[发明专利]一种有线和无线热备冗余多主通信方法与现场网关模块

摘要

本发明公开了一种有线和无线热备冗余多主通信方法与现场网关模块，在现场级的有线和无线相互备份的双网测控网络中控制相应的被控对象，获取监测对象的状态；网络节点模块的有线通信和无线通信在工作时均在线，通常网络中的所有模块都优先选择有线方式进行通信；本发明的现场级网关模块在测控现场通过节点模块可以获取现场仪表的状态或者控制现场设备，同时其有线和无线通信单元可以采用合适算法实现冗余多主通信，以构建一个现场级的双网络冗余多主通信的测控系统。提高了工业现场监测与控制系统的可靠性，并具有零成本通信运营，不需要额外的冗余管理设备等特点。

主权项

一种有线和无线热备冗余多主通信方法，在现场级的有线和无线相互备份的双网测控网络中控制相应的被控对象，获取监测对象的状态；网络节点模块的有线通信和无线通信在工作时均在线，网络中的所有模块都优先选择有线方式进行通信；并采用包括以下的步骤相互监测和控制网络节点模块的工作状态：1)故障检测定位与通信切换方法：在有线通信方式下，当某节点模块发送查询/控制指令给另一节点模块而无回复，或者回复内容格式不正确时，重新发送查询/控制指令；当有限次重复发送指令均得不到正确格式的回复或者根本无回复时，该节点模块则分别向目的节点的左邻和右邻模块发送诊断帧，根据对诊断帧的回复情况，对故障进行判断和定位，具体如下：A)当目的节点的左邻和右邻模块均无回复时，该节点模块认为是自身掉线或者有故障，点亮自身的故障指示灯，并切换到无线方式与想要通信的目的节点进行通信，完成本次查询/控制任务；同时无线方式与网关通信，告知网关自身有故障，网关就在其内存和外存储器中的该节点地址的映射空间设置“节点故障标志”，记录故障时间，形成该节点模块的故障记录，并报送给上级系统或者人机界面；B)当目的节点的左邻和右邻模块均有回复，且回复正确时，认为目的节点模块有故障或者目的节点模块从总线上掉线。发起通信的节点模块切换到无线通信方式与目的节点模块通信，完成通信任务；同时发送“报告帧”给网关模块，报告目的节点模块有故障，网关就在其内存和外存储器中的该节点地址的映射空间设置“节点故障标志”，记录故障时间，形成该节点模块的故障记录，并报送给上级系统或者人机界面； C)当目的节点的左邻节点正确回复而右邻模块无回复或回复不正确时，认为发起通信的节点在目的节点模块的左边，断线故障发生在目的节点到其右邻节点之间；则发起通信的节点模块切换到无线通信方式与目的节点模块通信，完成通信任务；同时发送“报告帧”给网关模块，报告断线故障点位置，网关就在其内存和外存储器中的总线线路编号地址对应的映射空间设置“断线故障标志”，记录故障时间，形成该段线路的故障记录，并报送给上级系统或者人机界面；D)当目的节点的右邻节点正确回复而左邻模块无回复或回复不正确时，认为发起通信的节点在目的节点模块的右边，断线故障发生在目的节点到其左邻节点之间；则发起通信的节点模块切换到无线通信方式与目的节点模块通信，完成通信任务；同时发送“报告帧”给网关模块，报告断线故障点位置，网关就在其内存和外存储器中的总线线路编号地址对应的映射空间设置“断线故障标志”，记录故障时间，形成该区段线路的故障记录，并报送给上级系统或者人机界面；网关模块接收到节点模块故障和节点间线路断线故障的报告后，向全网通过无线通信方式发送“广播帧”，将故障类型和位置告知网络上的所有节点，以便网络上的节点调整与故障点相关模块的通信方式；网络节点接收到该“广播帧”后，分析故障类型和位置，并采取相应的措施保证以后的通信；具体如下：A)对节点掉线或节点自身有线通信有故障的，在其内存和外存储器的相应故障节点对应地址空间添加“节点故障记录”，其后与该故障节点的通信均以无线方式进行；B)对节点间线路区段出现断线故障的，在其内存和外存储器的相应线路 故障区段对应地址空间添加“断线故障记录”，如果自身在故障点的左边，则其后与该故障点右边的节点均以无线方式进行通信；如果自身在故障点的右边，则其后与该故障点左边的节点均以无线方式进行通信；2)恢复有线通信的方法：A)节点故障排除后恢复有线通信的方法具有有线通信故障的节点模块持续监测自己的“故障排除标志位”，当监测到故障已经排除时，则切换到有线通信方式，并发出可以重新进行有线通信的“报告帧”给网关模块，网关收到该报告后，在内存和存储器中的从机地址映射空间添加“节点故障排除记录”，并发送“广播帧”到全部的网络节点；其后该节点模块就恢复到有线通信模式；B)断线故障排除后恢复有线通信的方法当线路区段断线故障排除后，与该区段相接的左右两个网络节点上的对应“断线故障排除按钮”被手工按下，两节点就向网关模块发送相应的“断线故障排除信号”。网关模块收到两个节点的断线故障排除信号后，将自己内存和存储器中的相应区段映射地址处的“断线故障排除标志位”置位，同时网关发送“广播帧”通知全部网络节点，网络恢复到有线通信状态。