冗余通訊接口設(shè)計(jì)思考范文

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1數(shù)據(jù)下行

RGL網(wǎng)關(guān)作為ModbusTCP服務(wù)器，而DCS作為ModbusTCP客戶端。兩個(gè)FDSI模塊(無(wú)論其主從狀態(tài))均向RGL網(wǎng)關(guān)寫(xiě)入數(shù)據(jù)，以保證兩個(gè)RGL網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)的一致性。在最初建立連接時(shí)，F(xiàn)DSI模塊需將所有數(shù)據(jù)寫(xiě)入RGL網(wǎng)關(guān)，其后既可定期將所有數(shù)據(jù)刷新，也可以僅在數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)傳輸新的數(shù)據(jù)。為了對(duì)網(wǎng)關(guān)的主從狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)管，設(shè)置了兩個(gè)主從標(biāo)簽變量：RGL997SY：RGL網(wǎng)關(guān)1的主從狀態(tài)；RGL998SY：RGL網(wǎng)關(guān)2的主從狀態(tài)；與其他數(shù)據(jù)一樣，這兩個(gè)數(shù)據(jù)在建立通訊之初必須由FDSI寫(xiě)入RGL網(wǎng)關(guān)，其后則既可定期傳輸，也可在數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。FDSI發(fā)出的上述兩個(gè)變量應(yīng)遵守下述準(zhǔn)則：RGL997SY為1而RGL998SY為0，該組合表示RGL網(wǎng)關(guān)1和FDSI1處于主工作狀態(tài)而RGL網(wǎng)關(guān)2和FDSI2處于熱備用工作狀態(tài)(從狀態(tài))。該組合下，RGL機(jī)架將采用由FDSI1傳輸?shù)絉GL網(wǎng)關(guān)1的相關(guān)數(shù)據(jù)。RGL997SY為0而RGL998SY為1，該組合表示RGL網(wǎng)關(guān)2和FDSI2處于主工作狀態(tài)而RGL網(wǎng)關(guān)1和FDSI1處于從工作狀態(tài)。該組合下，RGL機(jī)架將采用由FDSI2傳輸?shù)絉GL網(wǎng)關(guān)2的相關(guān)數(shù)據(jù)。RGL網(wǎng)關(guān)不進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫(xiě)操作，除非RGL網(wǎng)關(guān)與FDSI之間的通訊中斷或RGL網(wǎng)關(guān)無(wú)法從FDSI模塊讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間超過(guò)3秒。在上述兩種情況下，RGL網(wǎng)關(guān)將對(duì)主從標(biāo)簽變量進(jìn)行復(fù)位，其他數(shù)據(jù)維持不變，即保持中斷數(shù)據(jù)通訊前的數(shù)據(jù)。如果兩個(gè)主從標(biāo)簽變量均為1或均為0，RGL機(jī)架將使用最后一個(gè)由0轉(zhuǎn)變?yōu)?的主從標(biāo)簽變量所對(duì)應(yīng)的RGL網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)。RGL網(wǎng)關(guān)定期(100毫秒)讀取ModbusTCP數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，因此RGL網(wǎng)關(guān)的時(shí)間延遲不超過(guò)200毫秒。RGL網(wǎng)關(guān)對(duì)其內(nèi)部故障實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如果某個(gè)RGL網(wǎng)關(guān)探測(cè)到出現(xiàn)內(nèi)部故障，將停止與FDSI模塊和RGL機(jī)架的數(shù)據(jù)通訊(既不發(fā)出數(shù)據(jù)，也不接收數(shù)據(jù))。RGL機(jī)架實(shí)時(shí)發(fā)送距上次數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠?jì)時(shí)信號(hào)到RGL網(wǎng)關(guān)，若相關(guān)計(jì)時(shí)信號(hào)超過(guò)3秒，則RGL網(wǎng)關(guān)認(rèn)為與RGL機(jī)架之間的通訊出現(xiàn)故障，RGL網(wǎng)關(guān)將停止接收FDSI模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。若RGL網(wǎng)關(guān)與FDSI模塊之間無(wú)數(shù)據(jù)傳輸超過(guò)3秒鐘，RGL網(wǎng)關(guān)將關(guān)閉與DCS間的Modbus連接。

2數(shù)據(jù)通訊流

2.1數(shù)據(jù)上行數(shù)據(jù)上行通訊流示意圖。每個(gè)數(shù)據(jù)上行周期中，RGL網(wǎng)關(guān)至少一次從RGL機(jī)架接收相關(guān)數(shù)據(jù)并使之處于FDSI可用狀態(tài)之中(無(wú)論FDSI是處于運(yùn)行狀態(tài)還是關(guān)閉狀態(tài)，RGL網(wǎng)關(guān)的行為不受FDSI狀態(tài)影響)。FDSI模塊至多每三秒向相應(yīng)的RGL網(wǎng)關(guān)發(fā)出一次數(shù)據(jù)讀取請(qǐng)求。RGL網(wǎng)關(guān)相互之間不受對(duì)方的影響。

2.2數(shù)據(jù)下行FDSI將數(shù)據(jù)發(fā)送到兩個(gè)RGL網(wǎng)關(guān)，無(wú)論其處于主工作狀態(tài)還是從工作狀態(tài)。RGL網(wǎng)關(guān)將FDSI傳送數(shù)據(jù)存放在ModbusTCP數(shù)據(jù)庫(kù)中。在建立連接之初，所有DCS數(shù)據(jù)均寫(xiě)入RGL網(wǎng)關(guān)，之后可定期傳輸也可只在數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)進(jìn)行傳輸。根據(jù)主從標(biāo)簽變量狀態(tài)，工作在主狀態(tài)的RGL網(wǎng)關(guān)定期將所有數(shù)據(jù)發(fā)送到RGL機(jī)架。

3RGL網(wǎng)關(guān)配置

RGL網(wǎng)關(guān)采用NIPXI機(jī)架，并采用NI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)PharLapETS。RGL網(wǎng)關(guān)配置如下：1個(gè)NIPXI-1031機(jī)架，該機(jī)架為3U4槽機(jī)架；1個(gè)NIPXI-8183賽揚(yáng)處理器，主頻850MHz；1個(gè)SSD閃存卡，512MB；3個(gè)PXI-8231以太網(wǎng)處理器，其中一個(gè)為備用。

4RGL網(wǎng)關(guān)可靠性計(jì)算

RGL網(wǎng)關(guān)器件的平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間(MTBF)輸入數(shù)據(jù)如下：PXI-1031(機(jī)架+供電)：TB_1031=80904h（1）PXI-8231(三個(gè)模塊)：TB_8231=2536049h（2）PXI-8183：TB_8183=170248h（3）RGL網(wǎng)關(guān)平均維修時(shí)間：TD_1GW=4h（4）因此，1套R(shí)GL網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的MTBF。

5結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)冗余的通訊接口設(shè)計(jì)，在方家山項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)了棒控棒位系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)正確可靠傳輸，RGL網(wǎng)關(guān)配置故障率低于10-8，具有較高的可靠性。

作者：李國(guó)勇 鄭杲 金遠(yuǎn) 蔡晨 單位：中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院核反應(yīng)堆系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室