四個(gè)主流品牌PLC冗余方案設(shè)計(jì)介紹

實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔大全文檔大全種常見(jiàn)品牌冗余方案介紹下面介紹四種經(jīng)常使用的 冗余方案：西門(mén)子軟冗余與 硬冗余、施耐德 硬冗余、羅克韋爾的 硬冗余和 軟冗余（目前快要停產(chǎn)）、的硬冗余方案。1西門(mén)子冗余方案西門(mén)子 軟冗余方案：軟冗余方案是實(shí)現(xiàn)冗余功能的一種低成本解決方案，可以應(yīng)用于對(duì)主備系統(tǒng)切換時(shí)間要求不高的控制系統(tǒng)中。其軟件、硬件包括：套編程軟件（）加軟冗余軟件包 ；套控制器及模塊，可以是或40;條通訊鏈路，主系統(tǒng)與從站通訊鏈路（ ）、備用系統(tǒng)與從站通訊鏈路（ ）、主系統(tǒng)與備用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步通訊鏈路（或 或 ）r若干個(gè)從站，每個(gè)從站包括個(gè) 接口模塊和若干個(gè)模塊；除此之外，還需要一些相關(guān)的附件，用于編程和上位機(jī)監(jiān)控的（連接在計(jì)算機(jī)串口）或 （插在主板上的槽上）或 （插在筆記本的 槽里）、 電纜、 總線鏈接器等就可以組成一套完整的軟冗余系統(tǒng)。在軟冗余系統(tǒng)進(jìn)行工作時(shí)，a控制系統(tǒng)（處理器，通訊、 ）獨(dú)立運(yùn)行，由主系統(tǒng)的掌握對(duì) 從站中的控制權(quán)。、系統(tǒng)中的程序由非冗余用戶(hù)程序段和冗余用戶(hù)程序段組成，主系統(tǒng)執(zhí)行全部的用戶(hù)程序，備用系統(tǒng)只執(zhí)行非冗余用戶(hù)程序段，而跳過(guò)冗余用戶(hù)程序段。路與路的程序需在或 里5用 i _功能塊， 塊中封裝了冗余功能的程序段，實(shí)現(xiàn)冗余功能。調(diào)用時(shí)，你可以在線地讀出 參數(shù)的數(shù)值如果為0說(shuō)明冗余鏈接正常。在 里調(diào)用 0 s塊進(jìn)行軟冗余的初始化，用戶(hù)需要在其中定義冗余部分的數(shù)據(jù)區(qū)，該數(shù)據(jù)區(qū)可以包括：一個(gè)過(guò)程映象區(qū)，一個(gè)定時(shí)器區(qū)，一個(gè)計(jì)數(shù)器區(qū)，一個(gè)位地址區(qū)和一個(gè)數(shù)據(jù)塊區(qū)， 同步的最大數(shù)據(jù)量為 ， 同步的最大數(shù)據(jù)量 。在 里6用 0 ’塊進(jìn)行軟冗余的診斷，導(dǎo)致主從站通訊出錯(cuò)時(shí)不會(huì)發(fā)生停機(jī)。下載程序時(shí)路與路程序必須分別下載，下載完成后當(dāng)?shù)闹甘緹袅梁蛢H一個(gè) 模塊的指示燈亮，而和 模塊M或 燈閃爍，即代表該軟冗余系統(tǒng)已正常工作。西門(mén)子 硬冗余系統(tǒng)方案：該方案采用西門(mén)子一 冗余的控制系統(tǒng)， 系列是西門(mén)子公司專(zhuān)為高端應(yīng)用場(chǎng)合設(shè)計(jì)的冗余系統(tǒng)，采用雙機(jī)熱備的硬件冗余機(jī)制，其工作電源、通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、、操作站均為冗余設(shè)置，一旦主系統(tǒng)發(fā)生故障，能夠自動(dòng)無(wú)縫切換到熱備用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的 一 轉(zhuǎn)換，使整個(gè)系統(tǒng)可以容錯(cuò)運(yùn)行.從而避免了傳統(tǒng)的單機(jī)系統(tǒng)因故障停機(jī)而造成損失，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。是容錯(cuò)自動(dòng)化系統(tǒng)，只有在其它措施配合下控制安全相關(guān)過(guò)程時(shí)才需要使用。 的容錯(cuò)性是通過(guò)兩個(gè)并行的中央控制器實(shí)現(xiàn)的，它們的通過(guò)光纖連接，并通過(guò)冗余的 線路對(duì)冗余進(jìn)行控制。每個(gè)需要兩個(gè)同步模塊，通過(guò)光纜成對(duì)連接。兩個(gè)冗余的 U間的通訊使用同步模塊。在發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)無(wú)擾動(dòng)的控制傳輸，即未受影響的熱備設(shè)備將在中斷處繼續(xù)執(zhí)行而不丟失任何信息。標(biāo)準(zhǔn) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和編程規(guī)則也適用于 。就用戶(hù)程序的執(zhí)行而言， 的運(yùn)行方式與標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)完全相同。操作系統(tǒng)的集成同步功能會(huì)自動(dòng)在后臺(tái)執(zhí)行，無(wú)需在用戶(hù)程序中組態(tài)這些功能。在冗余操作中，用戶(hù)程序會(huì)在兩個(gè) 上冗余地存儲(chǔ)并由事件驅(qū)動(dòng)同步執(zhí)行。但我們提供了多個(gè)用來(lái)優(yōu)化程序的塊，用以改善其對(duì)因更新等操作而導(dǎo)致的任何周期延長(zhǎng)情況的響應(yīng)。除和 系統(tǒng)中支持的塊外， 軟件還另外提供了可用來(lái)影響冗余功能的塊。通過(guò) 在用戶(hù)程序中使用“ ”執(zhí)行該查詢(xún)。使用 冗余錯(cuò)誤與 冗余錯(cuò)誤等組織塊來(lái)響應(yīng) 的冗余錯(cuò)誤。可以使用禁止主站 上的鏈接、禁止主站 上的更新和刪除、恢復(fù)或立即啟動(dòng)周期性自檢的測(cè)試組件三種方式影響容錯(cuò)系統(tǒng)。下載用戶(hù)程序至 ，將 的模式選擇器開(kāi)關(guān)設(shè)為，然后再設(shè)置上開(kāi)關(guān)，以啟動(dòng) 自動(dòng)化系統(tǒng)。執(zhí)行暖啟動(dòng)，并調(diào)用 。結(jié)果作為主啟動(dòng)， 作為備用啟動(dòng)。鏈接并更新備用后， 處于冗余模式并執(zhí)行用戶(hù)程序。當(dāng)與的指示燈亮，、 、 和、 、和 指示燈都熄滅后， 冗余系統(tǒng)已正常工作。施耐德的 硬冗余方案施耐德 硬冗余系統(tǒng)（ 熱備系統(tǒng)）需要在兩個(gè)底板上配有相同的硬件、軟件和固件。其中一個(gè)控制器 作為主控制器，另一個(gè)控制器作為備用控制器。在每個(gè)掃描周期后主控制器都要對(duì)備用控制器進(jìn)行更新。主控制器和備用控制器經(jīng)常通信，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的健康狀況進(jìn)行監(jiān)控。如果主控制器故障，備用控制器會(huì)在一個(gè)掃描周期內(nèi)代替主控制器起控制作用。主控制器執(zhí)行應(yīng)用程序，控制I在每次掃描（程序周期）之后更新備用控制器。如果主控制器故障，備用控制器在一個(gè)掃描周期內(nèi)將起控制作用。熱備系統(tǒng)是由 軟件、配備熱備套件、電源和遠(yuǎn)程 等組O。經(jīng)濟(jì)型熱備套件由兩只、兩只電源、兩只熱備模塊 組成。在熱備控制站和上可以配備一套經(jīng)濟(jì)型熱備套件和各配一只通訊模塊 2在遠(yuǎn)程站配備了適配器 2外加電纜與分離器的連接可組成一套經(jīng)濟(jì)型的熱備系統(tǒng)。原先的 控制器使用 軟件，最多能傳送應(yīng)用數(shù)據(jù)約8包括已定位數(shù)據(jù)在狀態(tài)中和非定位數(shù)據(jù)。為傳送非定位數(shù)據(jù)，系統(tǒng)必須使用狀態(tài)中一部分x域。施耐德電氣選擇這種方法是為了與現(xiàn)有的 選項(xiàng)模塊 相0容。因此，有必要進(jìn)行折衷：非定位數(shù)據(jù)越多，狀態(tài)就越少，反之亦然。在 軟件中，的“ o在“”選項(xiàng)選擇后并確認(rèn)。下載程序至一路L下載完成后可按住另一路的熱備模塊 上的 按鈕后完成程序自動(dòng)傳送。當(dāng)除了“ "、“ ”和“U指示燈亮并不閃爍等，通過(guò)試驗(yàn)正?？傻贸鲈摕醾湎到y(tǒng)已正常工作。現(xiàn)在的 控制器使用軟件，使用高端型自帶冗余功能的 ，具體組態(tài)方法不再做詳細(xì)介紹。3羅克韋爾冗余方案羅克韋爾的 硬冗余方案：冗余系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)由兩個(gè)完全一樣的控制器框架組成，每個(gè) 冗余系統(tǒng)框架中控制器模塊、通信模塊和模塊。兩個(gè)框架尺寸完全相同，模塊一模一樣，插放位置也一模一樣，控制器中的程序也一模一樣。兩個(gè)控制器框架之間，完全靠系統(tǒng)冗余模塊來(lái)完成同步和數(shù)據(jù)的交換。進(jìn)入同步狀態(tài)的主機(jī)控制器，自動(dòng)地傳送備份數(shù)據(jù)到輔機(jī)控制器，這些數(shù)據(jù)無(wú)須用戶(hù)挑選和編程，只要在主機(jī)控制器中被程序運(yùn)行時(shí)刷新過(guò)的數(shù)據(jù)，都會(huì)通過(guò)交叉裝載傳送到輔機(jī)控制器，傳送的數(shù)據(jù)量可以非常大?？刂破魍ㄟ^(guò)與的連接，得知自己是主機(jī)控制器還是輔機(jī)控制器，從而決定是傳送數(shù)據(jù)還是接收數(shù)據(jù)。這些完全不需要用戶(hù)的介入，系統(tǒng)自動(dòng)獲取、自動(dòng)判斷、自動(dòng)傳送。兩個(gè)控制器的同步運(yùn)行和大量數(shù)據(jù)的復(fù)制，使得輸出得到無(wú)擾切換。在成對(duì)的冗余框架中，首先上電的框架成為主機(jī)框架，后上電的框架作為輔機(jī)框架，并建立與主機(jī)控制器的同步。當(dāng)出現(xiàn)主機(jī)控制器所在框架掉電、拔插主機(jī)框架上的任何模塊、控制器程序發(fā)生主要故障、斷開(kāi)模塊上的 分接器或電纜等情況都會(huì)發(fā)生冗余切換。冗余系統(tǒng)中，主控制器框架和從控制器框架上各個(gè)模塊的版本必須嚴(yán)格一致，并到達(dá)到要求的版本號(hào)，否則無(wú)法正常工作。當(dāng)版本不一致時(shí)，在通訊軟件 中可能無(wú)法看到從控制器框架上的處理器，同時(shí)，從控制器框架的處理器狀態(tài)指示燈燈變?yōu)榧t色長(zhǎng)亮。因此，一般系統(tǒng)在第一次上電時(shí)，需要進(jìn)行固件升級(jí)。升級(jí)工作需要使用 的固件升級(jí)軟 ，。升級(jí)完畢后，主從控制器框架都重新上電，使用 將程序下載到主處理器中，然通過(guò)切換將程序自動(dòng)備份至從處理器，最后通過(guò)軟件RSNet對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃。檢查處理器、 / 、指示燈綠色穩(wěn)定和 指示燈滅,通過(guò)試驗(yàn)正?？傻贸鲈摕醾湎到y(tǒng)已正常工作。羅克韋爾的 軟冗余方案：的冗余可以采用兩個(gè) 機(jī)架，通過(guò) 鏈路連接各自的冗余遠(yuǎn)程模塊，并掛接 鏈路即可。其作用如下：主控制遠(yuǎn)程，后備處理器也接收同樣的實(shí)時(shí)控制數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)同步通過(guò)實(shí)現(xiàn)，以便后備處理器按實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)不斷更新，當(dāng)主處理器出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到后備處理器以接管控制，從而為用戶(hù)提供事實(shí)上不中斷的運(yùn)行功能。軟冗余系統(tǒng)的主從機(jī)架完全相同，每個(gè)機(jī)架上安裝有一個(gè)和一個(gè)模塊，其中一對(duì)配對(duì)的與遠(yuǎn)程上的遠(yuǎn)程 適配器模塊實(shí)現(xiàn)冗余的 數(shù)據(jù)通訊。一個(gè)冗余 系統(tǒng)最多支持對(duì)模塊，亦即最多可接個(gè) 通訊鏈路，每個(gè)鏈最多點(diǎn),因此'一r個(gè) 冗余系統(tǒng)最多可有點(diǎn)。的熱備系統(tǒng)由 構(gòu)成，可以在 、和 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)的備份。當(dāng)在 網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行熱備的時(shí)候， 具有和 模塊完全相同的功能，只是在遠(yuǎn)程掃描器的基礎(chǔ)上增加了數(shù)據(jù)備份的能力。系統(tǒng)中，一個(gè) 模塊處于主系統(tǒng)框架中，另外一個(gè)模塊處于備用系統(tǒng)框架中，都通過(guò) 鏈路與遠(yuǎn)程框架的模塊相連。在熱備系統(tǒng)中，主系統(tǒng)框架和備用系統(tǒng)框架中都不插 模塊。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，主系統(tǒng)中的控制器通過(guò)背板將數(shù)據(jù)傳遞到本地框架的 模塊中，然后主系統(tǒng)中的 模塊通過(guò)鏈路將數(shù)據(jù)傳遞到備用系統(tǒng)中的 模塊中。在備用系統(tǒng)框架中，模塊再將接受到的數(shù)據(jù)通過(guò)背板傳遞到備用系統(tǒng)的控制器中，數(shù)據(jù)就是以這樣的方式完成在熱備系統(tǒng)中的備份。當(dāng)主系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)候，熱備系統(tǒng)進(jìn)行切換，以使備用系統(tǒng)中的控制器接管主系統(tǒng)的控制器來(lái)控制遠(yuǎn)程框架的模塊運(yùn)行。這個(gè)切換的速度是很快的（一般在之內(nèi)便完成切換），以致于在主系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)候，處于遠(yuǎn)程框架的輸出還沒(méi)有發(fā)生變化，備用系統(tǒng)已經(jīng)代替出現(xiàn)故障的主系統(tǒng)運(yùn)行了。軟冗余系統(tǒng)的主處理器框架在電源故障或掉電、處理器主要故障、 模塊故障（包括 鏈的通訊超時(shí)）、處理器沒(méi)有處于 運(yùn)行狀態(tài)情況下會(huì)發(fā)生主從的切換。通常主從切換的時(shí)間在m個(gè)完整的程序掃描時(shí)間，假如主處理器的 地址為,從機(jī)為,當(dāng)發(fā)生主從切換時(shí)，處理器會(huì)發(fā)生地址的交換這樣我們?cè)诰幊誊浖鲜冀K訪問(wèn)的邏輯上的主處理器。處理器之間的數(shù)據(jù)同步靠同步子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，主處理器把需要同步的信息傳送到 的數(shù)據(jù)交換區(qū)，從處理器則從該交換區(qū)讀取這些數(shù)據(jù)。使用 將程序下載到兩個(gè)處理器中，注意和 的 開(kāi)關(guān)拔碼必須與程序中的組態(tài)和 位置一致。當(dāng) 模塊的 （只有一個(gè)站亮代表主站）、 （只有一個(gè)站亮代表從站）、 綠色穩(wěn)定、 綠色閃爍、 與 都熄滅和 模塊的 亮、熄滅、狀態(tài)顯示 后，代表鏈路正常通訊。在 正常通訊后，處理器 亮穩(wěn)定、綠色閃爍、 與都熄滅、或 亮穩(wěn)定后即 軟冗余系統(tǒng)已正常工作。的 硬冗余方案控制器是導(dǎo)軌安裝式的模塊化控制器家族，模塊包括P通訊模塊、電源模塊及附件。 模塊以?xún)?nèi)存不同，是否支持冗余分成幾類(lèi)。每個(gè) 上有兩個(gè)以太網(wǎng)口用于連接操作站，工程師站管理站或高級(jí)應(yīng)用。兩個(gè)以太網(wǎng)口可設(shè)置為冗余，用于提高系統(tǒng)可利用率?？刂破髋渲昧藘蓚€(gè)口，調(diào)試工具或與外部設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行通信。的 硬冗余配置是采用兩個(gè) 冗余1兩個(gè)冗余的U過(guò)專(zhuān)用的電纜與鏈路來(lái)同步數(shù)據(jù)。電纜 連接兩個(gè)使得它們?cè)谕粋€(gè)高速數(shù)據(jù)總線上電纜 連接兩個(gè)進(jìn)行冗余數(shù)據(jù)和信息交換。每個(gè)的 光纖接口通過(guò)雙塑料光纖 連接至各自的模塊總線光XX纖接收器 的接口，在 后面掛接模塊。對(duì)控制的冗余組態(tài)分兩步：在控制器上設(shè)定地址以及冗余地址獲取規(guī)則；在編程軟件 程序里面設(shè)置為冗余控制器，并指定的地址。通過(guò) 提供的 程序可以很方便的設(shè)定控制器的地址。通過(guò) 程序完成冗余控制器的設(shè)定，同時(shí)在 里設(shè)置為 。通過(guò) 軟件在程序中 里建變量，將和 對(duì)應(yīng)起來(lái)就可以了將要這些變量在切換后不會(huì)丟失。下載用戶(hù)程序至主，按下主的 按鈕，就能自動(dòng)將程序備份至從 P當(dāng)處理器的指示燈熄滅、 三個(gè)綠色指示燈亮、XX黃色指示燈亮、僅一只處理器的 亮、兩只處理器 黃色指示燈亮，表明該系統(tǒng)已正常工作。5結(jié)語(yǔ)上述介紹的四種類(lèi)型的 組成的冗余系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用比較廣泛且成熟的冗余方案。具體可以采用電源冗余、處理器冗余、冗余、通訊冗余模塊根據(jù)相應(yīng)的 組態(tài)要求構(gòu)成套完整的冗余控制系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)：[1 , 可編程控制器硬件和安裝手冊(cè).西門(mén)子中國(guó)）有限公司，200．0TOC\o"1-5"\h\z[2廖常初. 應(yīng)用技術(shù)[].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， .[3 .西門(mén)子冗余系統(tǒng)指南.西門(mén)子中國(guó)有限公司， ^[4 , 下冗余 編程.西門(mén)子中國(guó)有限公司， .[5 , 系統(tǒng)軟件冗余的說(shuō)明與實(shí)現(xiàn).西門(mén)子中國(guó)有限公司，2...8SchneEildecrt.rQiucanHtouStmtanPdlbaynnainnIdgnstal[7]84.US施耐德電氣.E1.6... 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