基于實時以太網的冗余控制裝置、設備冗余系統和方法
【專利摘要】本申請公開一種基于實時以太網的冗余控制裝置、設備冗余系統和方法。所述系統包括第一控制設備、第二控制設備以及第一冗余控制裝置、第二冗余控制裝置，第一、第二冗余控制裝置分別通過對第一、第二控制設備進行控制使其作為網絡系統的主控設備或備用主控設備。其中，本發明采用隨機數來選取主控設備，具體地，在設定的更換時刻分別生成第一控制設備的第一隨機數和第二控制設備的第二隨機數，后續兩個冗余控制裝置通過比較兩個隨機數的大小，來控制相應控制設備作為主控設備或備用主控設備。可見，本發明采用隨機數選取主控設備，每個控制設備作為主控設備的概率均等，從而后續可對每個控制設備進行及時驗證和及時的故障處理，消除了安全隱患。
【專利說明】基于實時以太網的冗余控制裝置、設備冗余系統和方法

【技術領域】
[0001]本發明屬于工業控制和現場控制【技術領域】，尤其涉及一種基于實時以太網的冗余控制裝置、設備冗余系統和方法。

【背景技術】
[0002]隨著列車高速化、自動化的發展，列車網絡控制系統具有越來越重要的意義。主控設備是列車網絡控制系統的核心設備，其負責整個列車的邏輯控制及其他車載設備的管理和監視工作，是整個列車的控制中心。
[0003]為保證列車能夠安全可靠地運行，防止因主控設備失效引起整個列車網絡控制系統癱瘓，制定冗余方案對主控設備進行冗余十分必要。為此，一般在列車網絡控制系統中配置兩個功能相同的控制設備互為冗余，同一時刻僅選取一個控制設備起控制作用，稱之為主控設備，而另一控制設備實時監視主控設備，稱之為備用主控設備，當主控設備失效后，備用主控設備能監視到其故障，并立刻取代主控設備對列車及各車載設備進行控制。當前的冗余方案中，主控設備的選取依據固定的配置而定，在主控設備能夠正常工作的情況下，每次正常運行都是采用已配置的主控設備進行列車控制及車載設備的管理，備用主控設備會一直得不到啟用，導致備用主控設備的控制功能正常與否長時間得不到驗證。
[0004]綜上，當前的冗余方案無法在主控設備正常無故障時，對備用主控設備的控制功能進行驗證，導致無法及時發現備用主控設備的故障并及時處理，進而在主控設備故障時，不能保證備用主控設備能夠對列車進行正常控制，存在較大的安全隱患。


【發明內容】

[0005]有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于實時以太網的冗余控制裝置、設備冗余系統和方法，以克服現有主控設備正常無故障時，備用主控設備一直得不到啟用，而導致備用主控設備的功能長時間得不到驗證的問題。
[0006]為此，本發明公開如下技術方案:
[0007]—種基于實時以太網的冗余控制裝置，用于對網絡系統的第一控制設備進行控制，以使所述第一控制設備成為所述網絡系統的主控設備或備用主控設備，所述網絡系統包括第一控制設備、第二控制設備及其他設備，所述冗余控制裝置包括接收控制模塊、判斷模塊、第一設置模塊、第二設置模塊、第三設置模塊、第四設置模塊以及發送控制模塊，其中:
[0008]所述接收控制模塊，用于發出信息接收指令以接收所述第二控制設備的第二冗余狀態信息，所述第二冗余狀態信息包括所述第二控制設備的第二隨機數、第二設備狀態，所述第二設備狀態包括主控狀態和備用主控狀態，所述第二設備狀態為主控狀態或備用主控狀態分別表征所述第二控制設備是主控設備或備用主控設備；
[0009]所述判斷模塊，用于判斷是否接收到第二冗余狀態信息，并在判斷結果為是時，繼續判斷第二控制設備是否為主控設備，以及判斷所述第一控制設備預先生成的第一隨機數是否大于所述第二隨機數；其中，所述第一隨機數及所述第二隨機數在每個設定的更換時刻重新生成；
[0010]所述第一設置模塊，用于在判斷結果為未接收到第二冗余狀態信息時，若所述第一控制設備的第一設備狀態為主控狀態，則不操作；若所述第一設備狀態為備用主控狀態或空，則將所述第一設備狀態設置為主控狀態，并發出第一觸發指令以觸發所述第一控制設備對所述網絡系統進行控制；
[0011]所述第二設置模塊，用于在判斷結果為所述第二控制設備為主控設備且所述第一隨機數大于所述第二隨機數時，將所述第一設備狀態設置為主控狀態，并發出觸發指令以觸發所述第一控制設備對所述網絡系統進行控制；
[0012]所述第三設置模塊，用于在判斷結果為所述第二控制設備為主控設備且所述第一隨機數不大于所述第二隨機數時，若所述第一設備狀態為主控狀態，則設置所述第一設備狀態為備用主控狀態，并發出停止指令以使所述第一控制設備停止對網絡系統進行控制；若所述第一設備狀態為空，則設置所述第一設備狀態為備用主控狀態；若所述第一設備狀態為備用主控狀態，則不操作；
[0013]所述第四設置模塊，用于在所述第二控制設備為備用主控設備且所述第一隨機數大于所述第二隨機數時，不操作；
[0014]所述發送控制模塊，用于發出信息發送指令以將所述第一隨機數以及所述第一設備狀態作為所述第一控制設備的第一設備冗余信息發送出去。
[0015]上述裝置，優選的，還包括:
[0016]設備檢測模塊，用于在所述第一控制設備啟動過程中，檢測所述第一控制設備是否存在故障，并依據檢測結果生成第一控制設備的故障信息。
[0017]上述裝置，優選的，所述第一冗余狀態信息還包括所述第一控制設備的故障信息，所述第二冗余狀態信息還包括所述第二控制設備的故障信息。
[0018]上述裝置，優選的，還包括:
[0019]預警模塊，用于在未接收到第二冗余狀態信息時，繼續判斷第二控制設備是否出現故障，并在其出現故障時，進行故障預警；以及用于在接收到第二冗余狀態信息時，對所述第二冗余狀態信息中的故障信息進行分析，在所述故障信息表征所述第二控制設備故障時，進行故障預警，并控制所述第一控制設備作為主控設備。
[0020]一種基于實時以太網的設備冗余系統，包括所述第一控制設備、以上所述的冗余控制裝置，將所述兩個冗余控制裝置分別設定為第一冗余控制裝置和第二冗余控制裝置；
[0021]所述第一冗余控制裝置、第二冗余控制裝置相互交互，且所述第一冗余控制裝置對所述第一控制設備進行控制，所述第二冗余控制裝置對所述第二控制設備進行控制，以使所述第一控制設備、第二控制設備互為冗余，作為所述網絡系統的主控設備或備用主控設備。
[0022]上述系統，優選的，還包括:
[0023]邏輯故障檢測裝置，用于在所述主控設備對所述網絡系統進行控制的過程中，檢測所述主控設備的控制邏輯是否存在問題，在所述主控設備的控制邏輯存在問題時，進行邏輯故障預警，并控制所述主控設備停止工作。
[0024]一種基于實時以太網的設備冗余方法，包括:
[0025]所述第一冗余控制裝置接收所述第二控制設備的第二冗余狀態信息；
[0026]所述第一冗余控制裝置判斷其是否接收到所述第二冗余狀態信息；
[0027]在判斷結果為未接收到第二冗余狀態信息時，若所述第一控制設備的第一設備狀態為主控狀態，則所述第一冗余控制裝置不操作；若所述第一控制設備的第一設備狀態為備用主控狀態或空，則所述第一冗余控制裝置將所述第一設備狀態設置為主控狀態，并發出觸發指令以觸發所述第一控制設備對所述網絡系統進行控制；
[0028]在判斷結果為接收到第二冗余狀態信息時，所述第一冗余控制裝置繼續判斷所述第二控制設備是否為主控設備，以及判斷所述控制設備預先生成的第一隨機數是否大于所述第二隨機數；
[0029]在判斷結果為所述第二控制設備為主控設備且所述第一隨機數大于所述第二隨機數時，所述第一冗余控制裝置將所述第一設備狀態設置為主控狀態，并發出觸發指令以觸發所述第一控制設備對所述網絡系統進行控制；
[0030]在判斷結果為所述第二控制設備為主控設備且所述第一隨機數不大于所述第二隨機數時，若所述第一設備狀態為主控狀態，則所述第一冗余控制裝置設置所述第一設備狀態為備用主控狀態，并發出停止指令以使所述第一控制設備停止對網絡系統進行控制；若所述第一設備狀態為空，則所述第一冗余控制裝置設置所述第一設備狀態為備用主控狀態；若所述第一設備狀態為備用主控狀態，則所述第一冗余控制裝置不操作；
[0031]在判斷結果為所述第二控制設備為備用主控設備且所述第一隨機數大于所述第二隨機數時，所述第一冗余控制裝置不操作；
[0032]所述第一冗余控制裝置發出信息發送指令以將所述第一隨機數以及所述第一設備狀態作為所述第一控制設備的第一設備冗余信息發送出去。
[0033]上述方法，優選的，還包括:
[0034]在所述第一控制設備啟動過程中，所述第一冗余控制裝置檢測所述第一控制設備是否存在故障，并依據檢測結果生成第一控制設備的故障信息。
[0035]上述方法，優選的，還包括:
[0036]在未接收到第二冗余狀態信息時，所述第一冗余控制裝置繼續判斷第二控制設備是否出現故障，并在其出現故障時，進行故障預警；
[0037]在接收到第二冗余狀態信息時，所述第一冗余控制裝置對所述第二冗余狀態信息中的故障信息進行分析，并在所述故障信息表征所述第二控制設備故障時，進行故障預警，并控制所述第一控制設備作為主控設備。
[0038]上述方法，優選的，還包括:
[0039]在主控設備對所述網絡系統進行控制的過程中，邏輯故障檢測裝置檢測所述主控設備的控制邏輯是否存在問題，并在所述主控設備的控制邏輯存在問題時，進行邏輯故障預警
[0040]綜上，本發明實施例提供了一種基于實時以太網的冗余控制裝置、設備冗余系統和方法。所述設備冗余系統包括第一控制設備、第二控制設備以及第一冗余控制裝置、第二冗余控制裝置，所述第一、第二冗余控制裝置分別通過對所述第一、第二控制設備進行控制使所述第一、第二控制設備作為網絡系統的主控設備或備用主控設備。其中，本發明采用隨機數來選取主控設備，具體地，在設定的更換時刻分別生成第一控制設備的第一隨機數和第二控制設備的第二隨機數，后續兩個冗余控制裝置通過比較兩個隨機數的大小，來控制相應控制設備作為主控設備或備用主控設備，例如，第一隨機數較大時，第一冗余控制裝置則控制第一控制設備作為主控設備。可見，本發明在每個設定的更換時刻(例如，控制設備每次啟動時)可基于相應隨機數的大小重新選取主控設備。
[0041]可見，區別于現有依據固定配置選取主控設備的方式，本發明采用隨機數選取主控設備，每個控制設備作為主控設備的概率均等，從而后續可對每個控制設備的控制功能進行及時驗證和及時的故障處理，消除了安全隱患。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0043]圖1是本發明實施例一公開的冗余控制裝置的一種結構示意圖；
[0044]圖2是本發明實施例二公開的冗余控制裝置的另一種結構示意圖；
[0045]圖3是本發明實施例三公開的設備冗余系統的一種結構示意圖；
[0046]圖4是現有基于MVB的列車網絡控制系統的拓撲結構；
[0047]圖5是本發明實施例三公開的基于實時以太網的列車網絡控制系統的拓撲結構；
[0048]圖6是本發明實施例三公開的控制設備上電后的工作流程示意圖；
[0049]圖7是本發明實施例三公開的第一控制設備存在通信故障時的列車網絡控制系統拓撲結構；
[0050]圖8是本發明實施例三公開的第一控制設備存在設備異常時的列車網絡控制系統拓撲結構；
[0051]圖9是本發明實施例四公開的設備冗余系統的另一種結構示意圖；
[0052]圖10是本發明實施例四公開的第一控制設備的控制邏輯異常時的列車網絡控制系統拓撲結構；
[0053]圖11是本發明實施例五公開的設備冗余方法的一種流程圖；
[0054]圖12是本發明實施例五公開的設備冗余方法的另一種流程圖。

【具體實施方式】
[0055]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0056]實施例一
[0057]本實施例一公開一種基于實時以太網的冗余控制裝置，用于對網絡系統的第一控制設備進行控制，以使所述第一控制設備成為所述網絡系統的主控設備或備用主控設備，所述網絡系統包括第一控制設備、第二控制設備及其他設備。具體地，本發明實施例將冗余控制裝置應用于列車網絡控制系統中，通過對列車網絡控制系統(包含兩個互為冗余的控制設備)中的相應控制設備進行控制使其成為列車網絡控制系統的主控設備或備用主控設備。
[0058]請參見圖1，本實施例的冗余控制裝置包括接收控制模塊101、判斷模塊102、第一設置模塊103、第二設置模塊104、第三設置模塊105、第四設置模塊106以及發送控制模塊107。
[0059]接收控制模塊101，用于發出信息接收指令以接收所述第二控制設備的第二冗余狀態信息，所述第二冗余狀態信息包括所述第二控制設備的第二隨機數、第二設備狀態，所述第二設備狀態包括主控狀態和備用主控狀態，所述第二設備狀態為主控狀態或備用主控狀態分別表征所述第二控制設備是主控設備或備用主控設備。
[0060]判斷模塊102，用于判斷是否接收到第二冗余狀態信息，并在判斷結果為是時，繼續判斷第二控制設備是否為主控設備，以及判斷所述第一控制設備預先生成的第一隨機數是否大于所述第二隨機數。其中，所述第一隨機數及所述第二隨機數在設定的更換時刻重新生成。
[0061]第一隨機數和第二隨機數分別表征第一控制設備和第二控制設備作為主控設備的可能性大小，兩個隨機數可在每個設定的更換時刻重新生成，例如，在兩個控制設備每次啟動時重新生成隨機數，從而利用本發明，在每次啟動控制設備時，可實現為列車網絡控制系統重新選取主控設備，兩個控制設備作為主控設備的概率相同。本實施例中，具體選取隨機數較大的控制設備作為主控設備，且兩個隨機數相同時，選擇第二控制設備作為主控設備。
[0062]第一設置模塊103，用于在判斷結果為未接收到第二冗余狀態信息時，若所述第一控制設備的第一設備狀態為主控狀態，則不操作；若所述第一設備狀態為備用主控狀態或空，則將所述第一設備狀態設置為主控狀態，并發出第一觸發指令以觸發所述第一控制設備對所述網絡系統進行控制。
[0063]未接收到第二冗余狀態信息表征第二控制設備可能還未啟動完成，或第二控制設備出現故障，從而可判斷此時列車網絡控制系統中不存在主控設備，因此，需控制第一控制設備作為主控設備以負責整個列車的邏輯控制及其他車載設備的管理和監視工作。
[0064]第二設置模塊104，用于在判斷結果為所述第二控制設備為主控設備且所述第一隨機數大于所述第二隨機數時，將所述第一設備狀態設置為主控狀態，并發出觸發指令以觸發所述第一控制設備對所述網絡系統進行控制。
[0065]在第二控制設備啟動完成，而第一控制設備未啟動完成時，第二控制設備為列車網絡控制系統中唯一的控制設備，此時，第二設備作為主控設備，但當第一控制設備啟動完成后，若第一控制設備的第一隨機數大于第二控制設備的第二隨機數，則需將第一控制設備設置為主控設備，而后續第二控制設備會切換作為列車網絡控制系統的備用主控設備。
[0066]第三設置模塊105，用于在判斷結果為所述第二控制設備為主控設備且所述第一隨機數不大于所述第二隨機數時，若所述第一設備狀態為主控狀態，則設置所述第一設備狀態為備用主控狀態，并發出停止指令以使所述第一控制設備停止對網絡系統進行控制；若所述第一設備狀態為空，則設置所述第一設備狀態為備用主控狀態；若所述第一設備狀態為備用主控狀態，則不操作。
[0067]第二控制設備為主控設備且第一隨機數不大于第二隨機數時，若第一設備狀態為主控狀態，則表征第一控制設備的啟動先于第二控制設備完成，因此，在第二控制設備未啟動完成時，第一控制設備暫時先作為主控設備，當第二主控設備啟動完成，由于其第二隨機數不小于第一隨機數，此時，需選取第二控制設備作為主控設備，第一控制設備切換作為備用主控設備。
[0068]第二控制設備為主控設備且第一隨機數不大于第二隨機數時，若第一設備狀態為空，則表征第二控制設備的啟動先于第一控制設備，待第一控制設備啟動后，列車網絡控制系統中已存在主控設備(第二控制設備)，且主控設備的隨機數較大，此時，第一控制設備直接作為備用主控設備即可。
[0069]第二控制設備為主控設備且第一隨機數不大于第二隨機數時，若第一設備狀態為備用主控狀態，則兩個控制設備處于正常的主備狀態，不需再對其進行調整、控制。
[0070]第四設置模塊106，用于在所述第二控制設備為備用主控設備且所述第一隨機數大于所述第二隨機數時，不操作。
[0071]若第二控制設備為備用主控設備且所述第一隨機數大于所述第二隨機數，則表征列車網絡控制系統中已存在主控設備，即第一控制設備，因此，此種情況下，兩個控制設備處于正常的主備狀態，不需再對其進行調整、控制。
[0072]發送控制模塊107，用于發出信息發送指令以將所述第一隨機數以及所述第一設備狀態作為所述第一控制設備的第一設備冗余信息發送出去。
[0073]本實施例的冗余控制裝置采用隨機數對控制設備進行主備狀態控制，實現了列車網絡控制系統中主控設備選取的隨機性，進而可使兩個控制設備具有相同的作為主控設備的概率，克服了現有基于固定配置選取主控設備的弊端，后續可在每個控制設備作為主控設備時，對其控制邏輯進行及時驗證，消除了安全隱患。
[0074]實施例二
[0075]本實施例二繼續對實施例一的冗余控制裝置進行拓展，請參見圖2，該基于實時以太網的冗余控制裝置還包括設備檢測模塊108和預警模塊109。
[0076]設備檢測模塊108，用于在所述第一控制設備啟動過程中，檢測所述第一控制設備是否存在故障，并依據檢測結果生成第一控制設備的故障信息。
[0077]其中，對第一控制設備檢測得到的故障信息添加在第一控制設備的第一冗余狀態信息中，為后續控制設備的狀態設置提供依據。相應地，第二冗余狀態信息同樣擴充添加了第二控制設備的故障信息。設備檢測模塊108檢測出的故障信息具體為設備故障，例如控制設備的某器件出現異常等。
[0078]預警模塊109，用于在未接收到第二冗余狀態信息時，繼續判斷第二控制設備是否出現故障，并在其出現故障時，進行故障預警；以及用于在接收到第二冗余狀態信息時，對所述第二冗余狀態信息中的故障信息進行分析，并在所述故障信息表征所述第二控制設備故障時，進行故障預警，并控制所述第一控制設備作為主控設備。
[0079]上文提到，未接收到第二冗余狀態信息可表征第二控制設備未啟動完成或第二控制設備故障，為及時發現故障并及時處理，本實施例在此種情況下繼續判斷第二控制設備是否出現故障。
[0080]具體地，可預先設定冗余狀態信息的通信周期，一般情況下，控制設備啟動耗時相對較小，若控制設備無故障，則僅會在控制設備未啟動完成時所處的通信周期暫時接收不到該控制設備的冗余狀態信息，而如果長時間(例如在下個通信周期)一直接收不到該控制設備的冗余狀態信息，則表明該控制設備出現故障。基于此，本實施例通過接收不到第二冗余狀態信息的時長來判斷第二控制設備是否出現故障。由接收不到冗余狀態信息而判斷出的故障多為通信鏈路故障，例如控制設備的物理連接斷開等。
[0081]本實施例添加了對控制設備故障的預警，可方便相關人員及時發現故障，并及時進行故障處理，同時為控制設備的狀態控制提供了依據。
[0082]實施例三
[0083]本實施例三公開一種基于實時以太網的設備冗余系統，請參見圖3，該系統包括兩個如實施例一或實施例二公開的冗余控制裝置，分別設定為第一冗余控制裝置100和冗余控制裝置200，還包括第一控制設備300、第二控制設備400。
[0084]其中，第一冗余控制裝置100、第二冗余控制裝置200相互交互，且第一冗余控制裝置100對第一控制設備300進行控制，第二冗余控制裝置200對第二控制設備400進行控制，以使第一控制設備300、第二控制設備400互為冗余，作為所述網絡系統的主控設備或備用主控設備。
[0085]本發明的設備冗余系統采用隨機數來選取主控設備，具體地，在設定的更換時刻分別生成第一控制設備的第一隨機數和第二控制設備的第二隨機數，后續兩個冗余控制裝置通過比較兩個隨機數的大小，來控制相應控制設備作為主控設備或備用主控設備，例如，第一隨機數較大時，第一冗余控制裝置則控制第一控制設備作為主控設備。可見，本發明在每個設定的更換時刻(例如，控制設備每次啟動時)可基于相應隨機數的大小重新選取主控設備。
[0086]綜上，區別于現有依據固定配置選取主控設備的方式，本發明采用隨機數選取主控設備，每個控制設備作為主控設備的概率均等，從而后續可對每個控制設備的控制功能進行及時驗證和及時的故障處理，消除了安全隱患。
[0087]具體地，本實施例以列車網絡控制系統作為應用場景對以上的設備冗余系統進行說明。
[0088]首先對現有的列車網絡控制系統進行介紹，現有技術中，如圖4所示，列車網絡控制系統采用基于MVB (Multifunct1n Vehicle Bus,多功能車輛總線)的總線式網絡系統，總線式網絡系統的特點是各個設備(包括控制設備和作為從設備的車載設備)連接至同一總線上，同一時刻只能有一個設備發送數據，基于此，列車網絡控制系統的主控設備需擔任兩個角色:總線主和控制主。總線主負責管理總線，向總線上發送攜帶目標從設備地址的MVB主幀，從設備收到與自己地址相同的主幀后響應從幀，之后，該從設備即擁有向主線發送數據的權限。備用主控設備不能發送MVB主幀，但是能監視總線上主控設備發送的MVB主幀，當備用主控設備監視不到總線上的MVB主幀時，則判定主控設備故障，繼而備用主控設備接管總線成為主控設備。
[0089]為規避總線式網絡系統中同一時刻只能有一個設備發送數據，需進行總線控制的弊端，本發明采用基于實時以太網的列車網絡控制系統。參見圖5示出的列車網絡控制系統的拓撲結構，其中，兩個控制設備——第一控制設備、第二控制設備以及所有的車載設備通過以太網接口接入網絡中，由于以太網采用快速交換技術，則各個設備可以同時發送和接收數據。兩個控制設備互為冗余，一個作為主控設備，另一個作為備用主控設備，作為主控設備的控制設備負責整個列車的邏輯控制及各個車載設備的管理工作。
[0090]為簡化實現過程，本實施例將第一冗余控制裝置100的功能整合于第一控制設備中，將第二冗余控制裝置200的功能整合于第二控制設備中，即第一控制設備300、第二控制設備400在擁有各自的控制邏輯(實現列車控制及車載設備管理)的基礎上，還分別添加第一冗余控制裝置100和第二冗余控制裝置200的控制功能，在此基礎上，第一控制設備300、第二控制設備400通過相互通信，交互各自的冗余狀態數據實現對自身進行主、備狀態控制。
[0091]基于實時以太網的列車網絡控制系統中，各設備之間周期性交互的數據稱為過程數據，設備之間的過程數據通信采用列車實時數據傳輸協議，列車實時數據傳輸協議里的過程數據具體由源IP(Internet Protocol,網絡互連協議)地址和數據標識ComID(Comidentity, Com 接口號)唯一標識。
[0092]為了實現自動協商和相互監視，兩個控制設備將各自的冗余狀態信息作為過程數據進行周期性通信，其中，冗余狀態信息的通信周期和ComID可以根據需要通過配置來確定。具體地，冗余狀態信息的內容請見表1:
[0093]表1
[0094]

【權利要求】
1.一種基于實時以太網的冗余控制裝置，用于對網絡系統的第一控制設備進行控制，以使所述第一控制設備成為所述網絡系統的主控設備或備用主控設備，所述網絡系統包括第一控制設備、第二控制設備及其他設備，其特征在于，所述冗余控制裝置包括接收控制模塊、判斷模塊、第一設置模塊、第二設置模塊、第三設置模塊、第四設置模塊以及發送控制模塊，其中: 所述接收控制模塊，用于發出信息接收指令以接收所述第二控制設備的第二冗余狀態信息，所述第二冗余狀態信息包括所述第二控制設備的第二隨機數、第二設備狀態，所述第二設備狀態包括主控狀態和備用主控狀態，所述第二設備狀態為主控狀態或備用主控狀態分別表征所述第二控制設備是主控設備或備用主控設備； 所述判斷模塊，用于判斷是否接收到第二冗余狀態信息，并在判斷結果為是時，繼續判斷第二控制設備是否為主控設備，以及判斷所述第一控制設備預先生成的第一隨機數是否大于所述第二隨機數；其中，所述第一隨機數及所述第二隨機數在每個設定的更換時刻重新生成； 所述第一設置模塊，用于在判斷結果為未接收到第二冗余狀態信息時，若所述第一控制設備的第一設備狀態為主控狀態，則不操作；若所述第一設備狀態為備用主控狀態或空，則將所述第一設備狀態設置為主控狀態，并發出第一觸發指令以觸發所述第一控制設備對所述網絡系統進行控制； 所述第二設置模塊，用于在判斷結果為所述第二控制設備為主控設備且所述第一隨機數大于所述第二隨機 數時，將所述第一設備狀態設置為主控狀態，并發出觸發指令以觸發所述第一控制設備對所述網絡系統進行控制； 所述第三設置模塊，用于在判斷結果為所述第二控制設備為主控設備且所述第一隨機數不大于所述第二隨機數時，若所述第一設備狀態為主控狀態，則設置所述第一設備狀態為備用主控狀態，并發出停止指令以使所述第一控制設備停止對網絡系統進行控制；若所述第一設備狀態為空，則設置所述第一設備狀態為備用主控狀態；若所述第一設備狀態為備用主控狀態，則不操作； 所述第四設置模塊，用于在所述第二控制設備為備用主控設備且所述第一隨機數大于所述第二隨機數時，不操作； 所述發送控制模塊，用于發出信息發送指令以將所述第一隨機數以及所述第一設備狀態作為所述第一控制設備的第一設備冗余信息發送出去。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括: 設備檢測模塊，用于在所述第一控制設備啟動過程中，檢測所述第一控制設備是否存在故障，并依據檢測結果生成第一控制設備的故障信息。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述第一冗余狀態信息還包括所述第一控制設備的故障信息，所述第二冗余狀態信息還包括所述第二控制設備的故障信息。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，還包括: 預警模塊，用于在未接收到第二冗余狀態信息時，繼續判斷第二控制設備是否出現故障，并在其出現故障時，進行故障預警；以及用于在接收到第二冗余狀態信息時，對所述第二冗余狀態信息中的故障信息進行分析，在所述故障信息表征所述第二控制設備故障時，進行故障預警，并控制所述第一控制設備作為主控設備。
5.一種基于實時以太網的設備冗余系統，其特征在于，包括所述第一控制設備、所述第二控制設備以及兩個如權利要求1-4任意一項所述的冗余控制裝置，將所述兩個冗余控制裝置分別設定為第一冗余控制裝置和第二冗余控制裝置； 所述第一冗余控制裝置、第二冗余控制裝置相互交互，且所述第一冗余控制裝置對所述第一控制設備進行控制，所述第二冗余控制裝置對所述第二控制設備進行控制，以使所述第一控制設備、第二控制設備互為冗余，作為所述網絡系統的主控設備或備用主控設備。
6.根據權利要求5所述的系統，其特征在于，還包括: 邏輯故障檢測裝置，用于在所述主控設備對所述網絡系統進行控制的過程中，檢測所述主控設備的控制邏輯是否存在問題，在所述主控設備的控制邏輯存在問題時，進行邏輯故障預警，并控制所述主控設備停止工作。
7.一種基于實時以太網的設備冗余方法，其特征在于，包括: 所述第一冗余控制裝置接收所述第二控制設備的第二冗余狀態信息； 所述第一冗余控制裝置判斷其是否接收到所述第二冗余狀態信息； 在判斷結果為未接收到第二冗余狀態信息時，若所述第一控制設備的第一設備狀態為主控狀態，則所述第一冗余控制裝置不操作；若所述第一控制設備的第一設備狀態為備用主控狀態或空，則所述第一冗余控制裝置將所述第一設備狀態設置為主控狀態，并發出觸發指令以觸發所述第一控制設備對所述網絡系統進行控制； 在判斷結果為接收到 第二冗余狀態信息時，所述第一冗余控制裝置繼續判斷所述第二控制設備是否為主控設備，以及判斷所述控制設備預先生成的第一隨機數是否大于所述第二隨機數； 在判斷結果為所述第二控制設備為主控設備且所述第一隨機數大于所述第二隨機數時，所述第一冗余控制裝置將所述第一設備狀態設置為主控狀態，并發出觸發指令以觸發所述第一控制設備對所述網絡系統進行控制； 在判斷結果為所述第二控制設備為主控設備且所述第一隨機數不大于所述第二隨機數時，若所述第一設備狀態為主控狀態，則所述第一冗余控制裝置設置所述第一設備狀態為備用主控狀態，并發出停止指令以使所述第一控制設備停止對網絡系統進行控制；若所述第一設備狀態為空，則所述第一冗余控制裝置設置所述第一設備狀態為備用主控狀態；若所述第一設備狀態為備用主控狀態，則所述第一冗余控制裝置不操作； 在判斷結果為所述第二控制設備為備用主控設備且所述第一隨機數大于所述第二隨機數時，所述第一冗余控制裝置不操作； 所述第一冗余控制裝置發出信息發送指令以將所述第一隨機數以及所述第一設備狀態作為所述第一控制設備的第一設備冗余信息發送出去。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，還包括: 在所述第一控制設備啟動過程中，所述第一冗余控制裝置檢測所述第一控制設備是否存在故障，并依據檢測結果生成第一控制設備的故障信息。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，還包括: 在未接收到第二冗余狀態信息時，所述第一冗余控制裝置繼續判斷第二控制設備是否出現故障，并在其出現故障時，進行故障預警； 在接收到第二冗余狀態信息時，所述第一冗余控制裝置對所述第二冗余狀態信息中的故障信息進行分析，并在所述故障信息表征所述第二控制設備故障時，進行故障預警，并控制所述第一控制設備作為主控設備。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，還包括: 在主控設備對所述網絡系統進行控制的過程中，邏輯故障檢測裝置檢測所述主控設備的控制邏輯是否存在問題，并在所述主控設備的控制邏輯存在問題時，進行邏輯故障預警。
【文檔編號】H04L1/22GK104079442SQ201410362467
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】楊衛峰, 馮江華, 唐軍, 肖家博, 鄒智榮, 李思源 申請人:南車株洲電力機車研究所有限公司