基于双DSP的热冗余CAN总线高容错性控制终端及容错控制方法，属于自动化控制领域，本发明专利技术为解决现有分布式控制系统内的控制终端大多采用冷备份，易造成控制失效、数据丢失和传输超时等问题；以及现有的容错机制不够完善的问题。本发明专利技术包括数模I/O板和双冗余DSP控制板，双冗余DSP控制板包括主DSP、从DSP、第一CAN收发模块、第二CAN收发模块、第三CAN收发模块和第四CAN收发模块，数模I/O板包括电源模块、ADC模块、第一RS232通信模块、第二RS232通信模块、CPLD、PWM模块和PWM滤波自检模块，主DSP和从DSP构成冗余，采用自检和互检两种方式解决控制器故障。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基于双DSP的热冗余CAN总线高容错性控制终端及容错控制方法，属于自动化控制领域。
技术介绍
在工业自动化领域里的大型化工、石化、冶金、电力等企业中，分布式控制系统内的控制终端对于系统的安全运行十分重要。在系统处于运行状态时，如果控制终端由于某些元部件故障而引发整体或局部的失效，或者因外部扰动而导致采样、运算和输出的不正确，将会造成非常严重的后果，尤其是对于航天、航空、能源和医疗卫生等安全关键领域(SCS)。所以，系统的控制终端须具备完善的冗余机制和较强的容错能力，从而在系统发生故障时立即发现与诊断故障，并可通过逻辑切换使系统在降级运行下仍然能够完成基本功能。然而，现有的控制终端却普遍存在下面2个问题:1、现有的冗余策略多采用冷备份的方案，即系统正常运行时，互为冗余的两组控制器内仅有一组(主控制器)处于工作状态。当系统出现故障时，再切换到备用一组(从控制器)。在这种方式下，故障检测及控制器间的切换往往不及时，必然导致系统自愈时间较长，易造成控制失效、数据丢失和传输超时等问题。2、现有的容错机制不够完善。在多数情况下，只能处理系统外电路的单一故障或组合故障，而无法解决因关键部件(CPU和电源模块)故障而引发的系统级失效。另外，检测手段不够全面，不能及时地发现、诊断和排除错误及故障，系统可信性较差，易导致更大事故的发生。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决现有分布式控制系统内的控制终端大多采用冷备份，易造成控制失效、数据丢失和传输超时等问题；以及现有的容错机制不够完善的问题，提供了一种基于双DSP的热冗余CAN总线高容错性控制终端及容错控制方法。本专利技术所述基于双DSP的热冗余CAN总线高容错性控制终端，它包括数模I/O板和双冗余DSP控制板，双冗余DSP控制板包括主DSP、从DSP、第一 CAN收发模块、第二 CAN收发模块、第三CAN收发模块和第四CAN收发模块，数模I/O板包括电源模块、ADC模块、第一 RS232通信模块、第二 RS232通信模块、CPLD、PWM模块和PWM滤波自检模块，主DSP和从DSP之间通过SPI串行总线进行通信，电源模块的主电源电路和从电源电路为冗余备份结构，电源模块为主DSP和从DSP供电；ADC模块与主DSP之间通过第一过程总线连接，第一过程总线上还挂接第一 CAN收发模块、第三CAN收发模块、第一 RS232通信模块、CPLD和PWM模块；ADC模块与从DSP之间通过第二过程总线连接，第二过程总线上还挂接第二 CAN收发模块、第四CAN收发模块、第二 RS232通信模块、CPLD和PWM模块，PWM模块的自检信号输出端与PWM滤波自检模块的自检信号输入端相连，PWM滤波自检模块的自检信号输出端与ADC模块的PWM滤波自检信号模拟量输入端相连。还可以进一步包括开关量输入输出模块，开关量输入输出模块的输入输出端与CPLD的输入输出端相连。还可以进一步包括PWM调光驱动模块，PWM调光驱动模块的输入端与PWM模块的输出端相连。还可以进一步包括模拟量输入模块和模拟量输入自检模块，模拟量输入模块的输出端与ADC模块的外部模拟量输入端相连，模拟量输入自检模块的模拟量自检信号输出端与ADC模块的模拟量自检信号输入端相连。基于上述基于双DSP的热冗余CAN总线高容错性控制终端的容错控制方法包括以下步骤:步骤Al、对主、从DSP进行任务同步及时钟校对；步骤A2、启动初始化自检，并判断系统是否存在故障，如果系统存在故障，执行步骤A6 ;如果系统不存在故障，执行步骤A3 ；步骤A3、判断SPI互检彳目息是否相同，如果相同，执行步骤A4 ;如果不同，执行步骤A5 ；步骤A4、启动周期性自检，并判断系统是否存在故障，如果系统存在故障，执行步骤A6 ;如果系统不存在故障，返回执行步骤A4 ；步骤A5、按控制器切换机制输出数据，完成容错控制；步骤A6、寻找并解决故障，完成容错控制。本专利技术的优点:(I)基于双DSP的热冗余CAN总线高容错性控制终端采用了双模热冗余的控制策略，通过控制器的系统级三层自检与互检，能够及时检测到控制终端故障，并在故障条件下，显著减小系统的控制中断与延时，全面提高系统的可靠性。(2)基于双DSP的热冗余CAN高容错性控制终端采用了具有高精度、高速度和高可靠等特点的DSP作为系统的核心控制器，并且配备有丰富的外部接口，可与外界多种设备负载进行数据交换，能够广泛普适于工业控制系统中。(3)基于双DSP的热冗余CAN高容错性控制终端采用双模热冗余CAN作为其通信链路，拥有强大的纠错能力及通用性，可满足工业控制系统的通信需求。(4)基于双DSP的热冗余CAN高容错性控制终端采用双层的物理结构，体积小、结构简单、易于拆卸维修，可实现产品化。与其他现有产品对比:目前市面上没有类似的具有高容错性的产品。附图说明图1是本专利技术所述基于双DSP的热冗余CAN总线高容错性控制终端的结构示意图2是基于双DSP的热冗余CAN总线高容错性控制终端的容错控制方法的流程图；图3是控制器切换机制的原理图；图4是具体实施方式六的结构示意图。具体实施例方式具体实施方式一:下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述基于双DSP的热冗余CAN总线高容错性控制终端，它包括数模I/O板和双冗余DSP控制板，双冗余DSP控制板包括主DSP1、W DSP2、第一 CAN收发模块3、第二 CAN收发模块4、第三CAN收发模块5和第四CAN收发模块6，数模I/O板包括电源模块7、ADC模块8、第一 RS232通信模块9、第二 RS232通信模块10、CPLDl1、PWM模块12和PWM滤波自检模块13，主DSPl和从DSP2之间通过SPI串行总线进行通信，电源模块7的主电源电路和从电源电路为冗余备份结构，电源模块7为主DSPl和从DSP2供电；ADC模块8与主DSPl之间通过第一过程总线连接，第一过程总线上还挂接第一CAN收发模块3、第三CAN收发模块5、第一 RS232通信模块9、CPLDll和PWM模块12 ；ADC模块8与从DSP2之间通过第二过程总线连接，第二过程总线上还挂接第二CAN收发模块4、第四CAN收发模块6、第二 RS232通信模块10、CPLDll和PWM模块12，PffM模块12的自检信号输出端与PWM滤波自检模块13的自检信号输入端相连，PWM滤波自检模块13的自检信号输出端与ADC模块8的PWM滤波自检信号模拟量输入端相连。本实施方式所述基于双DSP的热冗余CAN高容错性控制终端可以实现控制器的系统级热冗余。在正常工作时，两组控制器(主DSP1、从DSP2 )及外电路均同时采样和收发数据，同步运算处理，相互间对比校验而取得一致后，再对外部设备进行控制输出。当主DSPl(或从DSP2)出现故障时，首先通过双DSP间的互监控发现故障，然后启动控制器自检测来定位故障，最后合理地进行控制输出通道或传输链路间的切换。由于系统采用双DSP同时运行的热冗余结构，从而使系统不存在任何的自愈时间，通信及控制不致中断。本实施方式所述基于双DSP的热冗余CAN总线高容错性控制终端采用双模冗余CAN总线作为通信链路，传输性能较好、低成本并兼具有良好的灵活性。两路CAN总线互为备份，通过传输过程中的数据整本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于双DSP的热冗余CAN总线高容错性控制终端，其特征在于，它包括数模I/O板和双冗余DSP控制板，双冗余DSP控制板包括主DSP（1）、从DSP（2）、第一CAN收发模块（3）、第二CAN收发模块（4）、第三CAN收发模块（5）和第四CAN收发模块（6），数模I/O板包括电源模块（7）、ADC模块（8）、第一RS232通信模块（9）、第二RS232通信模块（10）、CPLD（11）、PWM模块（12）和PWM滤波自检模块（13），主DSP（1）和从DSP（2）之间通过SPI串行总线进行通信，电源模块（7）的主电源电路和从电源电路为冗余备份结构，电源模块（7）为主DSP（1）和从DSP（2）供电；ADC模块（8）与主DSP（1）之间通过第一过程总线连接，第一过程总线上还挂接第一CAN收发模块（3）、第三CAN收发模块（5）、第一RS232通信模块（9）、CPLD（11）和PWM模块（12）；ADC模块（8）与从DSP（2）之间通过第二过程总线连接，第二过程总线上还挂接第二CAN收发模块（4）、第四CAN收发模块（6）、第二RS232通信模块（10）、CPLD（11）和PWM模块（12），PWM模块（12）的自检信号输出端与PWM滤波自检模块（13）的自检信号输入端相连，PWM滤波自检模块（13）的自检信号输出端与ADC模块（8）的PWM滤波自检信号模拟量输入端相连。...
【技术特征摘要】
1.基于双DSP的热冗余CAN总线高容错性控制终端，其特征在于，它包括数模I/O板和双冗余DSP控制板， 双冗余DSP控制板包括主DSP (I)、从DSP (2)、第一 CAN收发模块(3)、第二 CAN收发模块(4 )、第三CAN收发模块(5 )和第四CAN收发模块(6 )， 数模I/O板包括电源模块(7 )、ADC模块(8 )、第一 RS232通信模块(9 )、第二 RS232通信模块(10)、CPLD (11), PWM模块(12)和PWM滤波自检模块(13)， 主DSP (I)和从DSP (2)之间通过SPI串行总线进行通信， 电源模块(7)的主电源电路和从电源电路为冗余备份结构，电源模块(7)为主DSP (I)和从DSP (2)供电； ADC模块(8)与主DSP (I)之间通过第一过程总线连接，第一过程总线上还挂接第一CAN收发模块(3 )、第三CAN收发模块(5 )、第一 RS232通信模块(9 )、CPLD (11)和PWM模块(12)； ADC模块(8)与从DSP (2)之间通过第二过程总线连接，第二过程总线上还挂接第二CAN收发模块(4)、第四CAN收发模块(6)、第二 RS232通信模块(10)、CPLD (11)和PWM模块(12)，PWM模块(12)的自检信号输出端与PWM滤波自检模块(13)的自检信号输入端相连，PWM滤波自检模块(13)的自检信号输出端与ADC模块(8)的PWM滤波自检信号模拟量输入端相连。2.根据权利要求1所述基于双DSP的热`冗余CAN总线高容错性控制终端，其特征在于，它还包括开关量输入输出模块(14),开关量输入输出模块(14)的输入输出端与CPLD (11)的输入输出端相连。3.根据权利要求2所述基于双DSP的热冗余CAN总线高容错性控制终端，其特征在于，它还包括PWM调光驱动模块(15)，PWM调光驱动模块(15)的输入端与PWM模块(12)的输出端相连。4.根据权利要求3所述基于双DSP的热冗余CAN总线高容错性控制终端，其特征在于，它还包括模拟量输入模块(16)和模拟量输入自...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓胜，海天翔，张鹏宇，徐殿国，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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