执行冗余控制的冗余控制器的制作方法

本发明涉及系统控制领域，具体涉及一种对输入输出（输入输出模块）模块执行冗余控制的冗余控制器。

背景技术：

1、随着工业自动化发展越来越快，控制系统在各行各业应用越来越普遍，对整个系统的可靠性要求也越来越高。非冗余模块由于其可靠性较低，难以满足实际可靠性要求。因此系统需要加入冗余，以提高其可靠性。冗余的本质是复制系统内部的器件、电路或模块等部件，当系统发生故障时，复制的这些器件、电路或模块可以替代故障部件，保证整个系统能够正常工作。

2、通用的输入输出模块冗余控制采用相邻冗余，在使用相邻冗余时，每种输入输出模块上方集成冗余切换电路，在冗余机架上方，两两相邻。当其中一块输入输出模块出现故障时，冗余切换电路将检测到该问题，并通过冗余电路进行切换，将主动权交给正常板卡。

3、当用相邻冗余时，只能实现本地机架的冗余应用，无法做到两个独立机架上的冗余，且是指定槽位之间冗余，使用不够灵活；其次，当相邻冗余机架实现特定组数冗余时，剩下的冗余槽位无法使用，其空间被浪费；最后，机架分为冗余机架、非冗余机架或者特定冗余槽位的机架，种类繁多。

技术实现思路

1、针对上述问题，本公开提供了一种对工业互联网中的输入输出模块执行冗余控制的冗余控制器。该冗余控制器可实现非冗余板卡的冗余切换功能，并且可以实现不同位置，例如含同一机架不同槽位，不同机架间的相同类型模块的冗余。

2、根据本公开的第一方面，提供了一种对输入输出模块执行冗余控制的冗余控制器，冗余控制器包括：第一接口单元和第二接口单元，所述第一接口单元和第二接口单元均包括输入接口和输出接口，所述第一接口单元和第二接口单元分别经由各自所包括的输入接口和输出接口连接到两个输入输出模块；第三接口单元，所述第三接口单元包括输入接口和输出接口，所述第三接口单元经由所包括的输入接口和输出接口连接到外部电路；冗余切换模块，配置成接收冗余控制信号并基于所接收的冗余控制信号将冗余控制模块切换为多种冗余模式中的一种冗余模式；以及冗余控制模块，配置成根据冗余控制信号连接内部电路，从而对两个输入输出模块执行冗余控制。

3、在一些实施例中，多种冗余模式包括：模拟电流输入冗余模式、模拟电压输入及数字量输入冗余模式、数字量输出及模拟量输出冗余模式。

4、在一些实施例中，冗余控制模块包括：用于控制第一接口单元的第一二极管单元和第一开关单元；用于控制第二接口单元的第二二极管单元和第二单刀开关单元；以及用于控制第三接口单元的第三开关单元以及第四开关单元。

5、在一些实施例中，第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元为单刀单掷开关并且第四开关单元为单刀双掷开关。

6、在一些实施例中，冗余控制模块配置成：响应于所述冗余切换模块将冗余控制模块切换为模拟电流输入冗余模式，将第一开关单元闭合、第二开关单元闭合、第三开关单元断开以及将第四开关单元的第一触点闭合、第二触点断开；响应于所述冗余切换模块将冗余控制模块切换为模拟电压输入及数字量输入冗余模式，将第一开关单元闭合、第二开关单元闭合、第三开关单元闭合以及将第四开关单元的第一触点断开、第二触点闭合；以及响应于所述冗余切换模块将冗余控制模块切换为数字量输出及模拟量输出冗余模式，将第一开关单元断开、第二开关单元断开、第三开关单元闭合以及将第四开关单元的第一触点断开、第二触点闭合。

7、在一些实施例中，冗余切换模块包括：主控mcu，所述主控mcu配置成基于所接收的冗余控制信号将冗余控制模块切换为多种冗余模式中的一种冗余模式；通讯接口，所述通讯接口配置成接收冗余控制信号；以及显示设备，所述显示设备配置成显示当前所切换的冗余模式。

8、在一些实施例中，通讯接口配置成：响应于模式设置按钮未被激活，所述主控mcu将冗余控制模块保持为模拟电流输入冗余模式；响应于所述模式设置按钮被激活一次，所述主控mcu将冗余控制模块切换为数字量输出及模拟量输出冗余模式；以及响应于所述模式设置按钮被激活二次，所述主控mcu将冗余控制模块切换为模拟电压输入及数字量输入冗余模式。

9、在一些实施例中，两个输入输出模块被安装在一个控制器机架上的不同槽位上。

10、在一些实施例中，所述两个输入输出模块被分别安装在两个独立的控制器机架的槽位上。

11、在一些实施例中，槽位包括：对应于模拟电流输入冗余模式的电流采样电阻和模数转换器；对应于模拟电压输入及数字量输入冗余模式的采样电阻和电路跟随器；以及对应于数字量输出及模拟量输出冗余模式的数字电流输出源和模拟电压输出源。

12、利用以上技术方案，输入输出模块的冗余控制器可实现非冗余卡的冗余功能。 io模块冗余控制器根据相应的接线，可实现ai、ao、di和do模块冗余备份。冗余信号类型可根据冗余需求，通过软件或硬件配置冗余信号类型。

13、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种对输入输出模块执行冗余控制的冗余控制器，其特征在于，所述冗余控制器包括：

2.根据权利要求1所述的冗余控制器，其特征在于，所述多种冗余模式包括：模拟电流输入冗余模式、模拟电压输入及数字量输入冗余模式、数字量输出及模拟量输出冗余模式。

3.根据权利要求2所述的冗余控制器，其特征在于，所述冗余控制模块包括：

4.根据权利要求3所述的冗余控制器，其特征在于，所述第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元为单刀单掷开关并且第四开关单元为单刀双掷开关。

5.根据权利要求3所述的冗余控制器，其特征在于，所述冗余控制模块配置成：

6.根据权利要求2所述的冗余控制器，其特征在于，所述冗余切换模块包括：

7.根据权利要求6中所述的冗余控制器，其特征在于，所述通讯接口配置成：

8.根据权利要求1-7中任一项所述的冗余控制器，其特征在于，所述两个输入输出模块被安装在一个控制器机架上的不同槽位上。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的冗余控制器，其特征在于，所述两个输入输出模块被分别安装在两个独立的控制器机架的槽位上。

10.根据权利要求9所述的冗余控制器，其特征在于，所述槽位包括：

技术总结
本公开的实施例涉及一种对输入输出模块执行冗余控制的冗余控制器，冗余控制器包括：第一接口单元和第二接口单元，所述第一接口单元和第二接口单元均包括输入接口和输出接口，所述第一接口单元和第二接口单元分别经由各自所包括的输入接口和输出接口连接到两个输入输出模块；第三接口单元，所述第三接口单元包括输入接口和输出接口，所述第三接口单元经由所包括的输入接口和输出接口连接到外部电路；冗余切换模块，配置成接收冗余控制信号并基于所接收的冗余控制信号将冗余控制模块切换为多种冗余模式中的一种冗余模式；以及冗余控制模块，配置成根据冗余控制信号连接内部电路，从而对两个输入输出模块执行冗余控制。

技术研发人员：王迎,解群眺,屠烟波,徐向文,李红波
受保护的技术使用者：浙江国利信安科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23