一種三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)的對接裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)的對接裝置及方法，屬于工業(yè)控制【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明通過設(shè)置兩個邏輯處理單元來完成三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)的信號對接，完成在各種故障情況下的邏輯對接，包括三重冗余系統(tǒng)向兩重冗余系統(tǒng)發(fā)送信息的接口邏輯，以及兩重冗余系統(tǒng)向三重冗余系統(tǒng)發(fā)送信息的接口邏輯。使得在大型控制或保護系統(tǒng)中，可以采用兩重冗余與三重冗余的混合冗余設(shè)計，在較少增加成本的情況下提高系統(tǒng)的可靠性。
【專利說明】—種三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)的對接裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)的對接裝置及方法，屬于工業(yè)控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前工業(yè)控制中的冗余方式主要采用兩重冗余，在一些對產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性要求較高的系統(tǒng)中，也采用三重冗余系統(tǒng)。三重冗余系統(tǒng)由三個功能相同的模塊組成。在三個模塊的輸出上加一個表決器。只要三個模塊中的任何兩個的輸出一致，表決器的輸出就是該兩個模塊的輸出的“與”函數(shù)。三個模塊即使有一個或兩個發(fā)生故障，整個系統(tǒng)也可以正常工作。三重冗余系統(tǒng)的冗余程度和可靠性明顯高于兩重冗余系統(tǒng)，但是造價也比兩重冗余系統(tǒng)高出50%。在一般的控制系統(tǒng)中，如果采用兩重冗余方式，則所有裝置都設(shè)計為兩套，如果采用三重冗余方式，則所有裝置都設(shè)計為三套。在單純采用兩重冗余系統(tǒng)或者三重冗余系統(tǒng)中，冗余通道是一對一的，不存在接口問題。在復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，通常會考慮將核心子系統(tǒng)或者容易發(fā)生故障的子系統(tǒng)設(shè)計為三重冗余系統(tǒng)，一般子系統(tǒng)設(shè)計為兩重冗余系統(tǒng)，這樣既提高了系統(tǒng)的可靠性，也在一定程度上降低了系統(tǒng)的成本，在同時采用三重冗余和兩重冗余的系統(tǒng)中，就存在三冗余系統(tǒng)與兩冗余系統(tǒng)的信號對接問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)的對接裝置及方法，以解決目前同時采用三重冗余和兩重冗余的系統(tǒng)中，存在三冗余系統(tǒng)與兩冗余系統(tǒng)的信號對接問題。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)的對接裝置，該裝置包括三重冗余系統(tǒng)、兩個邏輯處理單元和兩重冗余系統(tǒng)，三重冗余系統(tǒng)和兩重冗余系統(tǒng)都分別與兩個邏輯處理單元相連接，兩個邏輯處理單元之間相互連接，兩個邏輯處理單元中都設(shè)置有狀態(tài)采集模塊和邏輯判斷模塊，狀態(tài)采集模塊用于采集三重冗余系統(tǒng)和兩重冗余系統(tǒng)的運行狀態(tài)；邏輯判斷模塊用于實現(xiàn)三重冗余系統(tǒng)和兩重冗余系統(tǒng)相互對接，其實現(xiàn)過程為:
[0005]根據(jù)狀態(tài)采集模塊采集到的信息，判斷三重冗余系統(tǒng)和兩重冗余系統(tǒng)的狀態(tài)；
[0006]如果輸出設(shè)備為三重冗余系統(tǒng)，則根據(jù)狀態(tài)采集模塊采集到三重冗余系統(tǒng)的運行狀態(tài)判斷三重冗余系統(tǒng)是否發(fā)生故障，如果沒有，則三重冗余系統(tǒng)的輸出采用“3取2”輸出邏輯作為兩重冗余系統(tǒng)的輸入，三重冗余系統(tǒng)中有一個系統(tǒng)發(fā)生故障，則采用“2取I”輸出邏輯作為兩重冗余系統(tǒng)的輸入，三重冗余系統(tǒng)中有兩個系統(tǒng)發(fā)生故障，則采用“I取I”輸出邏輯兩重冗余系統(tǒng)的輸入；
[0007]如果輸出設(shè)備為兩重冗余系統(tǒng)，則根據(jù)狀態(tài)采集模塊采集到兩重冗余系統(tǒng)的運行狀態(tài)判斷誰是主運行系統(tǒng)，將兩重冗余系統(tǒng)中主運行系統(tǒng)中輸出作為該兩重冗余系統(tǒng)的輸出，即作為三重冗余系統(tǒng)的輸入。[0008]所述三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)是交叉冗余的，即任何一個兩重冗余系統(tǒng)的控制裝置損壞、任何一個邏輯處理單元損壞，或者任何一個或兩個三重冗余系統(tǒng)的控制裝置損壞，都不影響整個控制系統(tǒng)的正常運行。
[0009]所述的兩個邏輯處理單元之間互相知道對方的工作狀態(tài)，避免沖突，同時，在其中一個邏輯處理單元故障時，通過切換主運行和備運行單元的狀態(tài)，可以保證系統(tǒng)正常。
[0010]所述兩重冗余系統(tǒng)中的主運行系統(tǒng)故障時，備運行系統(tǒng)轉(zhuǎn)為主運行系統(tǒng)運行。
[0011]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題還提供了一種三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)的對接方法，該對接方法的步驟如下:
[0012]I).采集三重冗余系統(tǒng)和兩重冗余系統(tǒng)的運行狀態(tài)，判斷三重冗余系統(tǒng)和兩重冗余系統(tǒng)中誰是輸出設(shè)備；
[0013]2).如果輸出設(shè)備為三重冗余系統(tǒng)，則根據(jù)采集到三重冗余系統(tǒng)的運行狀態(tài)判斷三重冗余系統(tǒng)是否發(fā)生故障，如果沒有，則三重冗余系統(tǒng)的輸出采用“3取2”輸出邏輯作為兩重冗余系統(tǒng)的輸入，三重冗余系統(tǒng)中有一個系統(tǒng)發(fā)生故障，則采用“2取I”輸出邏輯作為兩重冗余系統(tǒng)的輸入，三重冗余系統(tǒng)中有兩個系統(tǒng)發(fā)生故障，則采用“I取I”輸出邏輯兩重冗余系統(tǒng)的輸入；
[0014]3)如果輸出設(shè)備為兩重冗余系統(tǒng)，則根據(jù)采集到兩重冗余系統(tǒng)的運行狀態(tài)判斷誰是主運行系統(tǒng)，將兩重冗余系統(tǒng)中主運行系統(tǒng)中輸出作為該兩重冗余系統(tǒng)的輸出，即作為三重冗余系統(tǒng)的輸入。
[0015]所述的步驟2)中“3取2”輸出邏輯是指輸出為三重冗余系統(tǒng)的輸出中至少2個相同的輸出值。
[0016]所述的步驟2)中“2取I”輸出邏輯指的是故障系統(tǒng)退出運行，其輸出不參與輸出表決，兩個正常運行的系統(tǒng)輸出相同時，則采用這個相同的輸出值作為三重冗余系統(tǒng)的輸出，兩個正常運行的系統(tǒng)輸出不同時，采用優(yōu)先級較高系統(tǒng)的輸出作為三重冗余系統(tǒng)的輸出。
[0017]所述的步驟2)中“I取I”輸出邏輯指的是正常系統(tǒng)的輸出作為三重系統(tǒng)的輸出。
[0018]所述的步驟3)中當(dāng)兩重冗余系統(tǒng)中的主運行系統(tǒng)故障時，備運行系統(tǒng)轉(zhuǎn)為主運行系統(tǒng)運行。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過設(shè)置兩個邏輯處理單元來完成三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)的信號對接，完成在各種故障情況下的邏輯對接，包括三重冗余系統(tǒng)向兩重冗余系統(tǒng)發(fā)送信息的接口邏輯，以及兩重冗余系統(tǒng)向三重冗余系統(tǒng)發(fā)送信息的接口邏輯。使得在大型控制或保護系統(tǒng)中，可以采用兩重冗余與三重冗余的混合冗余設(shè)計，在較少增加成本的情況下提高系統(tǒng)的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)的接口示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的說明。
[0022]本發(fā)明的一種三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)的對接裝置的實施例[0023]如圖1所示，三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)的對接裝置包括接口邏輯處理單元a、接口邏輯處理單元b、系統(tǒng)A和系統(tǒng)B組成兩重冗余系統(tǒng)、系統(tǒng)1、系統(tǒng)2和系統(tǒng)3組成三重冗余系統(tǒng)。接口邏輯單元a和接口邏輯單元b中都分別設(shè)置有狀態(tài)采集模塊和邏輯判斷模塊，兩重冗余系統(tǒng)中的系統(tǒng)A和系統(tǒng)B以及三重冗余系統(tǒng)中的系統(tǒng)1、系統(tǒng)2和系統(tǒng)3都分別與接口邏輯單元a和接口邏輯單元b相連，接口邏輯單元a和接口邏輯單元b之間相互連接，En A是系統(tǒng)A運行狀態(tài)信號，En B是系統(tǒng)B運行狀態(tài)信號，運行狀態(tài)包括系統(tǒng)A和系統(tǒng)B是否發(fā)生故障，哪個是主運行，哪個是備運行，En A和En B分別用于把系統(tǒng)A和B的運行狀態(tài)傳送給邏輯處理單元；Channel A是系統(tǒng)A與兩個接口邏輯處理單元的信號傳遞通道，Channel B是系統(tǒng)B與兩個接口邏輯處理單元的信號傳遞通道，Enl是系統(tǒng)I運行狀態(tài)信號，En2是系統(tǒng)2運行狀態(tài)信號，En3是系統(tǒng)3運行狀態(tài)信號，En1-3用來向兩個接口邏輯處理單元傳送系統(tǒng)1-3的運行狀態(tài)；Channell是系統(tǒng)I與接口邏輯處理單元信號傳遞通道，Channel2是系統(tǒng)2與接口邏輯處理單元信號傳遞通道，Channel3是系統(tǒng)3與接口邏輯處理單元信號傳遞通道。Status a是接口邏輯處理單元a發(fā)給接口邏輯處理單元b的信號，Status b是接口邏輯處理單元b發(fā)給接口邏輯處理單元a的信號，使得接口邏輯處理單元a和接口邏輯處理單元b互相知道對方的工作狀態(tài)，避免沖突，同時，在其中一個接口邏輯處理單元故障時，通過切換主運行和備運行單元的狀態(tài)，可以保證系統(tǒng)正常。
[0024]系統(tǒng)A和B既可以通過接口邏輯處理單元I也可以通過接口邏輯處理單元2來連接系統(tǒng)1-3。通過系統(tǒng)A和B發(fā)出的EA和EB信號，接口邏輯處理單元可以知道系統(tǒng)A和B的運行狀態(tài)，當(dāng)主運行系統(tǒng)故障時，備運行系統(tǒng)轉(zhuǎn)為主運行運行。表I是系統(tǒng)1-3都正常，系統(tǒng)A為主運行時的信號邏輯，如表I所示，如果系統(tǒng)1-3都正常，三重冗余系統(tǒng)的輸出采用“3取2”輸出邏輯，輸出為系統(tǒng)1-3的輸出中至少2個相同的輸出值，該值作為系統(tǒng)A和B的輸入。表2是系統(tǒng)I故障，系統(tǒng)2、3正常，系統(tǒng)B為主運行時信號邏輯，如表2所示，三重冗余系統(tǒng)中有一個系統(tǒng)發(fā)生故障，則采用“2取I”輸出邏輯:故障系統(tǒng)退出運行，其輸出不參與輸出表決；兩個正常運行的系統(tǒng)輸出相同時，則采用這個相同的輸出值作為三重冗余系統(tǒng)的輸出；兩個正常運行的系統(tǒng)輸出不同時，采用優(yōu)先級較高系統(tǒng)的輸出作為三重冗余系統(tǒng)的輸出。設(shè)直系統(tǒng)優(yōu)先級順序為:系統(tǒng)I〉系統(tǒng)2>系統(tǒng)3。表3是系統(tǒng)1、2故障，系統(tǒng)3正常，系統(tǒng)A為主運行時信號邏輯圖，如表2所示，三重系統(tǒng)中有兩個系統(tǒng)故障，只有一個系統(tǒng)正常運行時，采用“I取I”輸出邏輯，正常系統(tǒng)的輸出即為三重系統(tǒng)的輸出，圖中系統(tǒng)3的輸出即為系統(tǒng)A和B的輸入。兩重系統(tǒng)中，主運行系統(tǒng)的輸出即為兩重系統(tǒng)的輸出，作為三重系統(tǒng)1-3的輸入。
[0025]表I系統(tǒng)1-3都正常，系統(tǒng)A為主運行時的信號邏輯表
[0026]
【權(quán)利要求】
1.一種三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)的對接裝置，其特征在于:該裝置包括三重冗余系統(tǒng)、兩個邏輯處理單元和兩重冗余系統(tǒng)，三重冗余系統(tǒng)和兩重冗余系統(tǒng)都分別與兩個邏輯處理單元相連接，兩個邏輯處理單元之間相互連接，兩個邏輯處理單元中都設(shè)置有狀態(tài)采集模塊和邏輯判斷模塊，狀態(tài)采集模塊用于采集三重冗余系統(tǒng)和兩重冗余系統(tǒng)的運行狀態(tài)；邏輯判斷模塊用于實現(xiàn)三重冗余系統(tǒng)和兩重冗余系統(tǒng)相互對接，其實現(xiàn)過程為: 根據(jù)狀態(tài)采集模塊采集到的信息，判斷三重冗余系統(tǒng)和兩重冗余系統(tǒng)的狀態(tài)； 如果輸出設(shè)備為三重冗余系統(tǒng)，則根據(jù)狀態(tài)采集模塊采集到三重冗余系統(tǒng)的運行狀態(tài)判斷三重冗余系統(tǒng)是否發(fā)生故障，如果沒有，則三重冗余系統(tǒng)的輸出采用“3取2”輸出邏輯作為兩重冗余系統(tǒng)的輸入，三重冗余系統(tǒng)中有一個系統(tǒng)發(fā)生故障，則采用“2取I”輸出邏輯作為兩重冗余系統(tǒng)的輸入，三重冗余系統(tǒng)中有兩個系統(tǒng)發(fā)生故障，則采用“I取I”輸出邏輯兩重冗余系統(tǒng)的輸入； 如果輸出設(shè)備為兩重冗余系統(tǒng)，則根據(jù)狀態(tài)采集模塊采集到兩重冗余系統(tǒng)的運行狀態(tài)判斷誰是主運行系統(tǒng)，將兩重冗余系統(tǒng)中主運行系統(tǒng)中輸出作為該兩重冗余系統(tǒng)的輸出，即作為三重冗余系統(tǒng)的輸入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)的對接裝置，其特征在于:所述三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)是交叉冗余的，即任何一個兩重冗余系統(tǒng)的控制裝置損壞、任何一個邏輯處理單元損壞，或者任何一個或兩個三重冗余系統(tǒng)的控制裝置損壞，都不影響整個控制系統(tǒng)的正常運行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)的對接裝置，其特征在于:所述的兩個邏輯處理 單元之間互相知道對方的工作狀態(tài)，避免沖突，同時，在其中一個邏輯處理單元故障時，通過切換主運行和備運行單元的狀態(tài)，可以保證系統(tǒng)正常。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)的對接裝置，其特征在于:所述兩重冗余系統(tǒng)中的主運行系統(tǒng)故障時，備運行系統(tǒng)轉(zhuǎn)為主運行系統(tǒng)運行。
5.—種三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)的對接方法，其特征在于:該對接方法的步驟如下: 0.采集三重冗余系統(tǒng)和兩重冗余系統(tǒng)的運行狀態(tài)，判斷三重冗余系統(tǒng)和兩重冗余系統(tǒng)中誰是輸出設(shè)備； 2).如果輸出設(shè)備為三重冗余系統(tǒng)，則根據(jù)采集到三重冗余系統(tǒng)的運行狀態(tài)判斷三重冗余系統(tǒng)是否發(fā)生故障，如果沒有，則三重冗余系統(tǒng)的輸出采用“3取2”輸出邏輯作為兩重冗余系統(tǒng)的輸入，三重冗余系統(tǒng)中有一個系統(tǒng)發(fā)生故障，則采用“2取I”輸出邏輯作為兩重冗余系統(tǒng)的輸入，三重冗余系統(tǒng)中有兩個系統(tǒng)發(fā)生故障，則采用“I取I”輸出邏輯兩重冗余系統(tǒng)的輸入； 3)如果輸出設(shè)備為兩重冗余系統(tǒng)，則根據(jù)采集到兩重冗余系統(tǒng)的運行狀態(tài)判斷誰是主運行系統(tǒng)，將兩重冗余系統(tǒng)中主運行系統(tǒng)中輸出作為該兩重冗余系統(tǒng)的輸出，即作為三重冗余系統(tǒng)的輸入。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)的對接方法，其特征在于:所述的步驟2)中“3取2”輸出邏輯是指輸出為三重冗余系統(tǒng)的輸出中至少2個相同的輸出值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)的對接方法，其特征在于:所述的步驟2)中“2取I”輸出邏輯指的是故障系統(tǒng)退出運行，其輸出不參與輸出表決，兩個正常運行的系統(tǒng)輸出相同時，則采用這個相同的輸出值作為三重冗余系統(tǒng)的輸出，兩個正常運行的系統(tǒng)輸出不同時，采用優(yōu)先級較高系統(tǒng)的輸出作為三重冗余系統(tǒng)的輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)的對接方法，其特征在于:所述的步驟2)中“I取I”輸出邏輯指的是正常系統(tǒng)的輸出作為三重系統(tǒng)的輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三重冗余系統(tǒng)與兩重冗余系統(tǒng)的對接方法，其特征在于:所述的步驟3)中當(dāng)兩重 冗余系統(tǒng)中的主運行系統(tǒng)故障時，備運行系統(tǒng)轉(zhuǎn)為主運行系統(tǒng)運行。
【文檔編號】G05B9/03GK104007657SQ201310680979
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】姚為正, 胡四全, 吉攀攀, 俎立峰, 何虎 申請人:許繼集團有限公司