[发明专利]一种高可靠性的模拟量冗余输出装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及轨道交通调度领域，尤其是涉及一种高可靠性的模拟量冗余输出装置及方法。

背景技术

在轨道交通行业中，要求系统能够不间断运行，所以要求系统具有非常高的可用性。为了实现高可用性，行业内的系统基本都是采用冗余架构，例如二乘二取二架构或者三取二架构。不管是二乘二取二架构还是三取二架构，原理上都是通过2个或者3个相同的模块同时工作，同时输出来提高系统的可用性。对于通信功能和数字量输出功能进行冗余输出较容易，但是对于模拟量的冗余输出在技术上较复杂，需要严格检测输出状态，同时还需要独立物理切换装置对冗余的模拟量输出进行选择和切换。

在实时系统中，利用独立的物理切换装置来实现冗余量输出管理会面临如下问题：

1、实时性：采用独立的物理切换装置来管理冗余模拟量输出，由于切换装置独立于模拟量输出装置，不共地，所以在检测到故障后再控制继电器进行切换耗时很长，导致系统对外输出不连续；

2、灵活性：由于采用独立装置来管理冗余模拟量输出情况，考虑到成本和便捷性，都是系统级切换，也就是说当一个系统的一路或者几路出现故障，所有输出全部切换到另一个备用系统，无法做到板级热备、板级切换；

3、可靠性：外配冗余切换装置时，切换装置仍然是一个单点，存在单点故障可能性，切换装置的故障可能导致系统的冗余失效，影响运营，造成严重后果；

4、成本：外配冗余切换装置时，为了获得相对高的可靠性，需要采用机电类的元器件，导致成本升高；

经过检索，中国专利公开号为CN202735735U公开了一种有线和无线热备冗余通信的低成本现场测控I/O模块，该实用新型包括模拟量输入接口、开关量I/O接口、A/D转换单元、数字隔离单元、中央处理器、有线通信单元、无线通信单元、D/A转换单元、模拟量输出接口。从机具有I/O接口，可以直接与仪表或者现场执行器相连接，获取仪表的状态或者控制现场设备。同时其有线和无线通信单元可以采用上述的算法实现冗余通信，如此则可以构建一个现场级的双网络冗余通信的测控系统。提高了工业现场监测与控制系统的可靠性。但该发明涉及的是网络冗余通信领域，不符合于本方案的技术要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高可靠性的模拟量冗余输出装置及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高可靠性的模拟量冗余输出装置，其特征在于，该装置包含装置A和装置B，所述的装置A和装置B分别通过系统通信总线与主机连接通信，所述的装置A和装置B互为冗余且完全相同，所述的装置A和装置B中其中一个装置为主装置工作在主输出状态，另一个装置为备用装置工作在备用状态，当所述的主装置故障时会可靠的切换为备用装置，工作在备用状态；原来的备用装置立即切换成主装置继续输出，工作在主输出状态。

优选地，所述的装置A包括电源1模块、电源2模块、CPU_1模块、CPU_2模块、数模转换模块、开关1模块、开关2模块、采集1模块和采集2模块；

所述的CPU_1模块和CPU_2模块分别通过串行总线与主机连接通信，所述的CPU_1模块和CPU_2模块互相连接通信，所述的电源1模块通过CPU_1模块连接数模转换模块，所述的电源2模块通过CPU_2模块连接开关2模块，所述的CPU_1模块通过IO控制线连接开关1模块，所述的数模转换模块通过开关1模块连接开关2模块，所述的采集1模块和采集2模块的采集端分别连接开关2模块的输出接口，所述的采集1模块的输出端连接CPU_1模块，所述的采集2模块的输出端连接CPU_2模块。

优选地，所述的电源1模块和电源2模块、CPU_1模块和CPU_2模块、开关1模块和开关2模块、采集1模块和采集2模块分别相同且隔离独立。

优选地，所述的装置A的开关2模块的输出接口和装置B的开关2模块的输出接口并连到一起实现模拟量冗余输出。

优选地，所述的采集1模块和采集2模块均包括依次连接的放大电路和AD芯片，所述的采集1模块和采集2模块把模拟量输出状态转换成数值分别发送给CPU_1模块和CPU_2模块。

优选地，所述的CPU_1模块能够根据主机命令控制数模转换模块输出模拟量，所述的模拟量根据不同放大电路转换成电压输出或者电流输出。

优选地，所述的开关1模块和开关2模块分别根据CPU_1模块和CPU_2模块的控制决定允许模拟量输出或者关闭模拟量输出。

优选地，所述的数模转换模块为型号：LTC8043F的数模转换模块。