冗余通讯接口设计思考范文

1数据下行

RGL网关作为ModbusTCP服务器，而DCS作为ModbusTCP客户端。两个FDSI模块(无论其主从状态)均向RGL网关写入数据，以保证两个RGL网关数据的一致性。在最初建立连接时，FDSI模块需将所有数据写入RGL网关，其后既可定期将所有数据刷新，也可以仅在数据发生变化时传输新的数据。为了对网关的主从状态进行监管，设置了两个主从标签变量：RGL997SY：RGL网关1的主从状态；RGL998SY：RGL网关2的主从状态；与其他数据一样，这两个数据在建立通讯之初必须由FDSI写入RGL网关，其后则既可定期传输，也可在数据发生变化时进行数据传输。FDSI发出的上述两个变量应遵守下述准则：RGL997SY为1而RGL998SY为0，该组合表示RGL网关1和FDSI1处于主工作状态而RGL网关2和FDSI2处于热备用工作状态(从状态)。该组合下，RGL机架将采用由FDSI1传输到RGL网关1的相关数据。RGL997SY为0而RGL998SY为1，该组合表示RGL网关2和FDSI2处于主工作状态而RGL网关1和FDSI1处于从工作状态。该组合下，RGL机架将采用由FDSI2传输到RGL网关2的相关数据。RGL网关不进行数据的写操作，除非RGL网关与FDSI之间的通讯中断或RGL网关无法从FDSI模块读取数据的时间超过3秒。在上述两种情况下，RGL网关将对主从标签变量进行复位，其他数据维持不变，即保持中断数据通讯前的数据。如果两个主从标签变量均为1或均为0，RGL机架将使用最后一个由0转变为1的主从标签变量所对应的RGL网关的数据。RGL网关定期(100毫秒)读取ModbusTCP数据库中的数据，因此RGL网关的时间延迟不超过200毫秒。RGL网关对其内部故障实时监测，如果某个RGL网关探测到出现内部故障，将停止与FDSI模块和RGL机架的数据通讯(既不发出数据，也不接收数据)。RGL机架实时发送距上次数据传输的计时信号到RGL网关，若相关计时信号超过3秒，则RGL网关认为与RGL机架之间的通讯出现故障，RGL网关将停止接收FDSI模块传输的数据。若RGL网关与FDSI模块之间无数据传输超过3秒钟，RGL网关将关闭与DCS间的Modbus连接。

2数据通讯流

2.1数据上行数据上行通讯流示意图。每个数据上行周期中，RGL网关至少一次从RGL机架接收相关数据并使之处于FDSI可用状态之中(无论FDSI是处于运行状态还是关闭状态，RGL网关的行为不受FDSI状态影响)。FDSI模块至多每三秒向相应的RGL网关发出一次数据读取请求。RGL网关相互之间不受对方的影响。

2.2数据下行FDSI将数据发送到两个RGL网关，无论其处于主工作状态还是从工作状态。RGL网关将FDSI传送数据存放在ModbusTCP数据库中。在建立连接之初，所有DCS数据均写入RGL网关，之后可定期传输也可只在数据发生变化时进行传输。根据主从标签变量状态，工作在主状态的RGL网关定期将所有数据发送到RGL机架。

3RGL网关配置

RGL网关采用NIPXI机架，并采用NI实时数据操作系统PharLapETS。RGL网关配置如下：1个NIPXI-1031机架，该机架为3U4槽机架；1个NIPXI-8183赛扬处理器，主频850MHz；1个SSD闪存卡，512MB；3个PXI-8231以太网处理器，其中一个为备用。

4RGL网关可靠性计算

RGL网关器件的平均无故障运行时间(MTBF)输入数据如下：PXI-1031(机架+供电)：TB_1031=80904h（1）PXI-8231(三个模块)：TB_8231=2536049h（2）PXI-8183：TB_8183=170248h（3）RGL网关平均维修时间：TD_1GW=4h（4）因此，1套RGL网关系统的MTBF。

5结束语

通过冗余的通讯接口设计，在方家山项目中实现了棒控棒位系统与DCS系统之间的数据正确可靠传输，RGL网关配置故障率低于10-8，具有较高的可靠性。

作者：李国勇 郑杲 金远 蔡晨 单位：中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室