[发明专利]一种基于以太网总线方案的备份冗余工控机

说明书

本发明公开了一种基于以太网总线方案的备份冗余工控机，包括主控卡、功能卡、交换卡、以太网总线，所述主控卡、功能卡、交换卡各自数量≥2，每个交换卡分别连接一条以太网总线，所述交换卡通过以太网总线逐一连接到所有主控卡和功能卡；所述主控卡之间通过以太网总线进行数据更新，及时交换，一个主控卡发生故障，不会影响其他主控卡工作。本发明从电源、布线、交换网络、主控设备到各个功能卡设备实现了完全备份冗余的机制，且全系统采用以太网联网方式，基于本发明的工控机开发周期很短，开发成本很低，且任意一个单点设备或线路故障都不会终端系统的正常工作，是一款低成本方式设计的全冗余控工控机。

技术领域

本发明涉及一种工控机，具体涉及一种基于以太网总线方案的备份冗余工控机。

背景技术

现在工业控制中为了保证一些重要环节的不间断稳定工作，常常以硬件备份冗余的方式来实现目的。基于传统CPCI/CPCIE或VPX总线的欧卡工控机由于其开发难度大，想要实现备份冗余需要极高的开发成本和开发周期。无法在常规工业产品中大面积推广使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：设置一种成本低、开发难度小的备份冗余工控机。本发明提供了解决上述问题的一种基于以太网总线方案的备份冗余工控机。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于以太网总线方案的备份冗余工控机，包括主控卡、功能卡、交换卡、以太网总线，所述主控卡、功能卡、交换卡各自数量≥2，每个交换卡分别连接一条以太网总线，所述交换卡通过以太网总线逐一连接到所有主控卡和功能卡；

所述主控卡之间通过以太网总线进行数据更新，及时交换。

该方案中：在所述工控机中使用以太网总线代替了传统的CPCI/CPCIE或VPX总线，即工控机背板上除了必要的管理信号线、电源和以太网信号线之外，没有其他的信号线。

除此之外，所述工控机所设的主控卡、功能卡、交换卡、以太网总线各自数量均不止一个，每个主控卡、功能卡均通过网卡与以太网总线连接，以太网总线连通交换卡，以此通过以太网进行通信。

由于以太网具有技术成熟，开发难度小，应用广泛，跨平台能力强等特点。基于本发明的工控机开发周期很短，开发成本很低；同时，所述主控卡、交换卡、以太网总线均为复数，形成冗余结构，其中某一硬件出现问题均可切换至对应备用硬件，确保工控机不会因为一个硬件出现问题而整个停止作业。

优选的，所述主控卡、交换卡各自数量为2。

优选的，所述主控卡包括第一主控卡、第二主控卡，所述主控卡之间相互通信，互发心跳包检验对方工作状态，确认是否正常工作，正常时由第一主控卡控制，当发现第一主控卡出现异常时第二主控卡自动拿到控制权。

该方案中：第一主控卡为平时日常使用的主控卡，当第一主控卡发生问题时，第二主控卡将无法得到第一主控卡定期发送过来的心跳包，第二主控卡以此判断第一主控卡发生故障，第二主控卡自动拿到控制权，并提示第一主控卡发生故障。

优选的，所述功能卡各自设有CPU或MCU完成各自的功能处理，然后通过以太网总线和主控卡相连，由主控卡实现所有功能的组合。

该方案中：通过对功能卡设置CPU或MCU，能够提高工控机的可靠性，在主控卡出现问题且备用主控卡获得控制权前时，功能卡不会因此停止工作，确保工控机的正常运作。同时，也能降低主控卡CPU的负载。

优选的，所述功能卡均包括主功能卡、备用功能卡，所述主功能卡和对应的备用功能卡功能相同，分别接入2组交换卡。

该方案中：将功能卡设计成备份冗余机制，由主控卡进行检测，当主控卡未能接收到正在运行中的主功能卡发送的信息时，判断该主控卡出现问题，由主控卡将备用功能卡开启，确保工控机正常运行，并提示该主功能板发生故障。