[发明专利]一种Profibus-DP现场总线冗余控制器

权利要求书

1.一种Profibus-DP现场总线冗余控制器，其特征在于，包括通过底板插槽相连接的结构相同、互为冗余的两个控制器，其中一个为工作控制器，另一个为热备状态的备用控制器；

当任意一块控制器上电后，其IN1发出高电平信号1，通过底板插槽接入另外一块控制器，使其得到信号OUT1＝0，该控制器得知其相对的控制器存在；

两块控制器中任意一块的输出信号：自身状态信号OUT2和自身角色信号OUT3，通过底板插槽分别与另外一块的输入信号：相对状态信号IN2和相对角色信号IN3连接在一起，结合IN1、OUT1提供的相对控制器存在信号，形成由三对条件共同组成的逻辑；

在正确完成工作、备用角色判断之后，在工作过程中工作控制器独立完成通信调度任务，工作控制器向备用控制器备份实时数据，备用控制器接收工作控制器发来的备份数据；

当需要切换时，工作控制器发出自身状态信号OUT2=1的故障信号和自身角色信号OUT3=1的自身为备用的角色信号，交出控制权，自动无扰切换到备用控制器继续完成通信调度任务。

2.如权利要求1所述的Profibus-DP现场总线冗余控制器，其特征在于，所述的两个控制器均包括嵌入式微处理器，以及分别与其相连接的存储器电路、复位电路、接口电路和主备冗余电路；

所述的主备冗余电路包括DPRAM电路和冗余逻辑控制器；

两块控制器的DPRAM电路通过底板插槽上的DPRAM接口相连接，工作控制器将与时间相关的算法功能块数据，实时存储在备用控制器的DPRAM中；

任意一块控制器上电后嵌入式微处理器发出上升沿脉冲IN1信号，通过底板插槽上设置的非门发送OUT1＝0的信号，表示相对控制器存在；冗余逻辑控制器通过控制自身状态信号OUT2和自身角色信号OUT3的发出，并与相对控制器的状态信号IN2和相对角色信号IN3连接在一起。

3.如权利要求2所述的Profibus-DP现场总线冗余控制器，其特征在于，冗余逻辑控制器的逻辑真值的设置为：

本控制器存在否，0：存在，1：不存在；

本控制器状态，0：正常，1：故障；

相对控制器存在否，0：存在，1：不存在；

相对控制器状态，0：正常，1：故障；

相对控制器角色，0：工作控制器，1：备用控制器；

本控制器角色，0：工作控制器，1：备用控制器；

当只插入一块控制器时，强制令即相对控制器故障，相对控制器为备用控制器。

4.如权利要求2所述的Profibus-DP现场总线冗余控制器，其特征在于，冗余逻辑控制器对控制自身状态信号OUT2和自身角色信号OUT3的发出为：

当本控制器上电后，如果本控制器状态为正常，嵌入式微处理器发出低电平，获得输出OUT2=0；并通过译码器向与非门的输入条件1=1；

嵌入式微处理器发出上升沿脉冲至D触发器时钟端，使D触发器输出/Q=0，经过非门后获得与非门的输入条件2=1；

相对控制器角色为备用控制器时，获得与非门的输入条件3=1；

上述三个条件，获得输出OUT3=0，本控制器状态为工作控制器；

当本控制器上电后，如果本控制器状态为故障，嵌入式微处理器无法工作，无法持续发出低电平，获得输出OUT2=1，并通过译码器向与非门的输入条件1=0，获得输出OUT3=1，本控制器状态为备用控制器。

5.如权利要求2所述的Profibus-DP现场总线冗余控制器，其特征在于，所述的嵌入式微处理器运行操作系统、板级驱动程序，实现底层功能；运行存储器电路上的用户应用程序，实现应用层功能。

6.如权利要求2所述的Profibus-DP现场总线冗余控制器，其特征在于，所述的内存电路包括分别与嵌入式微处理器连接的Flash电路和内存电路，Flash电路存储用户应用程序，内存电路用于嵌入式微处理器执行用户应用程序。

7.如权利要求2所述的Profibus-DP现场总线冗余控制器，其特征在于，所述的复位电路采用标准看门狗定时器，在1.6s内WDI端没有收到来自MPU/MCU的触发信号，并且WDI处于非高阻态，则WDO输出变低电平，启动看门狗定时器。

8.如权利要求2所述的Profibus-DP现场总线冗余控制器，其特征在于，所述的接口电路包括：

以太网接口电路，通过冗余以太网接口，与上位计算机通信；

CAN接口电路，通过底板插槽上的冗余CAN接口，与就地I/O控制器件通信；

板控制器由外部5VDC提供总电源，并通过DC/DC直流隔离电路向所有芯片提供工作电源，将外部电源对系统的干扰降至最低。