机车主处理单元双冗余控制方法技术

本发明专利技术涉及机车主处理单元MPU的冗余控制，具体为机车主处理单元双冗余控制方法。解决现有机车主处理单元双冗余控制方法易发生冗余切换误动作的问题。该控制方法是将硬件结构完全相同的主控MPU和冗余MPU，挂接在多功能车辆总线MVB上；主控MPU和冗余MPU之间连接有局域网络CAN总线；主控MPU周期性检测本机运行状态，向CAN总线发送运行状态和心跳信号，主控MPU同时向MVB总线发送生命信号，综合CAN总线上的运行状态和心跳信号及MVB总线上的生命信号，判断是否需冗余切换。本发明专利技术采用MVB总线+CAN总线双重冗余的控制方式实现了MPU的冗余控制，能够正确识别主控MPU故障，提高了MPU冗余切换的稳定性和准确性。

Double redundancy control method of locomotive main processing unit

The invention relates to redundancy control of MPU of locomotive main processing unit, in particular to dual redundancy control method of locomotive main processing unit. To solve the problem that the existing dual redundancy control method of locomotive main processing unit is prone to redundant switching misoperation. The control method is to connect the master MPU and redundant MPU with the same hardware structure to the MVB of multi-functional vehicle bus; the CAN bus of local area network is connected between the master MPU and redundant MPU; the master MPU periodically detects the running state of the machine, sends the running state and heartbeat signal to the can bus, and the master MPU sends the life signal to the MVB bus at the same time, and synthesizes the running state and Heartbeat signal and life signal on MVB bus, judge whether redundant switching is required. The invention adopts the MVB bus + can bus dual redundancy control mode to realize the MPU redundancy control, can correctly identify the main control MPU fault, and improves the stability and accuracy of MPU redundancy switching.

【技术实现步骤摘要】
机车主处理单元双冗余控制方法
本专利技术涉及机车主处理单元MPU的冗余控制，具体为机车主处理单元双冗余控制方法。
技术介绍
近年来，随着全球经济的快速发展，铁路运输需求也在急剧增长，对机车的运行安全性及运营效率提出了更为严苛的要求。机车主处理单元MPU作为整车运行控制及网络通信总线管理的核心部件，是机车正常运行的关键所在。为了能够保证机车安全、平稳及准点运行，机车主处理单元MPU采用双冗余设计，以避免高强度工作环境下MPU失效及故障工况时，冗余MPU能够激活切入控制机车继续工作，提高机车运行时效性。现有的双冗余控制方法是将两台硬件完全相同的MPU之间通过多功能车辆总线MVB总线线缆连接，每个MPU配置特定的MVB源端口和宿端口，用于发送自身生命信号和接收对方的生命信号，主控MPU发送0xAA，冗余MPU发送0x55。当冗余MPU没有接收到主控MPU的生命信号0xAA时，认为主控MPU故障，冗余MPU自动接替主控MPU工作承担主控任务。现有的双冗余控制方法虽可以实现MPU冗余功能，但其只通过能否接收到MVB总线上主控MPU的生命信号0xAA，作为条件进行MPU冗余切换控制，一旦受到电磁干扰或MVB总线松动造成接触不良时，出现主控MPU的MVB生命信号丢帧现象，极易引起MPU冗余切换误动作，造成MPU频繁切换引起其它故障发生，影响行车安全。
技术实现思路
本专利技术解决现有机车主处理单元双冗余控制方法易发生冗余切换误动作的问题，提供一种机车主处理单元双冗余控制方法。该方法能够准确检测到主控MPU故障并在不影响整车正常运行的前提下迅速实现MPU的冗余切换功能，以解决现有技术容易引起MPU冗余切换误动作的不足。本专利技术是采用如下技术方案实现的：机车主处理单元双冗余控制方法，硬件结构完全相同的主控MPU和冗余MPU，挂接在多功能车辆总线MVB上，用于网络数据同步和工作状态监测；主控MPU和冗余MPU之间连接有局域网络CAN总线；主控MPU周期性检测本机运行状态，向CAN总线发送运行状态和心跳信号，主控MPU同时向MVB总线发送生命信号；双冗余控制包括如下情况：1）CAN总线上主控MPU心跳信号及运行状态正常，同时MVB总线上主控MPU生命信号为正常，此时冗余MPU仍处于冗余状态，同步接收主控MPU发送的MVB数据；2）MVB总线上主控MPU生命信号异常，但CAN总线上主控MPU心跳信号及运行状态正常，判断MVB总线数据传输受到干扰所致，冗余MPU无需进行冗余切换，当该现象连续发生超过3秒时，冗余MPU激活，并切换为主控MPU；3）CAN总线上主控MPU心跳信号正常，但CAN总线上主控MPU运行状态为故障，此时无论MVB总线上主控MPU生命信号是否正常，主控MPU都将重新启动，冗余MPU激活，并切换为主控MPU，同时向CAN总线发送心跳信号及自身运行状态，向MVB总线发送生命信号，原主控MPU启动后设置自己为冗余MPU；4）CAN总线上主控MPU心跳信号异常，此时如果MVB总线上主控MPU的生命信号正常，则判断主控MPU处于正常状态，判断为CAN总线故障，冗余MPU无需进行冗余切换；如果MVB总线上主控MPU的生命信号异常，则判断为主控MPU故障，此时冗余MPU激活，并切换成主控MPU。本专利技术采用MVB总线+CAN总线双重冗余的控制方式实现了MPU的冗余控制，能够正确识别主控MPU故障，提高了MPU冗余切换的稳定性和准确性。有效解决了现有技术在MPU冗余切换控制时误动作的缺陷，可用于工程实践当中。附图说明图1为本专利技术的电路连接原理示意图。具体实施方式机车主处理单元双冗余控制方法，硬件结构完全相同的主控MPU和冗余MPU，挂接在多功能车辆总线MVB上，用于网络数据同步和工作状态监测；主控MPU和冗余MPU之间连接有局域网络CAN总线；系统上电启动后，首先两个MPU初始化MVB功能，初始化CAN功能，并读取两个MPU的配置信息，并根据配置信息确定主控MPU和冗余MPU；主控MPU在200ms的延时后检测CAN总线是否有主控MPU的心跳信号；冗余MPU则在30s的延时后检测CAN总线是否有主控MPU的心跳信号，如果检测到心跳信号正常，则设置自己为冗余MPU，否则延时5ms后，设置自己为冗余MPU，并且延时1s－10s后检测CAN总线是否存在主控MPU的心跳信号（以此，确保主控MPU的可靠启动），如有则设置自己为冗余MPU，否则在200ms的延时后再次检测CAN总线是否存在主控MPU的心跳信号（以此，再次确保主控MPU的可靠启动），如有则设置自己为冗余MPU，否则设置自己为主控MPU，从而完成初始化，进入工作状态。主控MPU周期性检测本机运行状态，向CAN总线发送运行状态和心跳信号，主控MPU同时向MVB总线发送生命信号；双冗余控制包括如下情况：1）CAN总线上主控MPU心跳信号及运行状态正常，同时MVB总线上主控MPU生命信号为正常，此时冗余MPU仍处于冗余状态，同步接收主控MPU发送的MVB数据；2）MVB总线上主控MPU生命信号异常，但CAN总线上主控MPU心跳信号及运行状态正常，判断MVB总线数据传输受到干扰所致，冗余MPU无需进行冗余切换，当该现象连续发生超过3秒时，冗余MPU激活，并切换为主控MPU；3）CAN总线上主控MPU心跳信号正常，但CAN总线上主控MPU运行状态为故障，此时无论MVB总线上主控MPU生命信号是否正常，主控MPU都将重新启动，冗余MPU激活，并切换为主控MPU，同时向CAN总线发送心跳信号及自身运行状态，向MVB总线发送生命信号，原主控MPU启动后设置自己为冗余MPU；4）CAN总线上主控MPU心跳信号异常，此时如果MVB总线上主控MPU的生命信号正常，则判断主控MPU处于正常状态，判断为CAN总线故障，冗余MPU无需进行冗余切换；如果MVB总线上主控MPU的生命信号异常，则判断为主控MPU故障，此时冗余MPU激活，并切换成主控MPU。具体实施时，心跳信号采用0～255整数循环变化的心跳值；生命信号采用0～255整数循环变化的生命信号值。心跳信号异常包括没有心跳值、心跳值不变、心跳值为非有效值等，生命信号异常包括没有生命信号值、生命信号值不变、生命信号值为非有效值等。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机车主处理单元双冗余控制方法，硬件结构完全相同的主控MPU和冗余MPU，挂接在多功能车辆总线MVB上；其特征在于，主控MPU和冗余MPU之间连接有局域网络CAN总线；主控MPU周期性检测本机运行状态，向CAN总线发送运行状态和心跳信号，主控MPU同时向MVB总线发送生命信号；双冗余控制包括如下情况：/n1）CAN总线上主控MPU心跳信号及运行状态正常，同时MVB总线上主控MPU生命信号为正常，此时冗余MPU仍处于冗余状态，同步接收主控MPU发送的MVB数据；/n2）MVB总线上主控MPU生命信号异常，但CAN总线上主控MPU心跳信号及运行状态正常，判断MVB总线数据传输受到干扰所致，冗余MPU无需进行冗余切换，当该现象连续发生超过3秒时，冗余MPU激活，并切换为主控MPU；/n3）CAN总线上主控MPU心跳信号正常，但CAN总线上主控MPU运行状态为故障，此时无论MVB总线上主控MPU生命信号是否正常，主控MPU都将重新启动，冗余MPU激活，并切换为主控MPU；/n4）CAN总线上主控MPU心跳信号异常，此时如果MVB总线上主控MPU的生命信号正常，则判断主控MPU处于正常状态，判断为CAN总线故障，冗余MPU无需进行冗余切换；如果MVB总线上主控MPU的生命信号异常，则判断为主控MPU故障，此时冗余MPU激活，并切换成主控MPU。/n...

【技术特征摘要】
1.一种机车主处理单元双冗余控制方法，硬件结构完全相同的主控MPU和冗余MPU，挂接在多功能车辆总线MVB上；其特征在于，主控MPU和冗余MPU之间连接有局域网络CAN总线；主控MPU周期性检测本机运行状态，向CAN总线发送运行状态和心跳信号，主控MPU同时向MVB总线发送生命信号；双冗余控制包括如下情况：
1）CAN总线上主控MPU心跳信号及运行状态正常，同时MVB总线上主控MPU生命信号为正常，此时冗余MPU仍处于冗余状态，同步接收主控MPU发送的MVB数据；
2）MVB总线上主控MPU生命信号异常，但CAN总线上主控MPU心跳信号及运行状态正常，判断MVB总线数据传输受到干扰所致，冗余MPU无需进行冗余切换，当该现象连续发生超过3秒时，冗余MPU激活，并切换为主控MPU；
3）CAN总线上主控MPU心跳信号正常，但CAN总线上主控MPU运行状态为故障，此时无论MVB总线上主控MPU生命信号是否正常，主控MPU都将重新启动，冗余MPU激活，并切换为主控MPU；
4）CAN总线上主控MPU心跳信号异常，此时如果MVB总线上主控MPU的生命信号正常，则判断主控MPU处于正常状态，判断为CAN总线故障，冗余MPU无需进行冗余切换；如果MVB总线上主控MPU的生命信号异常，则判断为主控MPU故障，此时冗余MPU激活，并切换成主控MPU。


2.根据权利要求1所述的机车主处理单元双冗余控制方法，其特征在于，在冗余MPU激活，并切换成主控MPU的同时向CAN总线发送心跳信号及自身运行状态，向MVB总线发送生命信号，原主控MPU启动后设置自己为冗余MPU。


3.根据权利要求1或2所述的机车主处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵豆，梁永瑞，刘涛，王帆，王瑞山，李昕娟，马晓婷，
申请(专利权)人：中车永济电机有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14