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冗余技術在控制系統中的應用實現分析

通過控制系統冗余原理與方法的具體分析可以看到，系統的可用性在很大程度上取決于那些MTBF值較低而能對系統正常運行造成重大影響的部件，如主控制卡、網絡、電源、通訊轉發卡等。在系統設計中對關鍵部件進行冗余設計，可以大大提高系統的可用性。

下面以SUPCONJX-300X為例分析冗余的實現方式：

SUPCONJX-300X型集散控制系統[1]的各個部件的冗余，實現了從電源、主控制器、過程控制網絡，直至I/O卡件的冗余。

JX-300X型DCS采用全智能化、全數字化設計，在此基礎上成功地實現了卡件的熱插拔、故障診斷、信息同步等前文提到的各項技術。該系統采用典型控制系統三層模型，每個層次內均可冗余配置，而層次之間采用全冗余連接。即整個系統內以冗余過程控制網絡(SCnet)和冗余現場I/O總線(SBUS)為高可靠的連接通道，系統內各個部件的運行和部件之間點對點連接都可冗余。

根據控制系統內各個部件功能定位的不同，采用了具體方式有所差別，具體策略為：

1)主控制卡的冗余

主控制卡是整個系統的核心控制單元，完成系統的控制任務。而冗余技術各個設計要點在此得到充分應用。互為冗余的兩塊主控制卡軟件、硬件**，它們執行同樣的系統軟件和應用程序，在工作/備用冗余邏輯電路的控制下，其中一個運行在工作狀態(工作卡)，另外一個運行在備用狀態(備用卡)，如圖2所示。工作卡和備用卡之間具有公共的冗余邏輯控制電路和的高速對等冗余通訊通道，同時也可以通過I/O總線和過程控制網絡進行信息交互或故障診測。互為冗余的主控制卡都能訪問I/O和過程控制網絡，備用模式下的主控制卡執行診斷程序，監視工作卡的狀態，通過周期查詢工作卡件中的數據存儲器，接受工作卡發送的實時控制運行信息。備用處理器可隨時保存的控制數據，以保證工作/備用的無擾動切換，但工作模式下的主控制卡起著控制、輸出、實時過程信息發布，等決定性的作用(具有發言權)。冗余技術的關鍵在于實現信息同步，而信息同步的zui終目的是為了實現冗余部件之間無擾動切換。我們把信息同步的方法分為“自然同步”和“強制同步”。 ABB PLC AC500-ECO模塊接線端子TA564-11

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