[发明专利]一种冗余控制系统

说明书

本发明公开了一种冗余控制系统，包括输入模块、控制模块，输入模块用于获取输入数据，并将所述输入数据提供给控制模块，控制模块用于执行控制逻辑，并输出计算结果；所述控制模块包括主系控制器和备系控制器，所述主系控制器和备系控制器接收由输入模块提供的相同的输入数据，并各自独立运行相同的控制逻辑程序，独立得到各自的运算结果；当所述主系控制器正常时，主系控制器输出运算结果，备系控制器不输出运算结果；当所述主系控制器异常时，主系控制器不输出运算结果，备系控制器输出运算结果。具有稳定性好、容错性高，可大大提高系统运行的可靠性等优点。

技术领域

本发明涉及工业控制技术领域，尤其涉及一种冗余控制系统，尤其适用于对稳定性有着严格要求的铁路系统的过分相控制领域。

背景技术

在工控领域，尤其是在过分相控制领域，采用系统冗余的控制系统来提高控制系统的稳定和可靠性或安全性，双冗余控制系统面临的一个重要问题为主系控制系统与备系控制系统权限切换过程中，需要一段时间来决策执行，在这段时间内，主系控制系统因为故障不参与控制，备系控制系统因为还未夺权升为主控制系统，因此整套系统处于无主控系统状态，虽然能通过控制器程序控制，保持主系控制系统故障前的控制状态，但是双冗余控制系统无主控系统对于系统本身就是一种异常工况，然而现阶段，还无法做到冗余控制系统真正意义上的实时主备系控制系统无缝切换。

图1(a)为目前主流为保障系统安全性能而采用的冗余控制系统架构简图，主系控制器与备系控制器独立运行，均采用数据采集-程序运算-结果输出的循环模式工作，主系统控制通过数据总线接收备系控制器的程序运算结果，与自身程序运算结果相比较，如果结果一致，主备系控制器同时输出，如果不一致，主系控制器判断系统故障，主系控制器将故障结果通过数据总线传送到备系控制器中，主备系控制器执行故障导向程序，保证系统安全，该控制系统架构虽能保障系统安全，但是在控制系统极不稳定，一旦主备系设备故障，整套系统故障无法正常工作。

图1(b)为目前主流保证系统稳定可靠性而采用的冗余控制架构图，在该架构中，主系控制器为主控制，采用数据采集-程序运算-结果输出的循环模式工作，备系统控制器通过数据总线实时同步主系控制器程序运算结果，并将结果输出到备系控制器输出模块，当主系控制器故障时，备系控制器夺权升为主系控制器，保证系统稳定可靠运行，但该冗余控制架构，主系控制器和备系控制器间的输入输出模块是独立的，主系控制器不能直接访问备系控制器的输入输出模块，备系控制器也不能直接访问主系控制器的输入输出模块，当主系控制系统输入输出模块故障时，将备系控制器升级为主控。在设备运行过程中，主系控制系统检测到主系输入输出模块故障，再到备系控制系统通过数据总线接收到主系控制系统发生故障，备系控制系统夺权升为主系控制系统，冗余控制系统权限切换需要一断时间来执行，这断时间内冗余系统不可控或者保持在主系控制系统故障前控制输出，均会影响冗余系统的正常运行。

申请号为：201710293869.3，名称为《一种用于柔性直流输电换流阀数据冗余控制方法》，以及申请号为：201710433044.7，名称为《一种单元级热备冗余的ATO系统架构》的专利申请为本申请的背景技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种稳定性好、容错性高，可大大提高系统运行的可靠性的冗余控制系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种冗余控制系统，输入模块、控制模块，输入模块用于获取输入数据，并将所述输入数据提供给控制模块，控制模块用于执行控制逻辑，并输出计算结果；所述控制模块包括主系控制器和备系控制器，所述主系控制器和备系控制器接收由输入模块提供的相同的输入数据，并各自独立运行相同的控制逻辑程序，独立得到各自的运算结果；当所述主系控制器正常时，主系控制器输出运算结果，备系控制器不输出运算结果；当所述主系控制器异常时，主系控制器不输出运算结果，备系控制器输出运算结果。