實現，成本相對低，且冗余配置更為靈活。
[0019]主控制器和備用控制器均采用兩條互為冗余的主通信網絡和備用通信網絡與監控層進行網絡通信，實現了網絡冗余，保證了網絡的暢通。
[0020]所述輸入輸出層設有最多八個輸入輸出模塊組，所述各輸入輸出模塊組內均設有最多八個1模塊和通信模塊。實用于中小型控制系統，滿足一般和常見的冗余需求，滿足市場上用戶對控制系統的冗余要求，且成本低。
[0021]所述各輸入輸出模塊組內的通信模塊通過兩條互為冗余的通信總線和Modbus協議與輸入輸出模塊組內各1模塊的進行數據交互。保證了各輸入輸出模塊組的正常運行。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型系統的原理框圖；
[0023]圖2是本實用新型控制器的結構示意圖；
[0024]圖3是本實用新型冗余控制器的結構示意圖；
[0025]圖4是本實用新型通信模塊的結構示意圖；
[0026]圖5是1模塊與通信模塊的連接示意圖；
[0027]圖6是控制器和總線冗余的連接示意圖；
[0028]圖7是監控層與控制層之間的冗余網絡連接示意圖；
[0029]圖8是監控層與控制層之間的網絡連接非冗余示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖對本實用新型作進一步地說明。
[0031]參見圖1至圖8所示，一種PAS100控制系統的控制器和總線冗余構架，PAS100控制系統按照DCS架構設計，主要分為3個層次，包括監控層、控制層和輸入輸出層。
[0032]所述控制層的主要部件是控制器，主要功能是實現輸入輸出層中輸入模塊數據的采集，根據組態程序執行控制邏輯，并控制輸入輸出層中輸出模塊數據的輸出。控制器是運行控制軟件、執行控制邏輯，并通過一定的通信機制和策略實現與輸入輸出層各模塊以及監控層各節點的數據信息的交互。控制器是控制系統控制決策執行的核心部件，其穩定性和可靠性對整個系統是至關重要的。理論和實踐都證明，冗余技術是一種可以提高系統的穩定性和可靠性的有效方法。由于控制器在控制系統中具有極高的重要性，因此控制層設有至少一組互為冗余的主控制器和備用控制器，主控制器和備用控制器按1:1冗余。本實施例中，控制層設有一組互為冗余的主控制器和備用控制器，主控制器和備用控制器按1:1冗余。
[0033]參見2所示，控制器IA和控制器IB均由電源模塊1、CPU模塊2和公共底座3構成，電源模塊I和CPU模塊2通過接插件固定于公共底座3上，并通公共底座3的底板實現互聯。電源模塊I為控制器供電，CPU模塊基于工業級X86核心板設計，是控制器的核心。所述CPU模塊2設有三個通信網絡接口和兩個通信總線接口，CPU模塊的其中一通信網絡接口用于主控制器和備用控制器之間的數據交互，另兩個通信網絡接口用于與監控層進行通信；CPU模塊的兩個通信總線接口用于與輸入輸出層各輸入輸出模塊組的通信模塊進行數據交互。參見圖3所示，本實施例中:CPU模塊設有兩個RJ45以太網接口、一個光纖以太網接口和兩個RS485總線接口。兩個RJ45以太網接口分別是RJ45-1，RJ45-2，兩個RS485總線接口分別是RS485-1，RS485-2，兩個RJ45以太網接口用于與監控層通信，光纖以太網接口用于主控制器與備用控制器之間的數據交互，兩個RS485總線接口用于實現與輸入輸出層各輸入輸出模塊組的通信和數據交互，為最佳實施例。
[0034]正常情況下，控制器IA為主控制器，控制器IB為備用控制器。此種情況下，控制器IA執行控制決策，實現與監控層和輸入輸出層的數據交互；控制器IB實時同步主控制器的程序和數據并監控主控制器的運行狀態。若主控制器出現異常，則主控制器切換為備用狀態。當備用控制器未檢測到主控制器的存在或者監測到主控制發生故障，則備用控制器切換為主狀態。
[0035]所述主控制器和備用控制器的電源和CPU都相互獨立。若主控制器和備用控制器中的一臺出現故障，可以切斷該控制器的電源對該控制器進行更換，另外一臺控制器不受影響，系統仍然能正常運行，同時系統管理或維護工作人員可以根據系統的錯誤提示信息對故障控制器實現在線更換。
[0036]所述PAS100控制系統的控制層還可以設置為多組控制器，所述各組控制器可以配置為互為冗余的主控制器和備用控制器，也可以采用非冗余控制器，形成多組全冗余的控制器，或者形成冗余和非冗余混合的多組控制器。
[0037]在控制器的所有工作任務中，與輸入輸出層的1模塊通過通信實現數據交互是最為耗時的一個工作任務。為了提高控制器工作效率，PAS100控制系統弓I入通信模塊以分擔控制器的與輸入輸出層的通信任務。
[0038]所述輸入輸出層用于控制現場信號測量以及PAS100控制系統控制信號的輸出，輸入輸出層由最多8個輸入輸出模塊組構成，每個輸入輸出模塊組包括最多8個1模塊和通信模塊。通信模塊與1模塊安裝在同一機架上組成一個輸入輸出模塊組，通信模塊統一處理組內1模塊的數據，并與控制器實現數據交互。各1模塊的功能是現場信號測量和輸出系統控制信號到現場設備。通信模塊是控制器實現與各輸入輸出模塊組內數據通信的“信息集散中心”，在1模塊的輸入過程中，通信模塊實時讀取組內各輸入模塊數據，并打成一個數據包發送給控制器；在1模塊的輸出過程中，通信模塊解析來自控制器的輸出控制指令，然后分別控制各輸出模塊的輸出。
[0039]本實施例中:輸入輸出層設有八個輸入輸出模塊組，分別是第一、第二、第三、第四……第八輸入輸出模塊組。每個輸入輸出模塊組均包括八個1模塊10X1、10X2、10X3、10X4、10X5、10X6、10X7、10X8和通信模塊CPX。第一輸入輸出模塊組由八個1模塊分別為 1011、1012、1013、1014、1015、1016、1017、1018，以及通信模塊 CPl,八個 1 模塊和兩通信模塊位于同一 1機架。第二輸入輸出模塊組由八個1模塊分別為1021、1022、1023、1024、1025、1026、1027、1028，以及CP2,八個1模塊和兩通信模塊位于同一 1機架。其余幾個輸入輸出模塊組的結構設置均相同，在此省略。
[0040]參見圖4所示:各輸入輸出模塊組的通信模塊設有兩個用于連接控制器的RS485通信接口和兩個用于連接1模塊的RS485通信接口，兩個用于連接控制器的RS485通信接口分別是RS485-U1和RS485-U2，兩個用于連接1模塊的RS485通信接口分別是RS485-D1和RS485-D2，兩個用于連接控制器的RS485通信接口實現對控制器的通信冗余，兩個用于連接1模塊的RS485通信接口實現對輸入輸出模塊組內1模塊的通信冗余。
[0041]參見圖5所示，各輸入輸出模塊組內的通信模塊通過兩個RS485通信接口、兩條互為冗余的主通信總線和備用通信總線依次與各1模塊連接，所述主通信總線和備用通信總線均采用RS485總線，通信協議采用Modbus通信協議，輸入輸出模塊組的通信模塊與輸入輸出模塊組內各1模塊基于RS485總線的Modbus協議實現數據交互。
[0042]通信模塊與八個1模塊之間通過內置于1機架底板的兩條RS485總線實現連接，通信模塊通過RS485總線讀寫組內1模塊數據，如果兩條RS485總線分別為RS485-1和RS485-2。正常情況下，RS485-1為主通信總線，RS485-2為備用通信總線，通信模塊通過主通信總線RS485-1與各1模塊通信，讀寫1模塊數據，若通信模塊通過主通信總線RS485-1與某一 1模塊通信失敗，則啟用備用通信總線RS485-2與該1模塊通信；若通信