冗余通訊接口設計思考范文

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1數據下行

RGL網關作為ModbusTCP服務器，而DCS作為ModbusTCP客戶端。兩個FDSI模塊(無論其主從狀態)均向RGL網關寫入數據，以保證兩個RGL網關數據的一致性。在最初建立連接時，FDSI模塊需將所有數據寫入RGL網關，其后既可定期將所有數據刷新，也可以僅在數據發生變化時傳輸新的數據。為了對網關的主從狀態進行監管，設置了兩個主從標簽變量：RGL997SY：RGL網關1的主從狀態；RGL998SY：RGL網關2的主從狀態；與其他數據一樣，這兩個數據在建立通訊之初必須由FDSI寫入RGL網關，其后則既可定期傳輸，也可在數據發生變化時進行數據傳輸。FDSI發出的上述兩個變量應遵守下述準則：RGL997SY為1而RGL998SY為0，該組合表示RGL網關1和FDSI1處于主工作狀態而RGL網關2和FDSI2處于熱備用工作狀態(從狀態)。該組合下，RGL機架將采用由FDSI1傳輸到RGL網關1的相關數據。RGL997SY為0而RGL998SY為1，該組合表示RGL網關2和FDSI2處于主工作狀態而RGL網關1和FDSI1處于從工作狀態。該組合下，RGL機架將采用由FDSI2傳輸到RGL網關2的相關數據。RGL網關不進行數據的寫操作，除非RGL網關與FDSI之間的通訊中斷或RGL網關無法從FDSI模塊讀取數據的時間超過3秒。在上述兩種情況下，RGL網關將對主從標簽變量進行復位，其他數據維持不變，即保持中斷數據通訊前的數據。如果兩個主從標簽變量均為1或均為0，RGL機架將使用最后一個由0轉變為1的主從標簽變量所對應的RGL網關的數據。RGL網關定期(100毫秒)讀取ModbusTCP數據庫中的數據，因此RGL網關的時間延遲不超過200毫秒。RGL網關對其內部故障實時監測，如果某個RGL網關探測到出現內部故障，將停止與FDSI模塊和RGL機架的數據通訊(既不發出數據，也不接收數據)。RGL機架實時發送距上次數據傳輸的計時信號到RGL網關，若相關計時信號超過3秒，則RGL網關認為與RGL機架之間的通訊出現故障，RGL網關將停止接收FDSI模塊傳輸的數據。若RGL網關與FDSI模塊之間無數據傳輸超過3秒鐘，RGL網關將關閉與DCS間的Modbus連接。

2數據通訊流

2.1數據上行數據上行通訊流示意圖。每個數據上行周期中，RGL網關至少一次從RGL機架接收相關數據并使之處于FDSI可用狀態之中(無論FDSI是處于運行狀態還是關閉狀態，RGL網關的行為不受FDSI狀態影響)。FDSI模塊至多每三秒向相應的RGL網關發出一次數據讀取請求。RGL網關相互之間不受對方的影響。

2.2數據下行FDSI將數據發送到兩個RGL網關，無論其處于主工作狀態還是從工作狀態。RGL網關將FDSI傳送數據存放在ModbusTCP數據庫中。在建立連接之初，所有DCS數據均寫入RGL網關，之后可定期傳輸也可只在數據發生變化時進行傳輸。根據主從標簽變量狀態，工作在主狀態的RGL網關定期將所有數據發送到RGL機架。

3RGL網關配置

RGL網關采用NIPXI機架，并采用NI實時數據操作系統PharLapETS。RGL網關配置如下：1個NIPXI-1031機架，該機架為3U4槽機架；1個NIPXI-8183賽揚處理器，主頻850MHz；1個SSD閃存卡，512MB；3個PXI-8231以太網處理器，其中一個為備用。

4RGL網關可靠性計算

RGL網關器件的平均無故障運行時間(MTBF)輸入數據如下：PXI-1031(機架+供電)：TB_1031=80904h（1）PXI-8231(三個模塊)：TB_8231=2536049h（2）PXI-8183：TB_8183=170248h（3）RGL網關平均維修時間：TD_1GW=4h（4）因此，1套RGL網關系統的MTBF。

5結束語

通過冗余的通訊接口設計，在方家山項目中實現了棒控棒位系統與DCS系統之間的數據正確可靠傳輸，RGL網關配置故障率低于10-8，具有較高的可靠性。

作者：李國勇 鄭杲 金遠 蔡晨 單位：中國核動力研究設計院核反應堆系統設計技術重點實驗室