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品牌：Bently 型號：3500/50-04-00
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冗余技術在控制系統(tǒng)中的應用實現(xiàn)分析
通過控制系統(tǒng)冗余原理與方法的具體分析可以看到，系統(tǒng)的可用性在很大程度上取決于那些MTBF值較低而能對系統(tǒng)正常運行造成重大影響的部件，如主控制卡、網(wǎng)絡、電源、通訊轉發(fā)卡等。在系統(tǒng)設計中對關鍵部件進行冗余設計，可以大大提高系統(tǒng)的可用性。
根據(jù)控制系統(tǒng)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(tǒng)的核心控制單元，完成系統(tǒng)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、硬件完全一致，它們執(zhí)行同樣的系統(tǒng)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(tài)（工作卡），另外一個運行在備用狀態(tài)（備用卡）。工作卡和備用卡之間具有公共的冗余邏輯控制電路和專用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(wǎng)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(wǎng)絡，備用模式下的主控制卡執(zhí)行診斷程序，監(jiān)視工作卡的狀態(tài)，通過周期查詢工作卡件中的數(shù)據(jù)存儲器，接受工作卡發(fā)送的實時控制運行信息。備用處理器可隨時保存最新的控制數(shù)據(jù)，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(fā)布，等決定性的作用（具有發(fā)言權）。冗余技術的關鍵在于實現(xiàn)信息同步，而信息同步的最終目的是為了實現(xiàn)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”。
互為冗余的兩個主控制卡作為一個整體與外界交換信息（網(wǎng)絡通訊、I/O通訊），共享進入這個整體的輸入信息，這就是冗余部件的同一性（也可以稱為單一性）。對外輸出信息時工作卡掌握主動權，代表這個整體發(fā)言，即冗余的協(xié)同性。通俗地講，兩個互為冗余的部件，對于用戶使用和外部控制對象而言，可被視為一個整體。
為了保證互為冗余的兩個卡件具有平等獲取外部信息（I/O通訊、網(wǎng)絡通訊）的權利，冗余部件具有同樣的通訊接口，保證卡件內輸入信息的一致。冗余的兩塊卡件有各自的通訊通路，只要保證相同的輸入信息在兩個通信通路上同時進行傳輸，兩塊卡件就可以獲得相同的信息。這種憑借外部設備實現(xiàn)輸入信息的同步稱為“自然同步”。
“自然同步”發(fā)生在冗余系統(tǒng)和外部設備之間。工作卡掌握主動權，代表整體發(fā)言，并通過冗余通信將各種狀態(tài)信息傳送給備用卡，達到控制任務的同步，這就是“強制同步”?！皬娭仆健蓖ㄟ^冗余通信使備用卡內部控制狀態(tài)與工作卡保持一致，它發(fā)生在互為冗余的卡件之間。根據(jù)變量特性的不同，具體采用的同步方式也各不相同。
2)電源系統(tǒng)冗余
電源是整個控制系統(tǒng)得以正常工作的動力源泉，一旦電源單元發(fā)生故障，往往會使整個控制系統(tǒng)的工作中斷，造成嚴重后果。要使控制系統(tǒng)能夠安全、可靠、長期、穩(wěn)定地運行，首先穩(wěn)定的供電必須得到保證。JX-300X型DCS采用可熱插拔的冗余電源，正常工作時，兩臺電源各輸出一半功率，從而使每一臺電源都工作在輕負載狀態(tài)，有利于電源穩(wěn)定工作。當其中一臺發(fā)生故障，短時由另一臺接替其工作，并報警。設計為可熱插拔的冗余電源，這樣系統(tǒng)維護時可以在不影響系統(tǒng)正常運行的情況下更換故障的電源。
3)網(wǎng)絡系統(tǒng)冗余
采用冗余網(wǎng)卡和冗余網(wǎng)絡接口。正常工作時，冗余的兩條數(shù)據(jù)高速通路同時并行運行，自動分攤網(wǎng)絡流量，并考慮了負載均衡的冗余設計，使系統(tǒng)網(wǎng)絡通信帶寬提高。當其中一路故障（網(wǎng)卡損壞或出現(xiàn)線路故障）時，另一路自動地承擔全部通信負載，保證通信的正常進行。
4)冷卻系統(tǒng)冗余
利用控制柜內可自動切換的冗余風扇，對風扇和機柜內溫度進行實時監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)工作風扇故障或柜內溫度過高時都會自動報警，并自動啟動備用風扇。
5)信息冗余
信息冗余技術是指在通信過程中或存放組態(tài)信息（重要信息）時，利用增加的多余信息位提供檢錯甚至糾錯的能力。該系統(tǒng)中SBUS總線通訊和SCnet控制網(wǎng)絡都采用循環(huán)冗余碼校驗(CRC)方法。而重要組態(tài)信息（如系統(tǒng)配置）在主控制卡內的存放采用1：1冗余存放，使重要信息具備故障（出錯）自我恢復能力，保證系統(tǒng)運行過程中重要信息的安全性。
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Foxboro（福克斯波羅）：I/A Series系統(tǒng)，F(xiàn)BM全系列（現(xiàn)場輸入/輸出模塊）順序控制、梯形邏輯控制、事故追憶處理、數(shù)模轉換、輸入/輸出信號處理、數(shù)據(jù)通信及處理等。
Westinghouse（西屋）：1C3系列DCS系統(tǒng)、CPU、OVATION系統(tǒng)、WDPF系統(tǒng)、WEStation系統(tǒng)備件。
Triconex（英維思）:冗余容錯控制系統(tǒng)、基于三重模件冗余（TMR）結構的最現(xiàn)代化的容錯控制器。
Bently（本特利）：3500/3300系統(tǒng)。
Rockwell（羅克韋爾）：ICS系統(tǒng)。
ABB：PM全系列DCS系統(tǒng)、IGCT高壓變頻器系列、工業(yè)機器人備件DSQC系列、INFI 90等。
Bailey（貝利）：BRC系列DCS系統(tǒng)等。
Allen-Bradley：1576、1785、1771、1757全系列系統(tǒng)等。
Yokogawa（橫河）：CP系列等。
Honeywell（霍尼韋爾）：TK/TC系統(tǒng)等。
Reliance（瑞恩）：57C系列等。
Schneider（施耐德）：140系列處理器、控制卡、電源模塊等。
Modicon（莫迪康）：AS系列PLC系統(tǒng)備件。
Siemens(西門子)：6ES5/6ES74系列PLC系統(tǒng)備件、Siemens MOORE，Siemens Simatic C1，Siemens數(shù)控系統(tǒng)等。
Motorola（摩托羅拉）：MVME 162、MVME 167、MVME1772、MVME177等系列。
XYCOM：I/O、VME板和處理器等。
GE（通用電氣）：IC698/IC697全系列PLC系統(tǒng)、模塊、卡件、驅動器等各類備件。
Yaskawa（安川）：伺服控制器、伺服馬達、伺服驅動器。
Bosch Rexroth（博世力士樂）：Indramat，I/O模塊,PLC控制器,驅動模塊等。
Woodward（伍德沃德）：SPC閥位控制器、PEAK150數(shù)字控制器。
工業(yè)機器人系統(tǒng)備件優(yōu)勢品牌：ABB Robots、FANUC Robots、YASKAWA Robots、KUKA Robots、Mitsubishi Robots、OTC Robots、Panasonic Robots、MOTOMAN Robots等。
