一种热备冗余主站的构成方法技术

本发明专利技术公开了一种热备冗余主站的构成方法，包括以下步骤：a.各站采用唯一的ID号进行标识；b.各站按照故障等级和ID号排定优先级；对于具有相同故障等级的主站，ID号越大或越小，优先级越高；c.各站通过互联总线，上电后竞争工作权限，抢到工作权限的为工作主站，其它的为备用主站；d.各工作主站和备用主站间采用高速总线互联；e.工作主站通过互联总线更新实时数据到各备用主站；工作主站周期性的获取其它各站的故障等级，计算其优先级，并更新到各站；各站按照优先级动态竞争工作权限，当工作主站的优先级低于备用主站的优先级时，当前工作主站释放工作权限，优先级最高的备用主站切换为工作主站。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热备冗余数据采集控制系统，特别涉及一种采用热备方式工作的modbus冗余主站的构成方法。
技术介绍
在工业控制现场，modbus作为一种成熟的应用协议受到了广泛的部署和应用。在仪表、传感器、电动执行机构等方面应用非常成熟。MODBUS是一个请求/应答协议，可以在以太网、RS232、RS422、RS485、光纤等线路上实施。在现场应用时，一般都是由一个modbus主站，通过RS232、RS422或者RS485的异步串行总线，连接现场的设备(从站)。RS232是 点对点的通信，而RS422和RS485可以连接多个设备，每个设备具有独立的地址。在自动控制中，为了提高系统的可靠性，一般现场都采用冗余的方式来连接和控制设备，从而能够保证在工作主站出现故障、程序运行出错、死机、重起等状态下，通过设置备用主站及其相应流程来快速、无缝地将该备用主站切换为工作主站，以此来提高系统的可靠性和稳定性。
技术实现思路
本专利技术提出了一种采用热备方式工作的modbus冗余主站的构成方法。所谓的热备方式，是指采用两台或者两台以上的主站，运行相同的程序，在任何时刻，只有一台主站拥有通信链路的控制权，称为工作主站；其他的主站称为备用主站。本专利技术方法主要适用于热备冗余数据采集控制系统。在系统(工作主站)发生故障、程序运行出错、死机、重起等状态下，备用主站能够快速、无缝切换为工作主站，取得通信链路的控制权。继而极大地提高了系统的可靠性和稳定性。本专利技术的具体技术方案如下，其特征在于，包括以下步骤a.各站采用唯一的ID号进行标识；b.各站按照故障等级和ID号排定优先级；对于具有相同故障等级的主站，ID号越大或越小，优先级越高；c.各站通过互联总线，上电后竞争工作权限，抢到工作权限的为工作主站，其它的为备用王站；d.各工作主站和备用主站间采用高速总线互联；e.工作主站通过互联总线更新实时数据到各备用主站；工作主站周期性的获取其它各站的故障等级，计算其优先级，并更新到各站；各站按照优先级动态竞争工作权限，当工作主站的优先级低于备用主站的优先级时，当前工作主站释放工作权限，优先级最高的备用主站切换为工作主站。上述方案中，所述步骤c中所述的竞争工作权限具体为两个或两个以上的冗余主站上电后进入备用主站状态，通过互联总线查找工作主站；如果系统中不存在工作主站，则进入竞争工作主站权限阶段；在竞争阶段，各站根据本站的故障等级和ID号，计算各自的优先级，同时获取其它各站的有效优先级(上电后优先级被设定为一个无效值)，获取成功后即可通过判定最高优先级的方式来确定工作主站权限，竞争结束。上述方案中，所述步骤e具体为工作主站周期性获取备用主站的故障等级，计算并设定各备用主站的优先级，当工作主站的故障等级相比备用主站的故障等级高时，工作主站释放工作权限，优先级最高的备用主站切换为工作主站；当工作主站程序运行出错、死机、重起等故障发生时，各备用主站不能收到周期性的优先级设定信号，这时优先级最高的备用主站自动切换为工作主站；当主站间的互联总线从正常变为故障时，工作主站切换权限为备用主站，优先级最高的 备用主站自动切换为工作主站；在互联总线修复之前，不再进行任何形式的工作权限切换。上述方案中，所述各站共享接口模块或各站拥有独立的接口模块。上述方案中，所述冗余主站为modbus冗余主站。与现有的技术相比，本专利技术方法具有以下优点(I)系统上电后各主站按照ID号和故障等级抢占工作权限，抢到工作权限的为工作主站，否则为备用主站；(2)工作过程中，根据故障等级和ID号进行工作权限的动态切换；(3)各主站采用高速数据总线互联；(4)不需要通过手动设定各站的主备状态，从而在系统同时上电时由指定的主站获取工作权限。以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本专利技术。图I为冗余系统主站和从站(备用主站)的通信结构示意图。图2为本专利技术实施例的冗余主站工作流程示意图。具体实施例方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。如图I所示，本专利技术方法所涉及的冗余系统，包含若干通过互联总线104连接的主站101、通过现场总线103连接的从站102。各主站采用完全相同的硬件和软件，同时运行，任意时刻系统中只有一个工作主站。工作主站拥有通信链路的所有控制权，实时同步动态数据到备用主站；周期性的检查各备用主站的故障等级，计算并设置各备用主站的优先级；当工作主站的故障等级高于备用主站的故障等级时，工作主站交出工作权限，优先级最高的备用主站获取工作权限；当工作主站因为程序执行出错、死机、重起等故障，亦或是互联总线故障时，当前工作主站自动丢失工作权限，优先级最高的备用主站获取工作权限。以下结合附图对于本专利技术的具体实施作详细的说明。如图2所示，本专利技术实施例的冗余主站流程图，具体流程如下步骤201 :主站上电后进入初始化，查询系统中的工作主站。当系统中存在工作主站时，跳转到步骤203，切换工作权限为备用主站；当查询不到系统中是否存在工作主站时，进入主站权限竞争阶段一步骤202 ；步骤202 :竞争工作主站权限。包括I.根据ID号和故障等级计算本站的优先级；2.通过互联总线，获取其它各站的有效优先级；3.根据获取到的各站的优先级，判定本站是否优先级最高。最高时设定本站为工作主站，否则，设定本站为备用主站。步骤203 :切换工作权限。当本站为工作主站时，获取通信链路的控制权；步骤204 :主站间通信。包括 I.主站之间通过高速总线互联，工作主站同步实时数据到备用主站；2.工作主站周期性获取备用主站的故障等级，计算并更新各备用主站的优先级；3.备用主站周期性检测工作主站上组态的更新状况，保持本站和工作主站上组态的一致性；步骤205 :故障及优先级判断。包括I.当工作主站的优先级低于备用主站的优先级时，工作主站释放工作权限，进入步骤203 ;优先级最高的备用主站获得工作主站权限；2.当工作主站不能获取各备用主站的故障等级时，工作主站释放工作权限，进入步骤203 ；3.当备用主站不能获取工作主站的优先级更新包时，优先级最高的备用主站获取工作主站权限。另外，上述本实施例并非对本专利技术作任何形式上的限制。本专利技术适合多种现场总线，不受现场总线协议、通信方式的限制；本专利技术针对主站冗余作具体方法描述，对于采用通信链路进行冗余连接的冗余主站构成方式都适合。本专利技术中所提出的上电竞争权限的方法中，以ID号作为竞争条件的方式，但并非唯一的方式，也没有限制必须采用这种方式。以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热备冗余主站的构成方法，其特征在于，包括以下步骤 a.各站采用唯一的ID号进行标识； b.各站按照故障等级和ID号排定优先级；对于具有相同故障等级的主站，ID号越大或越小，优先级越高； c.各站通过互联总线，上电后竞争工作权限，抢到工作权限的为工作主站，其它的为备用主站； d.各工作主站和备用主站间采用高速总线互联； e.工作主站通过互联总线更新实时数据到各备用主站；工作主站周期性的获取其它各站的故障等级，计算其优先级，并更新到各站；各站按照优先级动态竞争工作权限，当エ作主站的优先级低于备用主站的优先级时，当前工作主站释放工作权限，优先级最高的备用主站切换为工作主站。2.根据权利要求I的热备冗余主站的构成方法，其特征在于，所述步骤c中所述的竞争工作权限具体为两个或两个以上的冗余主站上电后进入备用主站状态，通过互联总线查找工作主站；如果系统中不存在工作主站，则进入竞争工作主站权限阶段；在竞争阶段，各站根据本站的故障等级和I...

【专利技术属性】
技术研发人员：王可中，周明，
申请(专利权)人：王可中，周明，
类型：发明
国别省市：