一种基于冗余控制系统的无线网络控制连接方法与流程

1.本发明涉及自动化通信领域，具体涉及一种基于冗余控制系统的无线网络控制连接方法。


背景技术：

2.冗余通常指通过多重备份来增加系统的可靠性，传统冗余是指在系统原有的部件基础上额外增加一份同等类似部件作为备份，该备份可以是静态备份，也可以是动态备份，该冗余部件可以是系统一级的，也可以是功能部件级的，还可以是逻辑部件一级的，设置原则是根据系统的容错要求，性能价格等方面综合评价而定。
3.传统的冗余方式虽然解决了系统运行故障时备份问题，但由于传统冗余传输方式采用的是有线连接方式的冗余，在进行建设时需要投入大量的光纤成本，并且由于有线连接不灵活，导致设备数据只能单向传输，本发明通过无线网络方式取代有线进行传输，降低系统建设成本。进一步解决传统网络传输存在的低时延问题，导致无线网络不稳定，从而导致设备在切换时无法实现即时切换，从而影响系统运行。基于上述问题本发明提供了基于冗余控制系统的无线网络控制连接方法，提高系统运行稳定性，帮助提升企业生产运行效率。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：提供双链路备份冗余，实现链路中断时毫秒级备份切换，保证系统运行稳定性，通过无线网络远程传输，实现控制系统对下挂设备的远程控制。
5.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于冗余控制系统的无线网络控制连接方法，包括以下步骤：s1. 控制层plc设备与控制层网关连接，控制层plc设备发出的指令通过控制层网关进行传输；控制层plc冗余设备与控制层冗余网关连接，将指令通过控制层冗余网关进行传输；s2.控制层网关和控制层冗余网关与多级设备层网关均相连接，控制层网关和控制层冗余网关与多级设备层网关之间通过5g链路或wifi6链路进行数据或指令的传输；s3. 多级设备层网关将接收到的指令传输给对应的连接端子执行控制层plc设备向发出的指令；s4.当设备层网关具有多个连接端子与设备相连时，与设备相连接的设备层网关均与控制层网关通过5g链路或wifi6链路连接；s5. 在s2和s4步骤中设备层网关通过5g链路与控制层网关或控制层冗余网关相连接，此时5g链路通道打开，数据通过5g网络通道进行传输；s6.在s5步骤中， 5g链路通道出现故障或延迟时，自动切换至wifi6备份链路进行联网。
6.更进一步地，在所述的s1步骤中，控制层plc设备与控制层plc冗余设备互为冗余备份，控制层网关与控制层冗余网关互为冗余备份。
7.更进一步地，系统在运行过程中，当控制层plc设备发生故障无法运行时，系统自动切换至控制层plc冗余设备，与控制层plc设备相连接的控制层网关则自动切换到与控制层plc冗余设备相连接的控制层冗余网关。
8.更进一步地，控制层plc设备与控制层plc冗余设备之间的备份方法为：控制层plc设备与控制层plc冗余设备之间通过第一网关与第三网关，第二网关和第三网关之间进行二层冗余；第一网关与第二网关之间互为冗余与现有技术相比，本发明的优点是适用于所有自动化及设备冗余系统，可广泛用于航空、交通、电力、生产制造等各类领域，具有非常广阔的应用前景，采用基于5g网关的系统冗余方式，该冗余方式通过双设备、双链路备份冗余，实现链路中断时毫秒级备份切换，保证系统运行稳定性，同时，通过5g网络远程传输，实现控制系统对下挂设备的远程控制。能保证设备连接中断时切换至备份设备上，保证系统运行稳定性；能保证该系统任意时刻都处于联网状态，当前5g网络和wifi6网络均可保证系统联网稳定运行；该系统可以实现plc远程控制i/o或其他相关设备，达到真正的远程控制；该系统可以实现当主plc故障时在不影响系统运行的状态下冗余备份plc也可以远程控制i/o或其他相关设备；该系统在实行控制时，通过多eoip网络共存与相互通讯实现设备数据共享。
附图说明
9.图1为本发明的控制方式的整体结构示意图；图2为本发明控制层plc设备与控制层网关、设备层网关的连接示意图；图3为本发明控制层plc冗余设备与控制层冗余网关、设备层网关的连接示意图；图4为本发明5g链路与wifi6链路之间切换示意图；图5为本发明控制层plc设备与控制层网关同时切换的示意图；图6为本发明双联路和双网关备份连接示意图；图7为本发明中多个eoip网络共存实现多eoip网络相互通讯示意图。
具体实施方式
10.以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
11.本方案主要采用如下所述的系统冗余方式，基于5g网络与wifi6网络的双链路备份，实现5g网络与wifi6网络的备份切换，通过双设备、双链路实现控制层的冗余备份，当前所控制设备故障或中断时，实时切换至备份控制设备上，保证系统运行稳定性，通过控制层与现场设备层的网关设备之间的冗余实现控制层与设备层之间的远程控制。
12.当控制层plc设备通过5g网关远程控制远程连接端子即i/o时:(1) 控制层plc设备plc1与控制层网关gw1连接，控制层plc设备plc1发出的指令通过控制层网关gw1进行传输；(2) 控制层网关gw1与多级设备层网关gw3、gw4～gwn通过5g链路或wifi6链路实现数据或指令的传输；(3) 设备层网关gw4～gwn将接收到的指令传输给对应的连接端子i/o1～i/on，i/
o1～i/on执行plc传出的指令，即控制设备工作；(4) 当设备层具有多个i/o设备时，与设备相连接的设备层网关gw4～gwn均与控制层网关gw1通过5g链路或wifi6链路连接，控制层plc设备plc1即可控制设备层多个i/o设备执行指令；（5）控制层plc设备plc1通过控制层网关gw1将指令传输至设备层网关gw3，与设备层网关相连接的具有modbus
‑
rtu协议的设备执行控制层plc设备plc1发出的指令。
13.在控制层plc设备出现故障需要控制层plc冗余设备通过5g网络控制远程i/o时: (1)控制层plc冗余设备plc2与控制层冗余网关gw2连接，将指令通过控制层冗余网关gw2进行传输；(2) 控制层网关冗余gw2与设备层网关gw3/gw4～gwn通过5g链路或wifi6链路实现数据或指令的传输；(3) 设备层网关gw3/gw4～gwn将接收到的指令传输给对应的i/o 1～i/o n，i/o i～i/o n执行控制层plc冗余设备plc2传出的指令；(4) 当设备层具有多个i/o设备时，与设备相连接的设备层网关gw4～gwn均与控制层冗余网关gw2通过5g链路或wifi6链路连接，控制层plc冗余设备plc2即可控制设备层多个i/o设备执行指令； (5)控制层plc冗余设备plc2通过控制层冗余网关gw2将指令传输至设备层网关gw3，与设备层网关gw3相连接的具有modbus
‑
rtu协议的设备执行控制层plc冗余设备plc2发出的指令。
14.当需要实现5g与wifi6双链路备份切换时:本发明所采用的技术是在网关设备内部采用linux网桥技术搭建5g网络与wifi6网络相互转换通道。具体技术方案如下：（1）网关设备设置优先联网方式为5g或wifi6，若当前设置优先级为5g联网，则设备链路5g通道打开，数据通过5g网络通道进行传输，反之亦然；（2）若当前5g联网通道出现故障或时延，则网关设备自动切换至wifi6备份链路进行联网。
15.当冗余系统中使用备份网关做到网关和plc同时切换时: (1) 控制层plc设备与控制层plc冗余设备互为冗余备份，控制层网关gw1与控制层冗余网关gw2互为冗余备份；（2）假设当前主控制设备为控制层plc设备plc1，冗余备份设备为控制层plc冗余设备plc2，则控制层网关gw1为主网关，控制层冗余网关gw2为备份网关；（3）在系统运行过程中，主控制设备发生故障无法运行时，系统则自动切换至冗余设备，与主控制设备相连接的主网关也自动切换至备份网关，即与控制层plc设备相连接的控制层网关则自动切换到与控制层plc冗余设备相连接的控制层冗余网关，从而实现同时切换。
16.当冗余系统中需要实现双链路和双网关备份时:第一网关为网关a、第二网关为网关b、第三网关为网关c、第四网关为网关d，具体步骤如下： （1）控制层plc设备与控制层plc冗余设备之间通过网关a与网关c，网关b与网关c之间进行二层空中冗余；
（2）网关a与网关c，网关a与网关d连接实现plc1对io和rtu设备的控制；（3）网关a与网关b之间作为节点保障网关，互为冗余。
17.在一个系统中多eoip网络共存时，多eoip网络相互通讯步骤如下:（1）在该系统中，控制层网关gw1与设备层网关gw3、gw4～gwn之间均有eoip通道连接；（2）同样的，在该系统中，控制层冗余网关gw2与设备层网关gw3、gw4～gwn之间也有eoip通道连接；（3）当前控制层网关gw1设备与设备层网关gw3/gw4～gwn相互通讯，控制层网关gw1与控制层冗余网关gw2之间也相互通讯，形成闭环通讯，实现多eoip网络相互通讯以上所述实施例仅为本发明的优选实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干的变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。