一種主控單元分布式控制方法

2023-12-05 17:13:31

一種主控單元分布式控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種主控單元分布式控制方法，採用所述控制方法當多臺主控單元(兩臺及兩臺以上)進行協同數據採集處理時，通過自動控制決策過程確定首要的採集控制單元。當多臺主控單元針對採集控制對象(設備)進行處理時，是以該對象(設備)為單位進行協同控制，從而可達到運行時的負載均衡。當主控制單元故障時，任意一臺備控制單元會自動接替其採集控制任務。當衝突發生時，處於次要地位的控制單元會自動降級為備用控制單元。
【專利說明】一種主控單元分布式控制方法

【技術領域】
[0001]本發明公開了一種主控單元分布式控制方法，具體是一種工業採集設備及其控制方法，涉及多機分布式控制以及多機間的自動均衡決策過程的【技術領域】。

【背景技術】
[0002]用於工業環境中，用戶數據採集與控制的工業設備被稱為主控單元。主控單元具備網絡、串行埠、現場總線埠等物理通信鏈路與工業採集控制對象(設備)進行通信並獲取數據、發出控制指令等功能。
[0003]當面向同一採集控制對象(設備)的主控單元多於一臺時，各主控單元會共用同一條物理通信鏈路與採集控制對象(設備)進行數據採集與控制。在此種條件下，就需要多臺主控單元間進行協調控制，避免通信與控制過程中產生衝突。
[0004]因為多臺主控單元共用同一條物理通信鏈路與採集控制對象(設備)進行數據採集與控制時不能有效進行協同控制，導致通信故障而無法實現對該對象(設備)的遠程監視與控制。市場上的主控單元協同大多採用的雙機協同，在多機(兩機以上)協同方面並未充分地積累技術訣窮。
[0005]在通信鏈路處理中，將對於同一採集與控制對象(設備)進行數據採集與控制的多臺主控單元間，定義共同認可的邏輯鏈路為ComLine。
[0006]在通信鏈路處理中，將對於同一採集與控制對象(設備)進行數據採集與控制的每臺主控單元的通信鏈路，定義為LineUnit。意即，同一 ComLine下的多個LineUnit是一組進行協同通信的LineUnit。
[0007]在通信鏈路處理中，將處於主用位置的LineUnit定義為OnlineLineUnit ;將處於備用位置的LineUnit定義為StandbyLineUnit ;處於離線位置的LineUnit定義為OfflineLineUnit。並且該系列狀態是根據LineUnit所處的狀態進行動態邏輯切換的。


【發明內容】

[0008]本發明所要解決的技術問題是:針對現有技術的缺陷，提供一種主控單元分布式控制方法，具體涉及一種工業採集設備和一種用於控制工業採集設備的方法，並且特別地適用於使用微處理器與基於通信的數據採集設備，可同時滿足個人使用或者專業使用。
[0009]本發明為解決上述技術問題採用以下技術方案:
一種主控單元分布式控制方法，所述控制方法依據的系統構架包括複數個主控單元、與主控單元經過通信鏈路相連接的採集對象、設置於主控單元內的協同處理接口以及連接所有協同處理接口的交互總線，所述主控單元和通信鏈路均設置有對應的數字標識符ID ;控制方法包括下述步驟:
步驟一、一個主控單元正常運行時，通過協同處理接口周期性的發布通信鏈路的狀態；
步驟二、其餘主控單元通過協同處理接口接收所有通信鏈路的狀態申告數據報文； 步驟三、對一條確定的通信鏈路，當主控單元在設定的時間閾值內無法接收到其狀態申告報時，則主控單元將該條通信鏈路設置為處於離線位置；
步驟四、主控單元從協同處理接口上收到了通信鏈路的狀態後，根據邏輯鏈路和通信鏈路之間的邏輯關係得出同一條邏輯鏈路下的所有通信鏈路的狀態，包括處於主用位置或者處於備用位置；
步驟五、當主控單元監測到與其相連的通信鏈路處於備用位置，並且，邏輯鏈路中沒有其他的通信鏈路處於主用位置時，則主控單元將其通信鏈路提升為處於主用位置的狀態，同時通過協同處理接口向其他主控單元宣告上述變化；
步驟六、當主控單元監測到與其相連的通信鏈路處於主用位置，並且，邏輯鏈路中存在多於一個其他通信鏈路處於主用位置狀態時，將當前通信鏈路對應的數字標識符ID與其他處於主用位置狀態的通信鏈路對應的數字標識符ID進行比較:
601、當前通信鏈路對應的數字標識符ID大於其他處於主用位置狀態的通信鏈路對應的數字標識符ID，則不進行進一步處理；
602、當前通信鏈路對應的數字標識符ID小於其他處於主用位置狀態的通信鏈路對應的數字標識符ID，則將當前通信鏈路降級為處於備用位置狀態，同時通過協同處理接口向其他主控單元宣告變化後的狀態。
[0010]作為本發明的進一步優選方案，所述交互總線為物理接口，包括網絡、串行埠或者現場總線埠。
[0011]作為本發明的進一步優選方案，所述交互總線按照對等通信方式進行連接。
[0012]作為本發明的進一步優選方案，步驟三中，所述設定的時間閾值大於2倍的通信鏈路狀態申告周期。
[0013]本發明採用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果:本發明可以實現對同一採集對象(設備)的多機協同控制，並且能夠在主控單元故障或單一處理進程故障時，自動切換主用通信鏈路，提高通信過程的可用性。當配合主控單元的協同處理器對物理通信鏈路接口進行控制時，可以解決物理接口的不可多重連接的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發明的多機部署連接圖。
[0015]圖2是本發明的控制過程的狀態迀移圖。

【具體實施方式】
[0016]下面詳細描述本發明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。
[0017]下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步的詳細說明:
由於通信鏈路自身的物理特徵與數據傳輸規範的約束，不存在能夠由通信鏈路本身完成主備用鏈路的自動切換。因此，需要有獨立於通信鏈路的協同處理器(或處理過程)來完成對於鏈路狀態的監測，並指示通信處理控制進程進行切換操作。
[0018]本發明的多機部署連接圖如圖1所示，每臺主控單元均帶有一個協同處理接口，所有相關的主控單元通過協同處理接口連接到共同的交互總線上。該狀態交互總線可採用網絡、串行埠、現場總線埠等物理接口，並按照可對等通信方式進行連接，衝突檢測與解決按該型物理接口的通用處理辦法完成。
[0019]出於識別和衝突後快速仲裁的設計，每一臺主控單元、每一條ComLine、每一個LineUnit均配置有一個全局(全系統)唯一的數字標識符ID。
[0020]本發明的控制過程的狀態迀移圖如圖2所示，在主控單元正常運行時，無論LineUnit是處於Online還是Standby狀態，均會通過協同處理接口周期性向外發布該LineUnit的狀態。而所有主控單元均可通過協同處理接口接收到所有LineUnit的狀態申告數據報文，從而每臺主控單元均能取得所有相關主控單元上的LineUnit的狀態。
[0021]對於一個確定的LineUnit，如果在一段指定的時間(大於2倍的LineUnit狀態申告周期)之內無法接收到該LineUnit的狀態申告報文，則主控單元將該LineUnit置為Offline 狀態。
[0022]當主控單元從協同處理接口上收到了 LineUnit狀態後，就可以根據ComLine和LineUnit之間的邏輯關係獲得，同一 ComLine下的所有LineUnit的狀態以及本機對應LineUnit 在該 ComLine 中的狀態角色(Online 或是 Standby)。
[0023]當主控單元監測到本機LineUnit在ComLine組中處於Standby狀態，而ComLine組中沒有其他任何LineUnit處於Online狀態時，則自動將本機LineUnit提升為Online狀態角色，同時通過協同處理接口向其他主控單元宣告變化。
[0024]當主控單元監測到本機LineUnit在ComLine組中處於Online狀態，而ComLine組中存在多於一個LineUnit處於Online狀態時，若本機LineUnit的ID號小於任一 ComLine組中處於Online狀態的其他LineUnit，則自動將本機LineUnit降級為Standby狀態角色，同時通過協同處理接口向其他主控單元宣告變化後的狀態。
[0025]上面結合附圖對本發明的實施方式作了詳細說明，但是本發明並不限於上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下做出各種變化。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質，在本發明的精神和原則之內，對以上實施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進等，均仍屬於本發明技術方案的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種主控單元分布式控制方法，其特徵在於:所述控制方法依據的系統構架包括複數個主控單元、與主控單元經過通信鏈路相連接的採集對象、設置於主控單元內的協同處理接口以及連接所有協同處理接口的交互總線，所述主控單元和通信鏈路均設置有對應的數字標識符ID ; 控制方法包括下述步驟: 步驟一、一個主控單元正常運行時，通過協同處理接口周期性的發布通信鏈路的狀態； 步驟二、其餘主控單元通過協同處理接口接收所有通信鏈路的狀態申告數據報文； 步驟三、對一條確定的通信鏈路，當主控單元在設定的時間閾值內無法接收到其狀態申告報時，則主控單元將該條通信鏈路設置為處於離線位置； 步驟四、主控單元從協同處理接口上收到了通信鏈路的狀態後，根據邏輯鏈路和通信鏈路之間的邏輯關係得出同一條邏輯鏈路下的所有通信鏈路的狀態，包括處於主用位置或者處於備用位置； 步驟五、當主控單元監測到與其相連的通信鏈路處於備用位置，並且，邏輯鏈路中沒有其他的通信鏈路處於主用位置時，則主控單元將其通信鏈路提升為處於主用位置的狀態，同時通過協同處理接口向其他主控單元宣告上述變化； 步驟六、當主控單元監測到與其相連的通信鏈路處於主用位置，並且，邏輯鏈路中存在多於一個其他通信鏈路處於主用位置狀態時，將當前通信鏈路對應的數字標識符ID與其他處於主用位置狀態的通信鏈路對應的數字標識符ID進行比較: 601、當前通信鏈路對應的數字標識符ID大於其他處於主用位置狀態的通信鏈路對應的數字標識符ID，則不進行進一步處理； 602、當前通信鏈路對應的數字標識符ID小於其他處於主用位置狀態的通信鏈路對應的數字標識符ID，則將當前通信鏈路降級為處於備用位置狀態，同時通過協同處理接口向其他主控單元宣告變化後的狀態。
2.如權利要求1所述的一種主控單元分布式控制方法，其特徵在於:所述交互總線為物理接口，包括網絡、串行埠或者現場總線埠。
3.如權利要求1或2所述的一種主控單元分布式控制方法，其特徵在於:所述交互總線按照對等通信方式進行連接。
4.如權利要求1所述的一種主控單元分布式控制方法，其特徵在於:步驟三中，所述設定的時間閾值大於2倍的通信鏈路狀態申告周期。
【文檔編號】G05B19/418GK104483926SQ201410661292
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月19日 優先權日:2014年11月19日
【發明者】陳鎖柱 申請人:北京國電軟通江蘇科技有限公司