一种冗余切换仲裁方法、装置及电子介质与流程

1.本技术属于工业控制技术领域，具体涉及一种冗余切换仲裁方法、装置及电子介质。


背景技术：

2.随着工业的发展，集散控制系统（dcs）在生产中的应用不断增加，为了确保对现场控制器的稳定控制，自动化安全仪表系统能对企业生产装置和设备可能发生的危险或措施不当行为致使继续恶化的状态进行及时响应和保护，使生产装置和设备进入一个预定义的安全停车工况，从而使风险降低到可以接收的最低程度，保障人员、设备和生产装置的安全。
3.出于系统安全和可靠性等方面的考虑，会人为地对一些关键部件或功能进行重复的配置。当系统发生故障时，比如某一设备发生损坏，冗余配置的部件可以作为备援，及时介入并承担故障部件的工作，由此减少系统的故障时间。对于多通道的冗余卡件，其冗余切换方法，基于卡件之间交互故障信息，进行对比之后，选取故障度较低的作为工作卡件。然而，当卡件出现故障时，可能会导致卡件间的故障度比较出错，出现卡件双工作或者双备用的状态，影响系统正常使用。
4.同时，当卡件出现故障，且故障快速消除时，冗余卡件之间会出现工作/备用状态的来回切换，出现抖动，极大影响系统稳定性。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本技术提供一种冗余切换仲裁方法、装置及电子介质，能保证冗余切换的稳定性，同时，避免故障在短时间内发生/消除的抖动问题。
6.为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种冗余切换仲裁方法，用于多通道卡件的冗余切换，包括，s1：获取通道自身的诊断信息并与其他通道进行交互，获取所有通道的诊断信息；s2：根据所述诊断信息，生成冗余切换的仲裁结果，并与其他通道进行交互；s3：对比所有通道的仲裁结果，若结果一致，则根据仲裁结果执行卡件的工作/备用状态切换或保持；若结果不同，则抛弃本次数据，保持卡件的工作/备用状态。
7.优选的，各通道进行交互时，会对接收到其他通道信息进行转发。
8.优选的，步骤s1中，各通道在与其他通道进行交互时，若未接收到某一通道的信息，从其他通道转发的信息中提取该通道的信息，并确定自身与该通道存在通讯故障。
9.优选的，步骤s2中，生成冗余切换的仲裁结果的方法包括：s201：根据所有通道的诊断信息，按卡件对诊断信息进行归类；s202：统计卡件上所有通道诊断信息包含的故障度；s203：获取卡件内各通道间通讯故障度；s204：根据通道诊断信息的故障度以及通讯故障度进行冗余切换仲裁，确定卡件
的工作/备用状态；s205：对比卡件已有的工作/备用状态和生成的工作/备用状态，生成冗余切换/保持的仲裁结果。
10.优选的，步骤s3的具体方法包括：s301：获取所有通道的仲裁结果，并进行对比；s302：判断所有通道的对比结果是否一致且均执行切换操作；若是，则执行s303，若否，则执行s304；s303：卡件延时切换值k累计加一，并判断k是否大于n，若是则执行卡件的工作/备用状态切换，若否则返回s301；s304：清零延时切换值k，返回s301。
11.优选的，所述各通道周期性进行冗余切换仲裁。
12.本发明还提供一种冗余切换仲裁装置，包括：交互模块：用于卡件各个通道之间的信息交互；仲裁模块：根据交互模块获取的仲裁结果，进行冗余切换仲裁，确定卡件的工作/备用状态；执行模块：根据仲裁模块的仲裁结果，执行卡件的工作/备用状态切换/保持操作。
13.优选的，所述交互模块在进行通道间的信息交互时，对接收到其他通道的信息进行转发。
14.优选的，所述执行模块还包括延时切换模块，所述执行模块生成冗余切换指令时，延时切换模块内延时切换值k累积加一，当k＞n时，执行模块执行卡件的工作/备用状态切换。
15.一种电子介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一所述方法的步骤。
16.本技术的有益效果是：本技术涉及一种冗余切换仲裁方法、装置及电子介质，通过冗余卡件上所有通道之间交互诊断信息之后，各个通道分别生成各自的切换仲裁结果，判断是否需要进行卡件的工作/备用状态切换，并将仲裁结果再次进行交互，由各通道根据交互获得所有通道的仲裁结果进行仲裁，直到所有通道判断需要进行冗余切换时，才会进行卡件的工作/备用状态切换，确保冗余切换的可靠性，有效避免误切，保证系统稳定性。
17.同时，本技术还设置了延时切换，当通道之间连续多次对比的仲裁结果均一致，且均为需要切换时，才会进行卡件的工作/备用状态切换，利用多个周期的延时切换设置，当卡件出现在短时间内出现故障的发生/消除时，能维持原有的工作/备用状态，避免故障在短时间内恢复，导致的抖动问题，增加稳定性。
附图说明
18.本技术借助于以下附图进行描述：图1示出了本技术冗余切换仲裁方法流程示意图；图2示出了本技术双通道双重冗余卡件结构示意图；图3示出了本技术冗余切换生成仲裁结果流程图；图4示出了本技术冗余切换仲裁方法流程图；
图5示出了本技术冗余切换仲裁装置结构示意图。
具体实施方式
19.为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。可以理解的是，以下所描述的具体的实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合；为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
20.如图1所示，本发明公开了一种冗余切换仲裁方法，用于多通道卡件的冗余切换，为更直观的对本发明技术方案进行解释说明，本实施例以双通道双卡冗余系统的冗余切换为例进行说明，其他多通道的多重冗余系统，例如三通道双重冗余系统，三通道三重冗余系统等，也均可通过该方法来进行冗余切换仲裁。具体的冗余切换仲裁方法包括：s1：获取通道自身的诊断信息并与其他通道进行交互，获取所有通道的诊断信息。如图2所示，双通道的双卡冗余系统中，卡件a中包含通道a和通道b，卡件b包含通道a’和通道b’，每个通道获取自身的诊断信息后，在将自身的诊断信息与其他通道进行交互，获取其他所有通道的诊断信息，例如通道a将自身的诊断信息a向通道b、通道a’和通道b’发送，同时接收通道b、通道a’和通道b’的诊断信息，此时，通道a上获得的诊断信息包括由通道自身生成的诊断信息a，通过交互，获得的诊断信息b、诊断信息a’和诊断信息b’。其他通道同样通过交互，获得所有通道的诊断信息。
21.进一步的，各通道进行交互时，会对接收到其他通道信息进行转发。如图2所示，通道a通过交互，获取到通道b的诊断信息b后，将诊断信息b向通道a’和通道b’转发。因此，各通道在与其他通道进行交互时，若未接收到某一通道的信息，从其他通道转发的信息中提取该通道的信息，并确定自身与该通道存在通讯故障。例如卡件a中，通道a和通道b之间的通讯出现故障时，通道a在与其他通道进行交互时，无法接收到通道b的诊断信息b。利用通道之间的信息转发功能，在本通讯周期内，通道a’和通道b’均能接收到诊断信息a和诊断信息b，再通过通道间的转发功能，将诊断信息a转发给通道b，此时，通道b还能可以通过通道a’和通道b’获取诊断信息a，表明通道a还在正常工作，仅是通道a和通道b之间的通讯出现故障。若通道a整体故障，此时，其他所有通道均无法接收到诊断信息a，确定卡件a出现严重故障。当然，在各通道进行数据交互时，会优先使用各通道直接发送过来的数据。
22.s2：根据所述诊断信息，生成冗余切换的仲裁结果，并与其他通道进行交互。具体的方法如图3所示，包括：s201：根据所有通道的诊断信息，按卡件对诊断信息进行归类。各个通道在接收到所有通道的诊断信息后，会根据不同的卡件，对通道的诊断信息进行归类，即将诊断信息a和诊断信息b归类，将诊断信息a’和诊断信息b’进行归类。
23.s202：统计卡件上所有通道诊断信息包含的故障度。
24.s203：获取卡件内各通道间通讯故障度。各通道根据接收到数据的来源，判断通道间的通讯是否存在故障。由于冗余卡件之间的故障比较，仅需要进行卡件的故障比较，因此，在对通道间的通讯进行统计时，仅需要获取卡件内各通道之间的通讯是否存在故障，即确认通道a和通道b，通道a’和通到b’之间是否存在通讯故障即可，卡件间通道的通讯故障不作为卡件本身的故障进行统计。
25.s204：根据通道诊断信息的故障度以及通讯故障度进行冗余切换仲裁，确定卡件的工作/备用状态。由于通道之间会将诊断信息进行交互，每个通道内均会有冗余卡件所有通道的诊断信息，再通过对卡件的归并，统计归并后每个卡件的故障度，从而，选择故障度更低的卡件作为工作卡件。
26.s205：对比卡件已有的工作/备用状态和生成的工作/备用状态，生成冗余切换/保持的仲裁结果。每个通道根据目前各个卡件的工作/备用状态，以及根据归并后卡件故障度信息生成的卡件工作/备用状态，判断是否需要进行冗余切换，从而生成切换/保持卡件工作/备用状态的仲裁结果。由于每个通道均会根据交互获得的各通道故障信息，确定卡件是否需要件冗余切换，利用各通道单独进行冗余切换的仲裁，且相互之间互不影响，能有效保证冗余切换的准确性，避免单个通道出现故障，导致的卡件双工作/双备用状态。
27.s3：对比所有通道的仲裁结果，若结果一致，则根据仲裁结果执行卡件的工作/备用状态切换或保持；若结果不同，则抛弃本次数据，保持卡件的工作/备用状态。
28.如图5所示，冗余切换的判断方法为：s301：获取所有通道的仲裁结果，并进行对比。同理，当两个通道之间的通讯出现故障，无法直接获取仲裁结果时，可以通过其他通道进行转发，从而保证各个通道能获取到所有通道的仲裁结果进行对比。
29.s302：判断所有通道的对比结果是否一致且均执行切换操作；若是，则执行s303，若否，则执行s304。根据所有通道的对比的结果，当且仅当所有通道的对比结果均一致，且均需要执行卡件的工作/备用状态切换时，才会触发卡件的冗余切换，若对比结果不一致，或者对比结果为保持原有的工作/备用状态，则不进行切换。利用多个通道分别进行冗余切换仲裁，并再对多个通道的仲裁结果进行对比，能有效保证冗余切换的可靠性，避免因单个通道诊断出错而导致的冗余卡件双工作/双备用状态，有效提高系统稳定性。
30.s303：卡件延时切换值k累计加一，并判断k是否大于n，若是则执行卡件的工作/备用状态切换，若否则返回s301。其中，延时切换值k初始为0，n为正整数，且可以根据需求自行配置n的大小。通过延时切换的设置，每次仲裁结果为执行切换操作时，对延时切换值k累积加一，当k累积大于n时，系统执行卡件的工作/备用状态切换，否则保持现有的工作/备用状态，进入下一个周期，继续进行冗余切换仲裁。n可手动配置，通过配合n值，可以对冗余切换设置延时。当各个通道的仲裁结果为需要进行卡件工作/备用状态切换时，先保持原有的卡件工作/备用状态，继续进行下一周期的冗余切换仲裁，直至连续n个周期内，仲裁结果均需要进行切换，再执行卡件的工作/备用状态切换。若卡件的故障能快速恢复，下一周期内，冗余切换仲裁的结果为保持原有的工作备用状态，能有效避免短时间内故障发生/消除导致的系统工作/备用卡件来回切换，引起抖动的问题。
31.s304：清零延时切换值k，返回s301。当系统故障能快速恢复时，下个周期的冗余切换仲裁结果为保持原有工作状态，不进行切换，此时，对延时切换值k清零。当仲裁结果再次出现需要切换是，延时切换值k重新开始累积，当n个周期的冗余切换仲裁结果均为切换后，才会进行卡件的工作/备用状态切换，进一步提升系统稳定性。
32.另一种实施例中，各通道根据故障度信息，先生成卡件的工作/备用状态后，将工作/备用状态信息进行交互，交互后利用生成的工作/备用状态信息进行冗余仲裁，来确定是否需要进行卡件的工作/备用状态切换。
33.如图5所示，本发明还提供一种冗余切换仲裁装置，包括：交互模块：用于卡件各个通道之间的信息交互。
34.进一步的，所述交互模块在进行通道间的信息交互时，对接收到其他通道的信息进行转发。当两个卡件之间的通讯出现故障时，交互模块无法将信息进行交互，即通道无法获取到通讯故障通道的相关信息，此时，通过其他通道的交互模块进行转发，能保证通道能收集到所有通道的相关信息，确保冗余切换仲裁的顺利进行。
35.仲裁模块：根据交互模块获取的诊断信息，进行冗余切换仲裁，确定卡件的工作/备用状态。
36.进一步的，冗余切换仲裁的方法包括：s201：根据所有通道的诊断信息，按卡件对诊断信息进行归类；s202：统计卡件上所有通道诊断信息包含的故障度；s203：获取卡件内各通道间通讯故障度；s204：根据通道诊断信息的故障度以及通讯故障度进行冗余切换仲裁，确定卡件的工作/备用状态；s205：对比卡件已有的工作/备用状态和生成的工作/备用状态，生成冗余切换/保持的仲裁结果。
37.执行模块：根据仲裁模块的仲裁结果，执行卡件的工作/备用状态切换/保持操作。执行模块当且仅当所有通道的仲裁结果均一致，且均为执行卡件的工作/冗余状态切换才做时，才会执行卡件的工作/备用状态切换。若仲裁结果不一致，或均为保持原有工作状态时，执行模块仅维持原有的卡件工作状态，不进行冗余切换。利用多个通道单独进行冗余切换诊断，并对诊断结果进行仲裁，能有效保证系统切换的准确性，避免因误诊导致的卡件双工作/双备用状态出现，提升系统可用性。
38.优选的，所述执行模块还包括延时切换模块，所述执行模块生成冗余切换指令时，延时切换模块内延时切换值k累积加一，当k＞n时，执行模块执行卡件的工作/备用状态切换。
39.通过延时切换模块的设置，能自主配置延时切换的周期n，当连续n个周期均维持切换的操作时，系统才会执行卡件的工作/备用状态切换，有效避免故障在短时间内发生/消除导致的卡件状态切换频繁的问题，避免系统抖动。
40.一种电子介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本说明书中一种冗余切换仲裁方法的步骤。
41.应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。
42.此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结
构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
43.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
44.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。