CN104483926A - 一种主控单元分布式控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种主控单元分布式控制方法，采用所述控制方法当多台主控单元(两台及两台以上)进行协同数据采集处理时，通过自动控制决策过程确定首要的采集控制单元。当多台主控单元针对采集控制对象(设备)进行处理时，是以该对象(设备)为单位进行协同控制，从而可达到运行时的负载均衡。当主控制单元故障时，任意一台备控制单元会自动接替其采集控制任务。当冲突发生时，处于次要地位的控制单元会自动降级为备用控制单元。

Description

一种主控单元分布式控制方法
技术领域
本发明公开了一种主控单元分布式控制方法，具体是一种工业采集设备及其控制方法，涉及多机分布式控制以及多机间的自动均衡决策过程的技术领域。
背景技术
用于工业环境中，用户数据采集与控制的工业设备被称为主控单元。主控单元具备网络、串行端口、现场总线端口等物理通信链路与工业采集控制对象(设备)进行通信并获取数据、发出控制指令等功能。
当面向同一采集控制对象(设备)的主控单元多于一台时，各主控单元会共用同一条物理通信链路与采集控制对象(设备)进行数据采集与控制。在此种条件下，就需要多台主控单元间进行协调控制，避免通信与控制过程中产生冲突。
因为多台主控单元共用同一条物理通信链路与采集控制对象(设备)进行数据采集与控制时不能有效进行协同控制，导致通信故障而无法实现对该对象(设备)的远程监视与控制。市场上的主控单元协同大多采用的双机协同，在多机(两机以上)协同方面并未充分地积累技术诀窍。
在通信链路处理中，将对于同一采集与控制对象(设备)进行数据采集与控制的多台主控单元间，定义共同认可的逻辑链路为ComLine。
在通信链路处理中，将对于同一采集与控制对象(设备)进行数据采集与控制的每台主控单元的通信链路，定义为LineUnit。意即，同一ComLine下的多个LineUnit是一组进行协同通信的LineUnit。
在通信链路处理中，将处于主用位置的LineUnit定义为OnlineLineUnit；将处于备用位置的LineUnit定义为StandbyLineUnit；处于离线位置的LineUnit定义为Offline LineUnit。并且该系列状态是根据LineUnit所处的状态进行动态逻辑切换的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种主控单元分布式控制方法,具体涉及一种工业采集设备和一种用于控制工业采集设备的方法，并且特别地适用于使用微处理器与基于通信的数据采集设备，可同时满足个人使用或者专业使用。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种主控单元分布式控制方法，所述控制方法依据的***构架包括复数个主控单元、与主控单元经过通信链路相连接的采集对象、设置于主控单元内的协同处理接口以及连接所有协同处理接口的交互总线，所述主控单元和通信链路均设置有对应的数字标识符ID；
控制方法包括下述步骤：
步骤一、一个主控单元正常运行时，通过协同处理接口周期性的发布通信链路的状态；
步骤二、其余主控单元通过协同处理接口接收所有通信链路的状态申告数据报文；
步骤三、对一条确定的通信链路，当主控单元在设定的时间阈值内无法接收到其状态申告报时，则主控单元将该条通信链路设置为处于离线位置；
步骤四、主控单元从协同处理接口上收到了通信链路的状态后，根据逻辑链路和通信链路之间的逻辑关系得出同一条逻辑链路下的所有通信链路的状态，包括处于主用位置或者处于备用位置；
步骤五、当主控单元监测到与其相连的通信链路处于备用位置，并且，逻辑链路中没有其他的通信链路处于主用位置时，则主控单元将其通信链路提升为处于主用位置的状态，同时通过协同处理接口向其他主控单元宣告上述变化；
步骤六、当主控单元监测到与其相连的通信链路处于主用位置，并且，逻辑链路中存在多于一个其他通信链路处于主用位置状态时，将当前通信链路对应的数字标识符ID与其他处于主用位置状态的通信链路对应的数字标识符ID进行比较：
601、当前通信链路对应的数字标识符ID大于其他处于主用位置状态的通信链路对应的数字标识符ID，则不进行进一步处理；
602、当前通信链路对应的数字标识符ID小于其他处于主用位置状态的通信链路对应的数字标识符ID，则将当前通信链路降级为处于备用位置状态，同时通过协同处理接口向其他主控单元宣告变化后的状态。
作为本发明的进一步优选方案，所述交互总线为物理接口，包括网络、串行端口或者现场总线端口。
作为本发明的进一步优选方案，所述交互总线按照对等通信方式进行连接。
作为本发明的进一步优选方案，步骤三中，所述设定的时间阈值大于2倍的通信链路状态申告周期。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明可以实现对同一采集对象(设备)的多机协同控制，并且能够在主控单元故障或单一处理进程故障时，自动切换主用通信链路，提高通信过程的可用性。当配合主控单元的协同处理器对物理通信链路接口进行控制时，可以解决物理接口的不可多重连接的问题。
附图说明
图1是本发明的多机部署连接图。
图2是本发明的控制过程的状态迁移图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
由于通信链路自身的物理特征与数据传输规范的约束，不存在能够由通信链路本身完成主备用链路的自动切换。因此，需要有独立于通信链路的协同处理器(或处理过程)来完成对于链路状态的监测，并指示通信处理控制进程进行切换操作。
本发明的多机部署连接图如图1所示，每台主控单元均带有一个协同处理接口，所有相关的主控单元通过协同处理接口连接到共同的交互总线上。该状态交互总线可采用网络、串行端口、现场总线端口等物理接口，并按照可对等通信方式进行连接，冲突检测与解决按该型物理接口的通用处理办法完成。
出于识别和冲突后快速仲裁的设计，每一台主控单元、每一条ComLine、每一个LineUnit均配置有一个全局(全***)唯一的数字标识符ID。
本发明的控制过程的状态迁移图如图2所示，在主控单元正常运行时，无论LineUnit是处于Online还是Standby状态，均会通过协同处理接口周期性向外发布该LineUnit的状态。而所有主控单元均可通过协同处理接口接收到所有LineUnit的状态申告数据报文，从而每台主控单元均能取得所有相关主控单元上的LineUnit的状态。
对于一个确定的LineUnit，如果在一段指定的时间(大于2倍的LineUnit状态申告周期)之内无法接收到该LineUnit的状态申告报文，则主控单元将该LineUnit置为Offline状态。
当主控单元从协同处理接口上收到了LineUnit状态后，就可以根据ComLine和LineUnit之间的逻辑关系获得，同一ComLine下的所有LineUnit的状态以及本机对应LineUnit在该ComLine中的状态角色(Online或是Standby)。
当主控单元监测到本机LineUnit在ComLine组中处于Standby状态，而ComLine组中没有其他任何LineUnit处于Online状态时，则自动将本机LineUnit提升为Online状态角色，同时通过协同处理接口向其他主控单元宣告变化。
当主控单元监测到本机LineUnit在ComLine组中处于Online状态，而ComLine组中存在多于一个LineUnit处于Online状态时，若本机LineUnit的ID号小于任一ComLine组中处于Online状态的其他LineUnit，则自动将本机LineUnit降级为Standby状态角色，同时通过协同处理接口向其他主控单元宣告变化后的状态。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种主控单元分布式控制方法，其特征在于：所述控制方法依据的***构架包括复数个主控单元、与主控单元经过通信链路相连接的采集对象、设置于主控单元内的协同处理接口以及连接所有协同处理接口的交互总线，所述主控单元和通信链路均设置有对应的数字标识符ID；
控制方法包括下述步骤：
步骤一、一个主控单元正常运行时，通过协同处理接口周期性的发布通信链路的状态；
步骤二、其余主控单元通过协同处理接口接收所有通信链路的状态申告数据报文；
步骤三、对一条确定的通信链路，当主控单元在设定的时间阈值内无法接收到其状态申告报时，则主控单元将该条通信链路设置为处于离线位置；
步骤四、主控单元从协同处理接口上收到了通信链路的状态后，根据逻辑链路和通信链路之间的逻辑关系得出同一条逻辑链路下的所有通信链路的状态，包括处于主用位置或者处于备用位置；
步骤五、当主控单元监测到与其相连的通信链路处于备用位置，并且，逻辑链路中没有其他的通信链路处于主用位置时，则主控单元将其通信链路提升为处于主用位置的状态，同时通过协同处理接口向其他主控单元宣告上述变化；
步骤六、当主控单元监测到与其相连的通信链路处于主用位置，并且，逻辑链路中存在多于一个其他通信链路处于主用位置状态时，将当前通信链路对应的数字标识符ID与其他处于主用位置状态的通信链路对应的数字标识符ID进行比较：
601、当前通信链路对应的数字标识符ID大于其他处于主用位置状态的通信链路对应的数字标识符ID，则不进行进一步处理；
602、当前通信链路对应的数字标识符ID小于其他处于主用位置状态的通信链路对应的数字标识符ID，则将当前通信链路降级为处于备用位置状态，同时通过协同处理接口向其他主控单元宣告变化后的状态。
2.如权利要求1所述的一种主控单元分布式控制方法，其特征在于：所述交互总线为物理接口，包括网络、串行端口或者现场总线端口。
3.如权利要求1或2所述的一种主控单元分布式控制方法，其特征在于：所述交互总线按照对等通信方式进行连接。
4.如权利要求1所述的一种主控单元分布式控制方法，其特征在于：步骤三中，所述设定的时间阈值大于2倍的通信链路状态申告周期。
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