[发明专利]基于高压变频器的双CPU冗余容错系统及其实现方法

权利要求书

1.一种基于高压变频器的双CPU冗余容错系统，包括主用CPU和备用CPU，其特征在于：所述主用CPU和备用CPU之间通过并行或串行通信实现数据高速并行处理和共享，主用CPU和备用CPU分别通过地址线、数据线、脉冲信号线、复位信号线与FPGA相通信。

2.根据权利要求1所述的基于高压变频器的双CPU冗余容错系统，其特征在于：所述主用CPU和备用CPU分别通过地址线、数据线与一双口RAM相连。

3.根据权利要求1所述的基于高压变频器的双CPU冗余容错系统，其特征在于：所述FPGA与单片RAM通过单独的地址线、数据线相连。

4.根据权利要求1所述的基于高压变频器的双CPU冗余容错系统，其特征在于：所述FPGA内部虚拟有RAM。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的基于高压变频器的双CPU冗余容错系统，其特征在于：所述FPGA包括以下各功能模块：

功率模块控制模块：用于将具有控制权的CPU输出信息转化成功率模块所能接收的驱动控制信号，输出给相应的功率模块；

外部数字量输入模块：用于将外部的数字信号进行转化，通过总线方式传送给多CPU，以便CPU进行相应的处理；

外部数字量输出模块：用于将主CPU输出给FPGA的外部数字量输出控制信息进行转化，再将转化的数字量输出信号输出给外部数字量输出电路；

外部模拟量输入模块将外部的模拟信号进行转化，通过总线方式传送给多CPU，以便CPU进行相应的处理；

外部模拟量输出模块：用于将主CPU输出给FPGA的外部模拟量输出控制信息进行转化，再将转化的模拟量输出信号输出给外部模拟量转化电路；

功率模块故障处理模块：用于将功率模块的故障信号进行转化，通过总线方式传送给多CPU，以便CPU进行相应的处理；

CPU控制权切换和处理模块：将主用和备用CPU的状态脉冲信号采集，确定主用和备用的工作状态，通过控制权判断流程确定是否需要进行主用备用之间的切换，如确定切换，将现有的CPU控制权由主用转为备用，并将主用CPU进行硬件复位，以备下次切换；

通讯管理模块：用于将根据CPU控制权，采用有控制权的CPU通讯通道和外部控制系统进行串行通讯。

6.根据权利要求1所述的基于高压变频器的双CPU冗余容错系统的冗余实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)正常工作时，主用CPU和备用CPU同时通过脉冲信号线给FPGA发送状态脉冲，在初始状态，主用CPU控制权标志信号有效，备用CPU控制权标志信号失效，并实时将过程变量写入同时与主用CPU和备用CPU相连的双口RAM或与FPGA相连的外部RAM或FPGA内部虚拟RAM中，以备切换时恢复正常运行状态用；

2)当主用CPU发生故障时，主用CPU状态脉冲不正常，将控制权交给备用CPU，备用CPU控制权标志信号有效，同时将主用CPU控制权标志信号失效，同时FPGA通过发送主用CPU复位信号，复位主用CPU，使主用CPU恢复到正常的工作状态。

7.根据权利要求6所述的基于高压变频器的双CPU冗余容错系统的冗余实现方法，其特征在于，各CPU的控制权包括PWM输出、外部信号输入输出处理、通讯处理。