控制器双冗余系统

1万 · 2019-7-3 15:50

当接口模块接收到来自控制器的数据后，主接口模块(主控制器链接的接口
模块)和备用接口模块(备用控制器链接的接口模块)将执行不同的任务。
主接口将发送通知给备用接口，然后将接收寄存器中的数据提取出来，并将数据
发往总线。等到数据发送结束后查看是否收到备接口的回复。若己收到，说明对
方也正常工作，若未收到，重新询问并等待一段时间，询问不得超过3次，若在
规定时间内收到回应则说明对方也工作正常。若一直没有收到回应，则发送故障
诊断申请给本地控制器，根据诊断结果在做相应动作。具体流程如图4-8所示。

1万 · 2019-7-3 15:51

若当前接口是备接口，收到来自控制器的数据以后，首先将表示本控制器正
常工作的标志位置位，再判断是否收到来自对方接口的消息，若在规定时间内没
有收到对方的标志位的置位信息，则询问对方，若一定时间内收到了对方的回应，
则说明对方接口模块的核心控制器工作正常，继续监测总线，若收到了主接口模
块发送到总线的数据，说明对方的CAN收发器也正常，否则会发送主接口故障
的通知给本地控制器。若一直没有收到主接口模块的回应信号，判断是否有来自
总线的数据，若有，判断该数据是否是主接口发送的，若是主接口发送的，则说
明两接口之间连接出现问题，将这一问题反馈给本地控制器，若没有检测到主接
口模块发送到总线的数据，则认为对方故障，将对方故障的消息反馈给本地控制
器。具体的流程如图4-9所示。

1万 · 2019-7-3 15:52

若图4-10所示的主接口模块发现通道C1或D的通讯出现问题，应向主控
制器提出故障诊断的申请，若主控制器收到该申请，必须先对接口模块做出回应，
然后再进行故障诊断，接口模块收到主控制器的回应后才能配合主控制器进行故
障诊断，若没有收到主控制器的回应接口模块将发送通知给对方的接口模块，通
过对方接口模块向备用控制器提出申请进行故障诊断。

1万 · 2019-7-3 15:52

(3)备控制器主动执行故障诊断的情况若图4-10所示的备控制器发现
与备接口之间的通道C2通讯出现问题时，将立即进行故障诊断，同时会通知主
控制器目前备用控制器正在进行故障诊断。若诊断的结果不能确认备用接口本身
的问题还是通讯链路C2的问题，将交由主控制器从另一方面进行诊断。
(4)备控制器收到请求进行故障诊断的情况若图4-10所示的备接口发
现通道D出现问题时，将向备用控制器提出申请进行故障诊断。

1万 · 2019-7-3 15:53

众所周知，掉电是任何用电设备最致命的故障，一旦掉电整个系统中所有的
硬件都将瘫痪。本控制器双冗余系统的两套控制系统的电源是分开的，也即如果
其中一个控制系统掉电，另一个控制系统不一定掉电。所以如果其中一个控制系
统出现掉电的情况，只需另一个没有掉电的系统继续工作即可。但是随之而来的
问题是一个控制系统如何判断另一个控制系统是掉电还是出现其他不是掉电的
问题，下面将对此问题进行论述。
本控制器双冗余系统最大的特点是有两套控制系统并行工作，并且所有的通
讯链接构成了一个完整的通讯回路，如图4-10所示。掉电显示出来的最直接的
结果是不能工作，所以当对方控制器与之通讯时必然得不到回应，这也将是判断
系统是否掉电的切入点。
掉电故障需要对方互相通信时才能发现，两控制器正常通讯时通过串口1

1万 · 2019-7-4 14:07

1万 · 2019-7-4 14:08

模拟接口模块核心控制器故障的方法是切断其与控制器和备用接口模块之
间的链接，也就是需要切断接口模块串口1之间的链接、控制器与接口模块串口
3之间的链接，除此之外，还需断掉两接口模块之间的IO链接。实验结果如图
_5-9所示，圆圈圈中的位置即为控制器切换的位置，从示波器上读取的切换时间
约为40ms，从图_5-9中可以看出，备用控制器经过故障诊断以后，完成了控制
器的切换，并接替原主控制器继续工作，满足设计要求。除此之外，故障指示结
果如表_5-4所示。由实验结果可知，在接口模块的核心控制器故障的情况下，备
用控制系统不仅可以准确检测出故障所在，同时也完成控制器的自主切换，使系
统的任务可以得到不间断的执行。