[发明专利]用于在分布式I/O系统中实现冗余网络接口模块的方法和系统

说明书

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无 

技术领域

本发明一般涉及工业自动化网络中的分布式I/O系统。更具体地，本发明涉及用于在分布式I/O系统中的单底板总线上实现冗余备用主网络接口模块的方法和系统。 

背景 

可编程控制器例如可编程逻辑控制器（PLC）可用于监控来自各种输入点（即，输入传感器）的输入信号，输入信号报告在控制过程中出现的事件和条件。例如，PLC可监控这样的输入条件例如电机速度、温度、压力、容积流量等。PLC具有储存在其存储器内指示PLC在遇到特定的输入信号或条件时采取什么行动的控制程序。响应于由输入传感器提供的这些输入信号，PLC获取并产生输出信号，其被传送以通过各种输出设备例如执行器和继电器的LC输出点来控制过程。例如，输出信号可由PLC提供以使输送机加速或减速、旋转机器人手臂、打开或关闭继电器、升高或降低温度以及许多其他可能的控制功能。 

上面提到的输入点和输出点通常分别与输入模块和输出模块相关联。输入和输出模块在本文统称为“I/O模块”。本领域的技术人员可选地将这样的I/O模块称为“I/O卡”或“I/O板”。I/O模块通常适于插入位于底板或由PLC提供的其他附接系统上的相应的插槽中。插槽通过使插入插槽的任何I/O模块耦合到中央处理单元（CPU）的主总线来耦合在一起。CPU 本身可以位于卡上，该卡适于插入PLC的底板上的专用插槽中。 

在许多控制系统中，PLC被布置在主/从网络中，主/从网络包括主PLC和可以包括其它PLC或设备的多个远程从单元。在这种类型的网络中，主PLC控制其自己的I/O连接点并且也控制远程从单元的相应的I/O连接点。来自主PLC的控制命令从数据获取，该数据从远程从单元获得，该数据从连接到每个远程从单元的I/O模块获得。 

为满足机器制造商和用户的需求，自动化架构已被分散或分布，同时给予与集中式系统可比较的性能。例如，ADVANTYS^TM STB分布式I/O系统是开放式模块化输入/输出系统，它使设计由主控制器通过通信网络如以太网/IP现场总线协议管理的自动化孤立系统变成可能。ADVANTYS STB分布式I/O系统是马萨诸塞州的North Andover的One High Street的施耐德自动化公司的产品。（ADVANTYS是施耐德电气公司的商标。） 

通常靠近机器安装的这些自动化孤立系统有助于减少传感器和执行器的时间和布线成本，同时提高系统的可用性。孤立部件是装配在一个或多个DIN轨道（即，标准化轨道）上的电子模块。称为段的这些模块集群将底板总线从每个孤立系统的开端部分运送到末端。孤立总线向兼容模块提供配电、信号检测和电源管理。 

自动化孤立系统可以包括一个或多个段，这些段包括网络接口模块（NIM）、配电模块（PDM）以及诸如I/O模块、总线扩展模块、孤立总线终端和孤立总线扩展的各种架构的额外模块。 

孤立系统通常使用用户接口来配置。NIM负责向I/O模块分配地址并维持I/O模块的过程映像。NIM和I/O模块都可以在I/O模块中参于基于它们的相对物理位置使用自动寻址协议自动获得它们的地址。NIM负责维持I/O模块的过程映像，这基于I/O模块的地址。 

NIM也代表在单总线上实现的分布式孤立系统上的单个故障点。如果NIM出故障或需要被拆除和更换，则与NIM相关联的所有I/O模块停止工作，作为结果，由I/O模块控制的任何自动化部件本质上被断开。在诸如工业自动化系统的网络中，可靠性是至关重要的。例如，在工厂中，如果 I/O孤立系统作为NIM故障的结果而变得不运转，则生产线将停止并且设备可能被损坏。在这样的环境中，有故障的NIM的恢复必须是自动且透明的。 

因此，需要一种为在单总线分布式I/O系统上的NIM提供自动恢复的方法，NIM可以对网络上的I/O模块透明地接管对孤立系统的控制。 

发明概述 

本文描述的发明提供了用于在分布式I/O系统中的单总线底板网络上实现冗余NIM作为总线主控器的方法和系统。根据本发明的一个实施方式，第一NIM初始化为主要主控NIM以及第二NIM初始化为从属主控NIM。所述从属NIM在备用模式下保持在所述总线上并维持与主要NIM的配置文件连续同步的配置文件。因此，如果所述主要NIM放弃控制、出故障或必须脱机，则对正被控制的I/O模块透明地，所述从属NIM可以立即接管对所述系统的主控权，即“无扰切换”。