和至少一个接收通道，且所述发送通道和所述接收通道为固定数据通信通道互相通信，所述固定数据通信通道传输数据帧大小固定的数据所需的传输的时间固定不变；所述第一控制器通过所述发送通道向所述第二控制器发送周期同步信息请求；所述第二控制器通过所述接收通道接收所述周期同步信息请求，进行时钟诊断，并记录所述第二控制器的第二时钟时刻信息及诊断结果；并当所述诊断结果表明所述第二控制器的时钟准确时，将所述第二时钟时刻信息写入同步信息，回复给所述第一控制器；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多重冗余控制系统同步控制方法，应用于请求端的第一控制器，其特征在于，所述多重冗余控制系统至少包括第一控制器和第二控制器，其中，所述第一控制器用于请求同步信息，且所述第一控制器和所述第二控制器之间通过固定数据通信通道互相通信，所述固定数据通信通道传输数据帧大小固定的数据所需的传输时间固定不变，所述方法包括：发送周期同步信息请求，以便获得所述第二控制器的同步信息；接收并解析所述第二控制器针对所述周期同步信息请求回复的同步信息，获得所述同步信息所包含的所述第二控制器在接收所述周期同步信息请求时的第二时钟时刻信息，并记录此时所述第一控制器的第一时钟时刻信息；依据所述第一时钟时刻信息、所述第二时钟时刻信息和所述固定数据通信通道的传输时间，计算得到所述第一控制器与所述第二控制器的时钟偏差；依据所述第一控制器与所述多重冗余控制系统中的其他控制器之间的所有时钟偏差，确定出时钟时刻最慢的控制器；当所述第一控制器的时钟时刻比时钟时刻最慢的控制器的时钟时刻快时，调整所述第一控制器的时钟时刻与所述时钟时刻最慢的控制器的时钟时刻一致。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金建祥，刘志勇，董乾钦，江竹轩，裘坤，
申请(专利权)人：浙江中控技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：