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在關鍵控制系統(tǒng)中，對系統(tǒng)的安全性和容錯性要求比較高，為了保證系統(tǒng)的不間斷運行，往往需要對多個環(huán)節(jié)進行冗余配置，從而保證單點故障不影響系統(tǒng)正常運行.即使不是關鍵節(jié)點故障，系統(tǒng)中其他部分也要求具備基本的應急功能，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。
力控科技開發(fā)的力控監(jiān)控組態(tài)軟件ForceControl系列可以支持設備冗余、控制網(wǎng)絡冗余、服務器冗余、管理網(wǎng)絡冗余、客戶端冗余等多種冗余模式，在數(shù)據(jù)吞吐、網(wǎng)絡切換上得到了很大的提高。圖1中整個系統(tǒng)的控制站、監(jiān)控服務器、客戶端、網(wǎng)絡都是采用冗余配置。力控軟件主從服務器的切換時間最小可以達到2秒，極大的提高了切換速度。
圖1 力控軟件冗余框架圖
在本文中，主要從設備冗余和上位機冗余兩個方面來介紹力控的實際應用。
一、設備冗余
設備冗余一般要求控制站的電源、CPU、通訊模塊都需要進行冗余配置，主從控制器同時連接設備總線來保證數(shù)據(jù)通訊，一般的 PLC廠家的設備冗余基本都是此類的設計方案。上位機監(jiān)控軟件和此類系統(tǒng)通訊時，要考慮到當主從控制器發(fā)生切換時，監(jiān)控軟件的通訊要同步切換來保證從正確的IO設備獲取數(shù)據(jù)。
以西門子PLC為例，力控ForceControl系列軟件通過以太網(wǎng)與S7-400H冗余系統(tǒng)通信，網(wǎng)絡架構(gòu)如圖2。
圖2 力控與 S7-400H冗余通信圖
圖2中，冗余系統(tǒng)由A和B兩套PLC控制系統(tǒng)組成，初始狀態(tài)，A系統(tǒng)為主站，B系統(tǒng)備用站，當主系統(tǒng)A中的任何一個組件出現(xiàn)故障時，控制任務會自動切換到備用系統(tǒng)B中執(zhí)行。這時，B系統(tǒng)為主站，A系統(tǒng)為備用站，系統(tǒng)運行過程中，即使沒有任何組件出錯，操作人員也可以通過設定控制字，實現(xiàn)手動的主備系統(tǒng)切換。
當主備系統(tǒng)切換時，為了保證上位機的正常切換，則在力控軟件需要進行相應的配置。冗余切換實現(xiàn)方式有兩種：標志和心跳（如圖3所示），需要配合的PLC的程序的使用。首先在PLC的程序中做一個標志字（心跳字），然后在力控數(shù)據(jù)庫組態(tài)中組態(tài)一個對應的點連接即可。
圖3力控驅(qū)動配置界面
力控軟件正常時與主控制器進行通訊，若主設備損壞或者通訊出現(xiàn)故障，軟件會根據(jù)設備故障標識斷開與主控制設備的通訊，而與從控制設備進行通訊的連接，保證了系統(tǒng)的及時切換 ，從而保證了在設備切換的同時，上位機也同時做到及時切換。
二、上位機冗余
支持冗余的軟件要保證實時數(shù)據(jù)在兩臺服務器上同時存儲和顯示，監(jiān)控站出現(xiàn)故障后，備用站能夠接替監(jiān)控站來工作，并且及時通知操作人員處理監(jiān)控站的故障。當監(jiān)控站恢復正常以后，自動接替?zhèn)溆糜嬎銠C工作，恢復初始的工作狀態(tài)。
以AB PLC為例，在力控軟件中，與AB PLC通訊模式主要有以下幾種：
�。�1）串行口：使用通過DF1協(xié)議與AB所有系列PLC設備通訊，包括LOGIX系列、SLC500/Micrologix、PLC5、PLC3、PLC2。
�。�2）總線：AB系列PLC的控制網(wǎng)絡主要有DH+、ControlNet、DeviceNet等，力控軟件采用OPC的方式與以上控制網(wǎng)絡通訊。
（3）工業(yè)以太網(wǎng)：力控軟件可以和Logix系列PLC以以太網(wǎng)（TCP/IP）的方式進行通信。
在圖4中，下位機為AB PLC，上位機由兩套力控ForceControl系列組態(tài)軟件組成冗余系統(tǒng)，分別稱之為主站和從站，主站和從站的力控軟件在獨立工作時都能夠通過控制網(wǎng)絡和設備進行通訊。在冗余熱備模式下，正常工作時只有主站和控制站通訊，從站不和控制站通訊，從站的數(shù)據(jù)通過主站來進行備份和同步。如果主站出現(xiàn)故障，從站接管主站工作。等主站恢復之后，可以通過自動或手動方式進行干預來進入熱備狀態(tài)，如果主站和從站都正常，用戶可以手動地通過控制標志位把工作從當前站切換到熱備站（原來的主站）上。
同時從站周期性向主站發(fā)送數(shù)據(jù)同步請求，主站響應這些請求，實現(xiàn)主從站之間的實時、歷史和報警數(shù)據(jù)同步，并且保證系統(tǒng)的時鐘同步。
圖4 上位機雙機冗余架構(gòu)
三、結(jié)論
力控軟件的全面冗余解決方案通過多年在流程行業(yè)的不斷總結(jié)應用，已經(jīng)在石油、石化、電力的附屬裝置上得到了廣泛應用；在石化系統(tǒng)的罐區(qū)、壓縮機控制、燃氣輸送；在石油系統(tǒng)的聯(lián)合站上等裝置上得到了廣泛的應用，其中很多項目都應用在國家的重點工程上，為民族裝備制造業(yè)水平的提高貢獻了自己的力量。
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