基于实时以太网的冗余控制装置、设备冗余系统和方法制造方法及图纸

本申请公开一种基于实时以太网的冗余控制装置、设备冗余系统和方法。所述系统包括第一控制设备、第二控制设备以及第一冗余控制装置、第二冗余控制装置，第一、第二冗余控制装置分别通过对第一、第二控制设备进行控制使其作为网络系统的主控设备或备用主控设备。其中，本发明专利技术采用随机数来选取主控设备，具体地，在设定的更换时刻分别生成第一控制设备的第一随机数和第二控制设备的第二随机数，后续两个冗余控制装置通过比较两个随机数的大小，来控制相应控制设备作为主控设备或备用主控设备。可见，本发明专利技术采用随机数选取主控设备，每个控制设备作为主控设备的概率均等，从而后续可对每个控制设备进行及时验证和及时的故障处理，消除了安全隐患。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工业控制和现场控制
，尤其涉及一种。
技术介绍
随着列车高速化、自动化的发展，列车网络控制系统具有越来越重要的意义。主控设备是列车网络控制系统的核心设备，其负责整个列车的逻辑控制及其他车载设备的管理和监视工作，是整个列车的控制中心。 为保证列车能够安全可靠地运行，防止因主控设备失效引起整个列车网络控制系统瘫痪，制定冗余方案对主控设备进行冗余十分必要。为此，一般在列车网络控制系统中配置两个功能相同的控制设备互为冗余，同一时刻仅选取一个控制设备起控制作用，称之为主控设备，而另一控制设备实时监视主控设备，称之为备用主控设备，当主控设备失效后，备用主控设备能监视到其故障，并立刻取代主控设备对列车及各车载设备进行控制。当前的冗余方案中，主控设备的选取依据固定的配置而定，在主控设备能够正常工作的情况下，每次正常运行都是采用已配置的主控设备进行列车控制及车载设备的管理，备用主控设备会一直得不到启用，导致备用主控设备的控制功能正常与否长时间得不到验证。 综上，当前的冗余方案无法在主控设备正常无故障时，对备用主控设备的控制功能进行验证，导致无法及时发现备用主控设备的故障并及时处理，进而在主控设备故障时，不能保证备用主控设备能够对列车进行正常控制，存在较大的安全隐患。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种，以克服现有主控设备正常无故障时，备用主控设备一直得不到启用，而导致备用主控设备的功能长时间得不到验证的问题。 为此，本专利技术公开如下技术方案: —种基于实时以太网的冗余控制装置，用于对网络系统的第一控制设备进行控制，以使所述第一控制设备成为所述网络系统的主控设备或备用主控设备，所述网络系统包括第一控制设备、第二控制设备及其他设备，所述冗余控制装置包括接收控制模块、判断模块、第一设置模块、第二设置模块、第三设置模块、第四设置模块以及发送控制模块，其中: 所述接收控制模块，用于发出信息接收指令以接收所述第二控制设备的第二冗余状态信息，所述第二冗余状态信息包括所述第二控制设备的第二随机数、第二设备状态，所述第二设备状态包括主控状态和备用主控状态，所述第二设备状态为主控状态或备用主控状态分别表征所述第二控制设备是主控设备或备用主控设备； 所述判断模块，用于判断是否接收到第二冗余状态信息，并在判断结果为是时，继续判断第二控制设备是否为主控设备，以及判断所述第一控制设备预先生成的第一随机数是否大于所述第二随机数；其中，所述第一随机数及所述第二随机数在每个设定的更换时刻重新生成； 所述第一设置模块，用于在判断结果为未接收到第二冗余状态信息时，若所述第一控制设备的第一设备状态为主控状态，则不操作；若所述第一设备状态为备用主控状态或空，则将所述第一设备状态设置为主控状态，并发出第一触发指令以触发所述第一控制设备对所述网络系统进行控制； 所述第二设置模块，用于在判断结果为所述第二控制设备为主控设备且所述第一随机数大于所述第二随机数时，将所述第一设备状态设置为主控状态，并发出触发指令以触发所述第一控制设备对所述网络系统进行控制； 所述第三设置模块，用于在判断结果为所述第二控制设备为主控设备且所述第一随机数不大于所述第二随机数时，若所述第一设备状态为主控状态，则设置所述第一设备状态为备用主控状态，并发出停止指令以使所述第一控制设备停止对网络系统进行控制；若所述第一设备状态为空，则设置所述第一设备状态为备用主控状态；若所述第一设备状态为备用主控状态，则不操作； 所述第四设置模块，用于在所述第二控制设备为备用主控设备且所述第一随机数大于所述第二随机数时，不操作； 所述发送控制模块，用于发出信息发送指令以将所述第一随机数以及所述第一设备状态作为所述第一控制设备的第一设备冗余信息发送出去。 上述装置，优选的，还包括: 设备检测模块，用于在所述第一控制设备启动过程中，检测所述第一控制设备是否存在故障，并依据检测结果生成第一控制设备的故障信息。 上述装置，优选的，所述第一冗余状态信息还包括所述第一控制设备的故障信息，所述第二冗余状态信息还包括所述第二控制设备的故障信息。 上述装置，优选的，还包括: 预警模块，用于在未接收到第二冗余状态信息时，继续判断第二控制设备是否出现故障，并在其出现故障时，进行故障预警；以及用于在接收到第二冗余状态信息时，对所述第二冗余状态信息中的故障信息进行分析，在所述故障信息表征所述第二控制设备故障时，进行故障预警，并控制所述第一控制设备作为主控设备。 一种基于实时以太网的设备冗余系统，包括所述第一控制设备、以上所述的冗余控制装置，将所述两个冗余控制装置分别设定为第一冗余控制装置和第二冗余控制装置； 所述第一冗余控制装置、第二冗余控制装置相互交互，且所述第一冗余控制装置对所述第一控制设备进行控制，所述第二冗余控制装置对所述第二控制设备进行控制，以使所述第一控制设备、第二控制设备互为冗余，作为所述网络系统的主控设备或备用主控设备。 上述系统，优选的，还包括: 逻辑故障检测装置，用于在所述主控设备对所述网络系统进行控制的过程中，检测所述主控设备的控制逻辑是否存在问题，在所述主控设备的控制逻辑存在问题时，进行逻辑故障预警，并控制所述主控设备停止工作。 一种基于实时以太网的设备冗余方法，包括: 所述第一冗余控制装置接收所述第二控制设备的第二冗余状态信息； 所述第一冗余控制装置判断其是否接收到所述第二冗余状态信息； 在判断结果为未接收到第二冗余状态信息时，若所述第一控制设备的第一设备状态为主控状态，则所述第一冗余控制装置不操作；若所述第一控制设备的第一设备状态为备用主控状态或空，则所述第一冗余控制装置将所述第一设备状态设置为主控状态，并发出触发指令以触发所述第一控制设备对所述网络系统进行控制； 在判断结果为接收到第二冗余状态信息时，所述第一冗余控制装置继续判断所述第二控制设备是否为主控设备，以及判断所述控制设备预先生成的第一随机数是否大于所述第二随机数； 在判断结果为所述第二控制设备为主控设备且所述第一随机数大于所述第二随机数时，所述第一冗余控制装置将所述第一设备状态设置为主控状态，并发出触发指令以触发所述第一控制设备对所述网络系统进行控制； 在判断结果为所述第二控制设备为主控设备且所述第一随机数不大于所述第二随机数时，若所述第一设备状态为主控状态，则所述第一冗余控制装置设置所述第一设备状态为备用主控状态，并发出停止指令以使所述第一控制设备停止对网络系统进行控制；若所述第一设备状态为空，则所述第一冗余控制装置设置所述第一设备状态为备用主控状态；若所述第一设备状态为备用主控状态，则所述第一冗余控制装置不操作； 在判断结果为所述第二控制设备为备用主控设备且所述第一随机数大于所述第二随机数时，所述第一冗余控制装置不操作； 所述第一冗余控制装置发出信息发送指令以将所述第一随机数以及所述第一设备状态作为所述第一控制设备的第一设备冗余信息发送出去。 上述方法，优选的，还包括: 在所述第一控制设备启动过程中，所述第一冗余控制装置检测所述第一控制设备是否存在故障，并依据检测结果生成第一控制设备的故障信息。 上述方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于实时以太网的冗余控制装置，用于对网络系统的第一控制设备进行控制，以使所述第一控制设备成为所述网络系统的主控设备或备用主控设备，所述网络系统包括第一控制设备、第二控制设备及其他设备，其特征在于，所述冗余控制装置包括接收控制模块、判断模块、第一设置模块、第二设置模块、第三设置模块、第四设置模块以及发送控制模块，其中：所述接收控制模块，用于发出信息接收指令以接收所述第二控制设备的第二冗余状态信息，所述第二冗余状态信息包括所述第二控制设备的第二随机数、第二设备状态，所述第二设备状态包括主控状态和备用主控状态，所述第二设备状态为主控状态或备用主控状态分别表征所述第二控制设备是主控设备或备用主控设备；所述判断模块，用于判断是否接收到第二冗余状态信息，并在判断结果为是时，继续判断第二控制设备是否为主控设备，以及判断所述第一控制设备预先生成的第一随机数是否大于所述第二随机数；其中，所述第一随机数及所述第二随机数在每个设定的更换时刻重新生成；所述第一设置模块，用于在判断结果为未接收到第二冗余状态信息时，若所述第一控制设备的第一设备状态为主控状态，则不操作；若所述第一设备状态为备用主控状态或空，则将所述第一设备状态设置为主控状态，并发出第一触发指令以触发所述第一控制设备对所述网络系统进行控制；所述第二设置模块，用于在判断结果为所述第二控制设备为主控设备且所述第一随机数大于所述第二随机数时，将所述第一设备状态设置为主控状态，并发出触发指令以触发所述第一控制设备对所述网络系统进行控制；所述第三设置模块，用于在判断结果为所述第二控制设备为主控设备且所述第一随机数不大于所述第二随机数时，若所述第一设备状态为主控状态，则设置所述第一设备状态为备用主控状态，并发出停止指令以使所述第一控制设备停止对网络系统进行控制；若所述第一设备状态为空，则设置所述第一设备状态为备用主控状态；若所述第一设备状态为备用主控状态，则不操作；所述第四设置模块，用于在所述第二控制设备为备用主控设备且所述第一随机数大于所述第二随机数时，不操作；所述发送控制模块，用于发出信息发送指令以将所述第一随机数以及所述第一设备状态作为所述第一控制设备的第一设备冗余信息发送出去。...

【技术特征摘要】
1.一种基于实时以太网的冗余控制装置，用于对网络系统的第一控制设备进行控制，以使所述第一控制设备成为所述网络系统的主控设备或备用主控设备，所述网络系统包括第一控制设备、第二控制设备及其他设备，其特征在于，所述冗余控制装置包括接收控制模块、判断模块、第一设置模块、第二设置模块、第三设置模块、第四设置模块以及发送控制模块，其中: 所述接收控制模块，用于发出信息接收指令以接收所述第二控制设备的第二冗余状态信息，所述第二冗余状态信息包括所述第二控制设备的第二随机数、第二设备状态，所述第二设备状态包括主控状态和备用主控状态，所述第二设备状态为主控状态或备用主控状态分别表征所述第二控制设备是主控设备或备用主控设备； 所述判断模块，用于判断是否接收到第二冗余状态信息，并在判断结果为是时，继续判断第二控制设备是否为主控设备，以及判断所述第一控制设备预先生成的第一随机数是否大于所述第二随机数；其中，所述第一随机数及所述第二随机数在每个设定的更换时刻重新生成； 所述第一设置模块，用于在判断结果为未接收到第二冗余状态信息时，若所述第一控制设备的第一设备状态为主控状态，则不操作；若所述第一设备状态为备用主控状态或空，则将所述第一设备状态设置为主控状态，并发出第一触发指令以触发所述第一控制设备对所述网络系统进行控制； 所述第二设置模块，用于在判断结果为所述第二控制设备为主控设备且所述第一随机数大于所述第二随机 数时，将所述第一设备状态设置为主控状态，并发出触发指令以触发所述第一控制设备对所述网络系统进行控制； 所述第三设置模块，用于在判断结果为所述第二控制设备为主控设备且所述第一随机数不大于所述第二随机数时，若所述第一设备状态为主控状态，则设置所述第一设备状态为备用主控状态，并发出停止指令以使所述第一控制设备停止对网络系统进行控制；若所述第一设备状态为空，则设置所述第一设备状态为备用主控状态；若所述第一设备状态为备用主控状态，则不操作； 所述第四设置模块，用于在所述第二控制设备为备用主控设备且所述第一随机数大于所述第二随机数时，不操作； 所述发送控制模块，用于发出信息发送指令以将所述第一随机数以及所述第一设备状态作为所述第一控制设备的第一设备冗余信息发送出去。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括: 设备检测模块，用于在所述第一控制设备启动过程中，检测所述第一控制设备是否存在故障，并依据检测结果生成第一控制设备的故障信息。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一冗余状态信息还包括所述第一控制设备的故障信息，所述第二冗余状态信息还包括所述第二控制设备的故障信息。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括: 预警模块，用于在未接收到第二冗余状态信息时，继续判断第二控制设备是否出现故障，并在其出现故障时，进行故障预警；以及用于在接收到第二冗余状态信息时，对所述第二冗余状态信息中的故障信息进行分析，在所述故障信息表征所述第二控制设备故障时，进行故障预警，并控制所述第一控制设备作为主控设备。5.一种基于实时以太网的设备冗余系统，其特征在于，包括所述第一控制设备、所述第二控制设备以及两个如权利要求1-4任意一项所述的冗余控制装置，将所述两个冗余控制装置分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨卫峰，冯江华，唐军，肖家博，邹智荣，李思源，
申请(专利权)人：南车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43