冗余控制的重要意義

文:2014年6月

導語:冗余在PLC控制中非常常見,即在PLC控制系統中增加備用關鍵設備,一旦PLC系統在運行模式下出現故障,控制系統以最快速度啟動備用設備,從而維持系統的正常工作。

冗余,是重復配置系統的一些部件,當系統發生故障時,冗余配置的部件介入并承擔故障部件的工作,由此減少系統的故障時間。冗余在PLC控制中非常常見,即在PLC控制系統中增加備用關鍵設備,一旦PLC系統在運行模式下出現故障,控制系統以最快速度啟動備用設備,從而維持系統的正常工作。

在冗余模式下,通常有硬件冗余模式和軟件冗余模式。前者主要是通過對重要部件或者容易發生故障部件增加的雙重或者高備份實現容錯要求,以提高系統的可靠性。后者則是利用系統中不同部件在功能上的冗余性,結合程序設計來提高整個PLC系統的冗余度,從而改善PLC系統的容錯性能。

軟件冗余的實現原理是當系統運行過程中兩個CPU同時啟動和運行,但是在正常運行時只有主CPU發出控制命令,而備用CPU檢測主CPU狀態和記錄主CPU發出的命令,當主CPU發生故障時能夠延續當時的實際狀態接替主CPU發出執行命令。當系統發生特定故障時,系統可以實現主備切換,備站接替主站繼續運行。

硬件冗余系統的冗余結構使系統可靠性得到了確保,比如所有的重要部件都采用冗余配置,包括了冗余的CPU、供電模件和用于冗余CPU通信的同步模塊。根據特定的需求還可相應配置冗余客戶服務器、冗余接口模件、冗余通訊介質等。一般情況下硬件冗余系統可以實現以下功能:錯誤識別和錯誤定位功能集成;自動事件同步與平滑的主從切換;類似標準CPU的在線編程;在操作期間可修改系統或者對部件進行更換;下載程序時,只考慮單個CPU,程序可自動拷貝到另一個CPU中,且修復后自動再進入;運行中所有部件可更換。

本期由蔡衛江撰寫的《基于冗余網絡通訊技術的智能化水輪機調速器設計》從葛洲壩智能調速器的設計出發,給出了調速器在網絡拓撲、硬件結構等方面的設計方案,闡述了調速器在網絡通訊的冗余及可靠性方面的設計思路,提出了調速器的網絡對時方案,介紹了采用IEC61850通訊的數據結構等。研究表明:新一代調速器解決了調速器和監控系統設備聯接和系統聯網問題,滿足智能化水電站的建設要求,為今后智能水電站調速器的設計提供較高的參考價值。

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