КОМПЛЕКС РЕЗЕРВИРУЕМЫХ ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК G05B19/418 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматизированного контроля и управления промышленными объектами, включая тепловые и атомные электрические станции.

Известен комплекс программно-аппаратных средств автоматизации контроля и управления технологическими процессами, включающий общую шину данных, контроллер, содержащий модули ввода/вывода, процессорный модуль (ПМ), при этом модули ввода/вывода и процессорный модуль соединены системной шиной VME-bus. Патент РФ №2279117, МПК G05B 19/418, 2006 г. Недостатки комплекса: низкая надежность, сложность конструкции контроллеров из-за использования многопроводной шины VME-bus.

Известен комплекс на базе контроллера в виде базового блока, содержащего модуль-мастер с платой CPU в стандарте PC 104, и блока удаленного УСО, функциональные модули которого подключены к CPU базового блока по последовательной магистральной шине ST BUS, выполненной на базе интерфейса RS-485, базовые блоки связаны с компьютерами верхнего уровня по шине Ethernet. «Устройство программного управления TREI-5B-02», «Руководство по эксплуатации TREI1.421457.101-00.P3», 2008 г. Недостатки комплекса: отсутствие горячего резервирования на уровне модулей, что снижает надежность и повышает трудоемкость проектирования резервированных систем автоматизации на базе этого комплекса.

Известен комплекс программно-аппаратных средств автоматизации контроля и управления, в котором модули ввода/вывода и процессорные модули подключены к общей резервированной шине данных на базе Ethernet. Комплекс содержит модули управления, подключенные к общей шине данных и рабочие станции и/или серверы, подключенные к общей шине данных для визуализации, архивирования и документирования данных, получаемых от модулей ввода/вывода, процессорных модулей и модулей управления. Патент Российской Федерации №2349949, МПК: G05B 19/418, 2009 г. Недостатки комплекса: отсутствие горячего резервирования на уровне модулей, что снижает надежность и повышает трудоемкость проектирования резервированных систем автоматизации.

Известны резервированные системы автоматизации на базе программируемых контроллеров S7-400H и станций распределенного ввода/вывода ЕТ200М, в которых контроллеры подсоединены к шине Industrial Ethernet, выполненной по кольцевой топологии в виде одной кольцевой структуры последовательно соединенных сетевых коммутаторов. Контроллеры резервируют и подключают каждый контроллер к шине Industrial Ethernet по одному каналу. Станции ввода/вывода содержат нерезервируемые модули ввода/вывода и два нерезервируемых интерфейсных модуля. Сами станции ввода/вывода резервируют и подключают к двум резервируемым контроллерам по двум шинам Profibus-DP. К каждой шине подключен контроллер, выполняющий на шине функции ведущего абонента, и один из двух интерфейсных модулей в каждой станции ввода/вывода, выполняющий на шине функции ведомого абонента. Связь двух нерезервируемых интерфейсных модулей станции с нерезервируемыми модулями ввода/вывода осуществлена по двум магистральным параллельным или последовательным шинам ("SIEMENS TELEPERM ХР, The Process Control System for Economical Power Plant Control, System Overview, 1995", c.12) Каталог «Компоненты для комплексной автоматизации продукции фирмы SIEMENS)) SIMATIC 2007 г., с.24-25, 138. Прототип. Недостатки прототипа: недостаточная надежность и дополнительная информационная нагрузка на программируемые контроллеры из-за отсутствия горячего резервирования на уровне интерфейсных модулей и модулей ввода/вывода, дополнительная задержка переключения на резерв при отказах сетевого оборудования шины Ethernet.

Данное изобретение устраняет указанные недостатки.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности, уменьшение задержки переключения на резерв при отказах сетевого оборудования и исключение потери данных, освобождение вычислительных ресурсов процессоров автоматизации от задач управления резервированием, снижение трудоемкости проектирования систем автоматизации.

Технический результат достигается тем, что в комплексе программно-аппаратных средств автоматизации контроля и управления технологическими процессами, содержащем резервируемые процессоры автоматизации, системную шину, выполненную на базе Industrial Ethernet в виде последовательно соединенных сетевых коммутаторов, к которым подключены резервируемые процессоры автоматизации и верхний уровень управления, резервируемые станции ввода/вывода с двумя интерфейсными модулями и модулями связи с технологическим процессом, процессоры автоматизации снабжены собственными средствами управления передачей данных по интерфейсу Ethernet, образующими вместе с сетевыми коммутаторами и протоколами Ethernet шинную систему EN, каждый из двух резервируемых процессоров автоматизации, подключен к сетевым коммутаторам шины EN по двум каналам, по одному каналу к одному коммутатору, а по другому каналу к другому коммутатору, причем резервируемые процессоры автоматизации подключены к одной и той же паре или разным парам коммутаторов шины EN, а также соединены друг с другом по двум отдельным последовательным интерфейсам и снабжены средствами управления горячим резервированием, резервированные станции ввода/вывода, содержат резервируемые СП-модули, попарно связанные по сигнальным линиям связи, снабжены средствами управления горячим резервированием, и имеют по два резервируемых интерфейсных модуля, связанных друг с другом по двум отдельным последовательным интерфейсам, также снабженные средствами управления горячим резервированием, каждый из двух интерфейсных модулей связан со всеми СП-модулями станции ввода/вывода по отдельным последовательным интерфейсам шины ввода/вывода, а каждая пара резервируемых процессоров автоматизации соединена с интерфейсными модулями станций ввода/вывода по локальной шинной системе ENL, выполненной на базе интерфейса Industrial Ethernet, по крайней мере, с одним сетевым коммутатором, к которому по радиальной топологии связи подсоединены процессор автоматизации и интерфейсные модули станций ввода/вывода, каждый из резервируемых процессоров автоматизации подключен к резервированной шине ENL и через нее ко всем резервируемым интерфейсным модулям по двум каналам и перекрестным связям, по одному каналу через коммутатор собственной шины, по другому - через коммутатор шины партнера, а к другим портам коммутаторов подключены интерфейсные модули, к одному коммутатору подключен один из каждой пары интерфейсных модулей всех станций ввода/вывода, а к другому коммутатору - второй интерфейсный модуль.

Сущность изобретения поясняется на фигурах 1-4.

На фиг.1 схематично представлена резервированная система автоматизации, где 1 обозначает сетевые коммутаторы для соединения с системой верхнего уровня, 2 - сетевые коммутаторы для соединения с процессорами автоматизации, 3 - резерируемые процессоры автоматизации, 4 - резервированную шину EN, 5 - сетевые коммутаторы шин ENL, 6 - резервированные шины ENL, 8 - резервируемые интерфейсные модули, 9 - резервируемые СП-модули, 10 - резервированные шины ввода/вывода, 11 - каналы связи СП-модулей с технологическим процессом.

На фиг.2 представлена схема подключения резервированных процессоров автоматизации к резервированной шине EN, где 2 обозначает сетевые коммутаторы для соединения с процессорами автоматизации, 2₁₊₁ - коммутатор с функциями менеджера резервирования, 1+1 - количество сетевых коммутаторов, 3 - резервируемые процессоры автоматизации, j - количество входов коммутаторов, 4 - резервированную шину EN.

На фиг.3 схематично представлена резервированная станция ввода-вывода, где 6 обозначает фрагмент резервированной шины ENL, 7 - резервированную станцию ввода/вывода, 8 - резервированные интерфейсные модули, 9 - резервируемые СП-модули, 10 резервированную шину ввода-вывода, 11 - каналы связи СП-модулей с технологическим процессом.

Резервированная система автоматизации, построенная на базе комплекса программно-аппаратных средств управления технологическими процессами (фиг.1) работает следующим образом.

Процессоры автоматизации 3 выполняют прием данных технологического процесса от интерфейсных модулей 8 станций ввода/вывода 7 по шинам ENL 6, прием данных от других процессоров автоматизации 3 и системы верхнего уровня по шине EN 4, их обработку в соответствии с прикладными алгоритмами автоматизации и передачу данных и результатов обработки в интерфейсные модули 8 станций ввода/вывода 7 по шинам ENL 6 в другие процессоры автоматизации 3 и систему верхнего уровня по шине EN 4.

В резервированной системе автоматизации управление обменом данными по шинам EN, ENL и их обработку в соответствии с прикладными алгоритмами автоматизации выполняет один из резервируемых процессоров автоматизации 3, например 3₁₁, называемый активным, другой процессор автоматизации, соответственно 3₁₂, называемый резервным, работает в режиме горячего резерва. Резервируемые процессоры автоматизации, например 3₁₁, 3₁₂, связаны друг с другом по двум отдельным последовательным интерфейсам, по которым они получают информацию о работоспособности партнера, соответственно 3₁₂, 3₁₁, в соответствии с результатами его самоконтроля. На основе оценки этой информации в соответствии с заданными критериями активный процессор автоматизации, например 3₁₁, может быть переключен в состояние резервного, а резервный - в состояние активного. Обмен данными по шине EN 4 активный процессор автоматизации 3, например 3₁₁, производит только по одному из двух каналов, называемому активным, второй канал работает в режиме горячего резервирования.

Резервированная шина EN 4 (фиг.2) построена на базе интерфейса Industrial Ethernet в виде одной кольцевой структуры из последовательно соединенных коммутаторов 2 и обеспечивает сохранение работоспособности при любых однократных отказах сетевого оборудования (сетевых коммутаторов, магистральных и абонентских линий связей). Резервируемые процессоры автоматизации: 3₁₁, 3₁₂;… 3_j1, 3_j2, подключены к шине EN по четырем каналам, при этом каждый из двух резервируемых процессоров автоматизации 3₁₁, 3₁₂;…3_j1, 3_j2, например 3₁₁, подключен по двум каналам к двум коммутаторам, соответственно 2₁, 2₂, по одному каналу - к одному коммутатору, соответственно 2₁, а по другому каналу - к другому коммутатору, соответственно 2₂, причем оба процессора автоматизации, например 3₁₁, 3₁₂, могут быть подключены к одной и той же паре коммутаторов, например 2₁, 2₂, или, как показано на фиг.2, к разным парам, т.е. процессор автоматизации 3₁₁, подключен к паре коммутаторов 2₁, 2₂, а процессор автоматизации 3₁₂ подключен к паре коммутаторов 2₃, 2₄.

Обнаружение отказов магистральных связей в кольцевой шине EN 4 и их восстановление осуществляет один из коммутаторов 2_f, назначаемый так называемым менеджером резервирования в соответствии со схемой построения виртуальных кольцевых сетей Ethernet. Менеджер резервирования 2_f поддерживает кольцо разомкнутым и контролирует целостность кольца путем передачи диагностических сообщений с одного конца и приема их с другого конца разомкнутого кольца. При отсутствии сообщений на приемном конце в случае отказа магистральной связи менеджер резервирования замыкает кольцо и тем самым восстанавливает магистральную цепь передачи данных между абонентами шины (процессорами автоматизации 3).

Восстановление работоспособности шины EN 4 при любых однократных отказах абонентских связей (связей между процессорами автоматизации и коммутаторами) и сетевых коммутаторов 2 выполняют с помощью двухканального подключения каждого процессора автоматизации 3 к шине EN. Абонентские связи процессоров автоматизации 3 и коммутаторы 2, к которым процессоры автоматизации подключены, процессоры автоматизации контролируют стандартными средствами Ethernet и путем передачи диагностических сообщений в соответствии с протоколом шины EN 4. При отказе абонентской связи активного канала процессора автоматизации, например 3₁₁, или отказе соответствующего коммутатора 2, например 2₁, который соединен с процессором автоматизации по этой связи, средства контроля шины протокола шины EN 4 обнаруживают отказ и переключают процессор автоматизации, соответственно 3, на другой исправный канал связи, подключенный к другому коммутатору, соответственно 2₂, восстанавливая работоспособность шины. EN 4. Двухканальное подключение процессоров автоматизации 3 в отличие от одноканального, которое использует прототип, исключает необходимость переключения на резервный процессор автоматизации для подключения к шине EN 4 по другому каналу и тем самым исключает дополнительную задержку переключения на резервный канал, а также повышает надежность системы за счет дополнительной устойчивости к некоторым двукратным отказам. Например, при отказе обоих каналов в активном процессоре автоматизации, например 3₁₁, производят переключение на резервный процессор автоматизации, соответственно 3₁₂, подключенный к шине EN 4 по своим двум каналам, восстанавливая работоспособность шины EN 4. Дополнительные средства контроля шины диагностируют также отказы и сбои самих абонентов 3 при исправных каналах передачи данных. Для этого на каждом целевом сеансе связи при передаче каждой целевой телеграммы абоненты-отправители 3, например абонент 3₁₁, производят также контроль работы абонентов-получателей 3, например 3₂₁, путем квитирования приема телеграммы абонентом-получателем, соответственно 3₂₁, т.е. путем передачи абонентом-получателем ответной телеграммы (квитанции), подтверждающей прием целевой телеграммы. В случае отсутствия телеграммы квитирования от абонента-получателя, соответственно 3₂₁, на целевом сеансе связи при повторении передачи целевой телеграммы n раз из-за ошибки в самом абоненте-получателе, соответственно 3₂₁, переключение на другой канал не производят, а регистрируют недоступность абонента-получателя, соответственно 3₂₁, на данном сеансе связи и при последующих сеансах связи с данным абонентом, соответственно 3₁₁, передачу целевой телеграммы не повторяют, пока не восстановят этот абонент, соответственно 3₂₁, и не будет получена от него телеграмма квитирования, что позволяет уменьшить время сеансов связи с неисправным абонентом, соответственно 3₂₁, и загрузку шины EN 4.

Интерфейсные модули 8 станций ввода/вывода 7 принимают по шинам ввода/вывода 10 данные технологического процесса от СП-модулей 9 для последующей передачи в процессоры автоматизации 3 по шинам ENL 6 и передают данные управления, принимаемые от процессоров автоматизации 3 по шинам ENL 6, в СП-модули 9 по шинам ввода/вывода 10. Прием и передачу данных по шине ENL 6 интерфейсные модули 8 выполняют только при поступлении им запросов от процессоров автоматизации 3.

Шина ENL 6 осуществляет передачу данных в режиме полного дуплекса между процессором автоматизации 3 и интерфейсными модулями 8, при этом процессор автоматизации 3 является ведущим абонентом шины, имеющим право доступа к шине ENL 6 в любое время, а интерфейсные модули 8 - ведомыми абонентами шины, передающими или принимающими данные только по запросу от процессора автоматизации 3.

Обмен данными с интерфейсными модулями 8 по шинам ENL 6 и их обработку процессоры автоматизации 3 выполняют циклически. В начале цикла процессоры автоматизации 3 выдают во все интерфейсные модули 8 служебную телеграмму начала цикла для синхронизации работы интерфейсных модулей. После передачи этой телеграммы процессоры автоматизации 3 производят поочередную передачу данных в интерфейсные модули 8, которые тут же передают поступившие данные поочередно в СП - модули 9, и поочередный прием данных от интерфейсных модулей 8, полученных ими от СП-модулей 9 в конце предыдущего цикла.

Интерфейсный модуль 8 сразу после получения от процессора автоматизации 3 телеграммы запроса приема данных или телеграммы с передаваемыми данными отправляет процессору автоматизации 3 телеграмму с ответными данными или телеграмму подтверждения получения данных. После завершения фазы обмена процессоры автоматизации производят обработку данных.

В резервированной системе автоматизации управление обменом данными с интерфейсными модулями по шине ENL выполняет только активный процессор автоматизации, например 3₁₁, по одному из двух каналов, называемому активным, второй канал работает в режиме горячего резервирования. Активный процессор автоматизации 3 осуществляет обмен данными в режиме "запрос/ответ" только с одним из двух резервируемых интерфейсных модулей 8, например 8₁, называемым активным, в каждой резервированной станции ввода/вывода 7, например 7₁, путем обращения к нему по его адресу на шине ENL, второй интерфейсный модуль 8, соответственно 8₂, называемый резервным, работает в режиме горячего резервирования и не участвует в обмене данными по шине ENL. Резервируемые интерфейсные модули 8₁, 8₂ связаны друг с другом по двум отдельным последовательным интерфейсам, с помощью которых осуществляют опрос работоспособности друг друга и управление резервированием, т.е. переключением активного модуля 8, например 8₁, в резервное состояние, а ранее резервного модуля 8, соответственно 8₂, в активное состояние на основе оценки работоспособности партнера и собственной работоспособности по результатам оперативного самоконтроля. Управление горячим резервированием процессоров автоматизации 3, и интерфейсных модулей 8 выполняют, соответственно, средства резервирования процессоров автоматизации и интерфейсных модулей автоматически, эту задачу управления резервированием не нужно решать при создании каждого проекта управления технологическим процессом, что существенно снижает трудоемкость проектирования систем управления на базе данного комплекса средств автоматизации.

Шины ENL резервированы, т.е. каждая резервированная шина ENL 6, например 6₁, имеет две шины, каждая из которых включает сетевой коммутатор (сетевые коммутаторы) 5, например 5₁₁, и все его соединения с процессорами автоматизации 3, соответственно 3₁₁, 3₁₂, и интерфейсными модулями, соответственно 8₁, всех станций ввода/вывода 7₁,…7_m. По двум каналам шины ENL 6 каждого процессора автоматизации 3, например, 3₁₁, 3₁₂ производят подключение по одному каналу процессора автоматизации 3, например 3₁₁, к собственной шине ENL 6 через ее сетевой коммутатор 5, соответственно через 5₁₁, и перекрестное подключение по другому каналу к шине ENL 6 процессора автоматизации-партнера 3, соответственно 3₁₂, через сетевой коммутатор 5, соответственно 5₁₂, этой шины. Таким образом, каждый процессор автоматизации 3 выполняет обмен данными с любым из двух резервируемых интерфейсных модулей 8₁, 8₂ в каждой резервированной станции ввода/вывода 7₁,…7_m, который в данный момент и в данной станции выполняет функции активного абонента на шине ENL.

Ответные данные активный интерфейсный модуль 8, например 8₁, передает по собственной шине ENL в широковещательном режиме, т.е. всем абонентам на шине ENL, включая процессор автоматизации 3, например 3₁₁, а также подключенному к коммутатору 5, соответственно 5₁₁, через перекрестную связь второму процессору автоматизации 3, соответственно 3₁₁. Принимают эти данные только процессоры автоматизации, один из которых активный, например 3₁₁, а другой резервный, соответственно 3₁₂. Это исключает необходимость дополнительной периодической передачи текущих данных из активного процессора автоматизации 3, соответственно 3₁₁, в резервный процессор автоматизации 3, соответственно 3₁₁ (выполнения процедуры обновления принимаемых данных), и обеспечивает при этом безударное переключение на резерв без потери данных при меньшей информационной нагрузке на активный процессор автоматизации 3, соответственно 3₁₁, и меньшей задержки переключения. Передачу небольшого объема времязависимых результатов обработки данных из активного процессора автоматизации 3, например 3₁₁, в резервный, соответственно 3₁₁ (выполнение процедуры обновления времязависимых данных), производят так же через перекрестное подключение процессоров автоматизации 3 к шине ENL. Таким образом, обеспечивают безударное переключение на резерв с обновлением времязависимых данных без введения для этого отдельного интерфейса.

Резервированная станция ввода-вывода 7 (фиг.1, фиг.3) содержит пару резервируемых интерфейсных модулей 8_1, 8₂ и до k/2 пар резервируемых СП-модулей 9 (9₁, 9₂;…9_k-1, 9_k), каждый из которых по отдельным последовательным интерфейсам резервированной шины ввода-вывода 10 подключен к обоим интерфейсным модулям 8₁, 8₂, при этом пары СП-модулей 9₁, 9₂;…9_k-1, 9_k соединены по отдельным сигнальным линиям, с помощью которых осуществляют управлением резервированием модулей, т.е. переключением активного СП-модуля, например 9₁, в резервное состояние, а ранее резервного СП-модуля, например 9₂, в активное состояние на основе результатов оперативного самоконтроля. Активный интерфейсный модуль 8, например 8₁, запрашивает по собственным последовательным интерфейсам резервированной шины ввода/вывода 10 данные от всех активных СП-модулей 9, например, модуля 9₁ и всех резервных СП-модулей 9, например модуля 9₂, которые поступают в активный интерфейсный модуль 8, соответственно 8₁, для передачи данных активных СП-модулей 9, соответственно 9₁, на следующем цикле из активного интерфейсного модуля 8, соответственно 8₁, в активный процессор автоматизации 3, например 3₁₁, и резервный процессор автоматизации 3, соответственно 3₁₂. Резервный интерфейсный модуль 8, соответственно 8₂, в свою очередь в конце цикла опрашивает активные и резервные СП-модули 9₁…9_k по последовательным интерфейсам своей шины ввода/вывода одновременно с активным интерфейсным модулем 8, соответственно 8₁, но не передает принятые данные в процессоры автоматизации 3, например 3₁₁, 3₁₂, по шине ENL на следующем цикле, пока он работает в режиме горячего резерва. Это обеспечивает безударное переключение без потери данных резервного интерфейсного модуля 8, соответственно 8₂, в состояние активного и активного в состояние резервного при отказе активного интерфейсного модуля 8, соответственно 8₁, т.к. в резервном интерфейсном модуле 8, соответственно 8₂, имеются те же текущие входные данные, что и в активном. При этом не нужно выполнять специальную процедуру обновления данных в резервном интерфейсном модуле 8, соответственно 8₂, путем передачи их из активного интерфейсного модуля 8, соответственно 8₁, что сокращает время переключения на резерв и снижает информационную нагрузку интерфейсных модулей.

При отказе активного СП-модуля 9, например 9₁, резервный СП-модуль 9, соответственно 9₂, становится активным в результате их взаимодействия друг с другом по сигнальной линии связи. Активный интерфейсный модуль 8, например 8₁, определяет этот факт при очередном опросе ранее активного СП-модуля 9, соответственно 9₁. Информация, полученная от неисправного СП-модуля 9, соответственно 9₁, не является достоверной и активный интерфейсный модуль 8, соответственно 8₁, на следующем цикле передает в активный процессор автоматизации 3, например, 3₁₁, по его запросу в начале этого цикла информацию, полученную им от резервного СП-модуля 9, соответственно 9₂. Таким образом, выполняют безударное переключение резерва на уровне СП-модулей 9, не используя для этого процедуру обновления текущих данных СП-модулей 9 и исключая потери данных и дополнительную задержку переключения на резерв. Обновление времени зависимых результатов предварительной обработки данных в СП-модулях 9 производят на каждом цикле в активном интерфейсном модуле, например, 8₁ путем передачи этих результатов из области памяти активного интерфейсного модуля, соответственно 8₁₁, в которой сохраняются результаты обработки активных СП-модулей 9, например 9₁, в другую область памяти этого активного интерфейсного модуля 8, соответственно 8₁₁, в которой сохраняются данные резервных СП-модулей 9, например 9₂. Эта процедура также практически не вносит дополнительной задержки переключения СП-модулей на резерв, т.к. ее выполняют внутри одного интерфейсного модуля.

При отказе активного интерфейсного модуля, например 8₁, его переключают в резервное состояние, а резервный модуль 8, соответственно 8₂, в активное состояние. Активный процессор автоматизации 3, например 3₁, определяет отказ интерфейсного модуля 8, соответственно 8₁, при очередном опросе активного интерфейсного модуля 8, соответственно 8₁, в начале цикла, и полученные от интерфейсного модуля 8, соответственно 8₁, данные не использует, т.к. они являются не достоверными. В конце этого цикла резервный интерфейсный модуль 8, соответственно 8₂, выполняет очередной опрос СП-модулей 9 и готовит данные для передачи активному процессору автоматизации 3, соответственно 3₁₁, на следующем цикле, в начале которого резервный интерфейсный модуль 8, соответственно 8₂, устанавливают в активное состояние. На этом цикле активный процессор автоматизации 3, например 3₁₁, по второму каналу шины ENL через перекрестную связь и сетевой коммутатор 5, соответственно 5₁₂, производит передачу данных в новый активный интерфейсный модуль 8, соответственно 8₂, и прием данных активных СП-модулей 9, например 9₁, подготовленных этим интерфейсным модулем 8, соответственно 8₂, на предыдущем цикле. Таким образом, исключают потери данных и минимизируют время при переключении резерва на уровне интерфейсных модулей 8.

Данные управления активный интерфейсный модуль, например 8₁, передает только в активные СП-модули 9, например, 9₁. При отказе активного СП-модуля 9, соответственно 9₁, активный интерфейсный модуль 8, соответственно 8₁, передает данные управления в текущем цикле в резервный СП-модуль 9, соответственно 9₂, который стал активным. При отказе активного интерфейсного модуля 8, например 8₁, он блокирует передачу данных управления в СП-модули 9, активным становится резервный интерфейсный модуль 8, соответственно 8₂. Активный процессор автоматизации 3, например, 3₁₁ при опросе активных интерфейсных модулей 8, соответственно 8₁, в начале следующего цикла определяет, что опрашиваемый интерфейсный модуль, соответственно 8₁, стал резервным и передает данные в ранее резервный интерфейсный модуль 8, соответственно 8₂, который стал активным и транслирует их в активные СП-модули, например, в модуль 9₁.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Техническим результатом является повышение надежности, быстрое переключение на резервное оборудование, освобождение вычислительных ресурсов от задач управления резервированием. Он достигается тем, что в комплексе средств автоматизации процессоры автоматизации подключены к системной шине EN, выполненной на базе интерфейса Ethernet в виде кольцевой структуры последовательно соединенных сетевых коммутаторов, каждый из двух резервируемых процессоров автоматизации подключен к сетевым коммутаторам шины EN по двум каналам, по одному каналу к одному коммутатору, а по другому каналу к другому коммутатору резервируемые процессоры автоматизации соединены друг с другом по отдельным последовательным интерфейсам и снабжены средствами управления горячим резервированием, станции ввода/вывода выполнены резервированными, содержащими резервируемые СП-модули, попарно связанные по сигнальным линиям связи, снабженные средствами управления горячим резервированием, и по два резервируемых интерфейсных модуля, связанных друг с другом по отдельным последовательным интерфейсам со средствами управления горячим резервированием, резервируемые процессоры автоматизации соединены с интерфейсными модулями станций ввода/вывода по резервированной шине ENL, выполненной на базе Industrial Ethernet с радиальной топологией связи. 3 ил.

Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации контроля и управления технологическими процессами, содержащий резервируемые процессоры автоматизации, системную шину, выполненную на базе Industrial Ethernet в виде последовательно соединенных сетевых коммутаторов, к которым подключены резервируемые процессоры автоматизации и верхний уровень управления, резервируемые станции ввода/вывода с двумя интерфейсными модулями и модулями связи с технологическим процессом, отличающийся тем, что процессоры автоматизации снабжены средствами управления передачей данных по интерфейсу Ethernet, образующими вместе с сетевыми коммутаторами и протоколами Ethernet шинную систему EN, при этом каждый из двух резервируемых процессоров автоматизации подключен к сетевым коммутаторам шины EN по двум каналам, по одному каналу к одному коммутатору, а по другому каналу к другому коммутатору, причем резервируемые процессоры автоматизации подключены к одной и той же паре или разным парам коммутаторов шины EN, а также соединены друг с другом по двум отдельным последовательным интерфейсам и снабжены средствами управления горячим резервированием, резервированные станции ввода/вывода содержат резервируемые СП-модули, попарно связанные по сигнальным линиям связи и снабженные средствами управления горячим резервированием, и по два резервируемых интерфейсных модуля, связанных друг с другом по двум отдельным последовательным интерфейсам, и также снабженные средствами управления горячим резервированием, каждый из двух интерфейсных модулей связан со всеми СП-модулями станции ввода/вывода по отдельным последовательным интерфейсам шины ввода/вывода, а каждая пара резервируемых процессоров автоматизации соединена с интерфейсными модулями станций ввода/вывода по локальной шинной системе ENL, выполненной на базе интерфейса Industrial Ethernet, пo крайней мере, с одним сетевым коммутатором, к которому по радиальной топологии связи подсоединены процессор автоматизации и интерфейсные модули станций ввода/вывода, каждый из резервируемых процессоров автоматизации подключен к резервированной шине ENL и через нее - ко всем резервируемым интерфейсным модулям по двум каналам и перекрестным связям, по одному каналу через коммутатор собственной шины, по другому - через коммутатор шины партнера, а к другим портам коммутаторов подключены интерфейсные модули, к одному коммутатору подключен один из каждой пары интерфейсных модулей всех станций ввода/вывода, а к другому коммутатору - второй интерфейсный модуль.