[发明专利]一种基于MAC的PLC双机冗余方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及工业控制自动化技术领域，尤其涉及一种基于MAC的PLC双机冗余方法及系统。

背景技术

可编程逻辑控制器(PLC)在工业控制自动化领域有着及其重要的作用，特别是在控制工艺流程比较复杂、被控对象种类数量较多的过程控制系统中，以通用PLC为核心搭建控制系统比专用控制器方式具有更强的灵活性、适用性和扩展性。PLC作为控制系统的核心控制单元，其可靠性直接关系到整个控制系统的安全性和稳定性，因此为了提高控制系统的健壮性，首先要提高PLC的健壮性，而在提升PLC本身健壮性的同时，引入PLC双机冗余机制可以极大地改善控制系统的整体可靠性。相比于单纯提升PLC本身可靠性的方式，PLC双机冗余方式可以达到若主PLC异常故障、则备PLC接管整个控制系统、并无扰继续运行控制逻辑的目标，从而使整个控制系统最大限度地消除异常故障的影响，将控制系统的可用性提高了一个数量级。

目前在控制系统中PLC双机冗余技术主要有基于PLC站间通信的软冗余技术和基于专用冗余通信模块的硬冗余技术。前者需要用户编写带有冗余功能的控制逻辑，并全程参与冗余的故障诊断判决和状态切换，对用户的要求较高，且由于没有专用的冗余通信通道，冗余的数据同步和状态切换带有很大的滞后性。基于专用冗余通信模块的硬冗余技术具有专用的冗余通信通道，可以有效地提升数据同步和状态切换的实时性，但是其成本较高、且不易于维护，只能应用到一些投入成本较高、对可靠性极为敏感的控制系统之中，这极大地限制了这种冗余技术的应用和普及。

为了克服PLC软冗余方式中用户工程和冗余技术的紧耦合和冗余处理迟滞问题，以及硬冗余技术中成本高、维护困难的问题，需要开发一种摆脱专用冗余通信模块限制的PLC双机冗余技术，无需用户参与冗余数据同步、故障诊断判决和状态切换，灵活地实现高可靠、高健壮性的PLC双机冗余功能，降低PLC双机冗余控制系统的构建成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于MAC的PLC双机冗余方法及系统，采用MAC作为冗余通信收发器的方式，由完全相同的冗余主机和冗余备机组成双机冗余系统。冗余系统无需专用的冗余通信模块，也无需使用高层级以太网协议栈；冗余系统提供完全独立于用户逻辑的冗余通信、故障诊断判决和状态切换机制，无需用户参与冗余系统具体实现，对用户水平没有较高的要求；面向工业控制自动化系统的高可靠应用需求，能够提供便捷、灵活、高效、低成本、易于维护的PLC双机冗余功能。

为达到上述目的，根据发明的一方面，提出了一种基于MAC的PLC双机冗余方法，所述PLC双机冗余方法的双方为冗余主机和冗余备机，冗余双方内部均包含MAC控制器芯片作为冗余通信的收发器，所述PLC双机冗余的双方搭载独立于用户逻辑的故障诊断判决和主备机切换机制，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，建立所述PLC双机冗余双方之间的冗余通信信道；

步骤2，所述PLC双机冗余双方利用建立的冗余通信信道同步冗余配置；

步骤3，所述PLC双机冗余双方通过收到的对方冗余配置信息，确定所述双方的主备关系，并分别以主机工作模式或备机工作模式初始化系统；

步骤4，所述PLC双机冗余双方确定主备关系并以相应的工作模式初始化成功后，所述冗余主机以主机工作模式运行，所述冗余备机以备机工作模式运行。

其中，所述步骤1的最主要特征是冗余双方控制器都带有两个专门用于冗余通信的MAC，分别为MAC0和MAC1，MAC0和MAC1的MAC地址不一样，但是所有冗余控制器的MAC0都设为同样的MAC地址，所有冗余控制器的MAC1都设为同样的MAC地址，所述双方的冗余通信物理连接采用交叉相连方式，即一个控制器的MAC0连另一个控制器的MAC1，无需路由器或交换机参与组网；MAC直接用作冗余通信的数据收发器使用，无需更上层的以太网协议栈参与通信。