[发明专利]设备控制系统及其冗余控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及精密空调控制领域，尤其涉及一种采用MODBUS协议（串行通信协议）的设备控制系统以及冗余控制方法。

背景技术

以往的冗余系统主要有两种实现方式，一种是硬件冗余，需要购买特定品牌的冗余模块来实现，成本较昂贵。一种是通过软件实现双机热备，通过专门的总线通信，一台作为主控可编程逻辑控制器( Programmable logic controller, PLC，以下简称为PLC控制器)控制整个系统的运行，一台作为备用PLC控制器用于监视系统的状态。目前市场上可以实现热备功能的控制器一般都是针对某特定行业的专业控制器或者中大型控制器。但是一般软件冗余实现也只能实现双机热备，即当主控PLC控制器故障不工作的时候，备用PLC控制器担负起主控的责任，并提示操作人员更换模块，即只能实现主——备之间调换，如若工业现场要求多台控制设备间实现主——从调换，主——备调换，从——备调换，将无法实现。综合以上两种冗余实现方法，需要额外增加特定模块，或者基于特定通讯协议下完成，软件冗余实现的功能又不强。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种设备控制系统及其冗余控制方法，不仅可以实现多台控制设备的主站——从站——备用站冗余控制，而且可以节约成本，不局限于特定厂牌的通讯协议。

为实现上述的目的，本发明采用下述技术方案：

一种设备控制系统，其特征在于，包括以下单元：

一监控单元和至少三个控制单元；

所述监控单元分别与所述控制单元连接，用于集中管理并监控控制单元的状态；

所述控制单元，用于控制与所述控制单元连接的外部设备；

其中所述控制单元中至少有一控制单元为主用控制单元，用于控制所述外部设备的动作和整个系统运行；所述控制单元中至少有一控制单元为从用控制单元，用于控制所述外部设备的动作以及接收所述主用控制单元的命令；所述控制单元中至少有一控制单元为备用控制单元，用于暂时不控制所述外部设备的动作，当所述主用控制单元和从用控制单元中任意一控制单元发生故障，所述备用控制单元转换角色，负责主用控制单元或从用控制单元的功能。

进一步，所述的设备控制系统中的所述控制单元包括一个或多个可编程逻辑控制器和一操作器；所述一操作器，通过RS232通讯协议与可编程逻辑控制器连接，用于对所述可编程逻辑控制器接收、发送指令；所述可编程逻辑控制器，用于控制与所述可编程逻辑控制器连接的外部设备。

进一步，所述多个可编程逻辑控制器依次直连。

进一步，所述控制单元的数目为三至八；每一控制单元中可编程逻辑控制器的数目为一至五个。

进一步，所述从用控制单元中每一可编程逻辑控制器的接口设备波特率、通讯格式与所述主用控制单元中可编程逻辑控制器相同，所述可编程逻辑控制器支持ASCII与RTU（Remote Terminal Units，远程终端单元）模式。

进一步，所述从用控制单元中每一可编程逻辑控制器的站号与所述主用控制单元中每一可编程逻辑控制器的站号具有唯一性；所述从用控制单元中每一可编程逻辑控制器的站号由所述主用控制单元链接指定起始。

一种冗余控制的方法，采用所述的设备控制系统，包括以下步骤：

（a）在设备控制系统中，控制单元各自独立设置为主用控制单元、从用控制单元和备用控制单元中任意一种；

（b）在设定的时间内对所述控制单元进行轮询检查；

（c）当控制单元中一个故障，对所述故障的控制单元进行判断；若故障的控制单元为主用控制单元，则执行步骤（d）；若故障的控制单元为从用控制单元，则执行步骤（f）；若故障的控制单元为备用控制单元，则备用控制单元检修，执行结束；

（d）将从用控制单元设置为主用控制单元，备用控制单元设置为从用控制单元；

（e）故障的主用控制单元等待检修，修好后并设置为备用控制单元；

（f）备用控制单元设置为从用控制单元，主用控制单元设置保持不变；

（g）故障的从用控制单元等待检修，修好后并设置为备用控制单元。

进一步，在由步骤（c）执行步骤（d）的过程中，在执行步骤(d)之前进一步包括以下步骤：

（c1）对所述故障的控制单元进一步判断，若发现还存在至少有一个从用控制单元也故障，则执行步骤（c2），若未发现从用控制单元故障，则执行步骤（d）；

（c2）将备用控制单元设置为主用控制单元，并继续执行步骤（c3）；