[发明专利]一种SCADA系统基于线程冗余的通信容错方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力监控系统专业技术领域，涵盖其他工业自动化领域。

背景技术

SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统，涉及到组态软件、数据传输链路、通信设备等。SCADA系统可以对现场运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。

现有技术，为提高SCADA系统通信可靠性，通常采取双/多机冗余、双网冗余等容错技术，在出现服务器故障、进程故障、通信链路故障时，保证SCADA系统与装置(一般为测控、保护单元或通信管理机等)仍然可以正常通信。

双/多机冗余是在SCADA系统中配置两台或两台以上服务器(一般称为主备服务器)，在每台服务器上都运行通信进程，按预先设定的优先顺序进行切换，一般由一台服务器上的进程提供服务，其他服务器上的进程处于备用状态，当正在提供服务的服务器出现进程故障或服务器故障时，其他备用服务器上的进程由备用状态切换到服务状态，保证在故障情况下，系统与测控、保护单元通信仍然正常，从而提高系统的可靠性。

双网冗余是在服务器上安装2个网卡或串口，从而提供2个通信链路，服务器上提供服务的通信进程在2个通信链路上可以进行切换，当正在工作的通信链路出现故障时，通信进程可切换到另一个链路正常工作，保证系统的正常通信。

现有技术中双网冗余缺点：一是由于是进程级的切换机制，通常只有一台服务器上的进程提供服务，其他服务器上的进程处于备用状态，所有通信流量全部集中在一台服务器上；二是无法处理交叉故障，例如当提供服务的服务器发生主网故障，而某台装置发生备网故障，由于服务器和进程运行正常，不会发生切换，因此系统无法实现与备网故障的装置通信；当提供服务的服务器发生备网故障，装置发生主网故障，也同样无法通信。交叉故障示意图参见附图图1说明。

发明内容

针对现有技术中存在的缺点，本发明提出一种基于线程冗余的通信容错方法，通过线程与系统服务管理进程之间的心跳检测、状态通知等交互手段，系统服务管理进程定时检测各冗余线程状态及通信状态，当检测到故障时，系统服务管理进程通知线程进行切换，保证系统与装置的正常通信。

本发明的一种基于线程冗余的通信容错方法，通过线程与系统服务管理进程之间的心跳检测和状态通知交互信息，系统服务管理进程定时检测冗余线程状态和通信状态，当检测到故障时，系统服务管理进程通知线程进行切换，保证系统与装置的正常通信。

SCADA系统基于线程冗余的通信容错方法，具体步骤为：

步骤一、设定SCADA系统线程的冗余切换顺序；

步骤二、系统进行初始化，通过心跳时间间隔t1定时向系统服务管理进程发送心跳检测，系统服务管理进程获得SCADA系统线程状态；

步骤三、系统服务管理进程按步骤一预先设定的线程的冗余切换顺序选择首个状态就绪的线程提供服务；

步骤四、基于故障检测时间间隔t₂，定时根据线程的链路状态对提供服务的线程设置线程通信状态并通知系统服务管理进程；

步骤五、经过间隔时间t₃(t₃＞t₂＞t₁，确保系统服务管理进程检测时能够收到最新线程状态)，系统服务管理进程定时检测各线程状态和线程通信状态，如果发现线程故障或线程通信故障就进行切换，否则，不进行切换，等到下个检测周期再检测各线程状态和线程通信状态。

步骤二具体包括以下步骤：

SCADA系统的各线程以心跳时间间隔t₁(t₁是线程定时向系统服务管理进程发送心跳的时间间隔，t₁主要作用是在线程或进程崩溃时，系统管理进程能很快发现，可以较小以提高切换速度)定时向系统服务管理进程发送心跳，系统服务管理进程收到心跳报文后返回心跳报文进行确认，并设置线程状态为就绪；系统服务管理进程维护步骤一设定的线程冗余切换顺序为序的线程队列，如果超时未收到心跳报文，则设置线程状态为故障。

步骤三具体包括以下步骤：系统服务管理进程按照步骤一设定的线程冗余切换顺序，从线程队列中选择首个状态就绪的线程提供服务，系统服务管理进程向首个状态就绪的线程发出开始服务的信号，线程收到信号后进行确认，并开始提供通信服务。