在關(guān)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(yùn)行,，往往需要對多個環(huán)節(jié)進(jìn)行冗余配置,，從而保證單點(diǎn)故障不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行.即使不是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)故障，系統(tǒng)中其他部分也要求具備基本的應(yīng)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(shè)備冗余、控制網(wǎng)絡(luò)冗余,、服務(wù)器冗余,、管理網(wǎng)絡(luò)冗余,、客戶端冗余等多種冗余模式，在數(shù)據(jù)吞吐,、網(wǎng)絡(luò)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(wù)器,、客戶端,、網(wǎng)絡(luò)都是采用冗余配置。力控軟件主從服務(wù)器的切換時間最小可以達(dá)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(shè)備冗余和上位機(jī)冗余兩個方面來介紹力控的實際應(yīng)用,。
一,、設(shè)備冗余
設(shè)備冗余一般要求控制站的電源、CPU,、通訊模塊都需要進(jìn)行冗余配置,，主從控制器同時連接設(shè)備總線來保證數(shù)據(jù)通訊，一般的 PLC廠家的設(shè)備冗余基本都是此類的設(shè)計方案,。上位機(jī)監(jiān)控軟件和此類系統(tǒng)通訊時,，要考慮到當(dāng)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(shè)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(luò)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(dāng)主系統(tǒng)A中的任何一個組件出現(xiàn)故障時,，控制任務(wù)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(yùn)行過程中，即使沒有任何組件出錯,，操作人員也可以通過設(shè)定控制字,，實現(xiàn)手動的主備系統(tǒng)切換。
當(dāng)主備系統(tǒng)切換時，為了保證上位機(jī)的正常切換,，則在力控軟件需要進(jìn)行相應(yīng)的配置,。冗余切換實現(xiàn)方式有兩種：標(biāo)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(biāo)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(yīng)的點(diǎn)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(jìn)行通訊,，若主設(shè)備損壞或者通訊出現(xiàn)故障,，軟件會根據(jù)設(shè)備故障標(biāo)識斷開與主控制設(shè)備的通訊，而與從控制設(shè)備進(jìn)行通訊的連接,，保證了系統(tǒng)的及時切換 ,，從而保證了在設(shè)備切換的同時，上位機(jī)也同時做到及時切換,。
二,、上位機(jī)冗余
支持冗余的軟件要保證實時數(shù)據(jù)在兩臺服務(wù)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(dāng)監(jiān)控站恢復(fù)正常以后,，自動接替?zhèn)溆糜嬎銠C(jī)工作,，恢復(fù)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(shè)備通訊,，包括LOGIX系列,、SLC500/Micrologix、PLC5,、PLC3、PLC2,。
?。?）總線：AB系列PLC的控制網(wǎng)絡(luò)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(luò)通訊。
?。?）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(jìn)行通信,。
在圖4中，下位機(jī)為AB PLC,，上位機(jī)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(dú)立工作時都能夠通過控制網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備進(jìn)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(jìn)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(fù)之后,，可以通過自動或手動方式進(jìn)行干預(yù)來進(jìn)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(biāo)志位把工作從當(dāng)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(yīng)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(jī)雙機(jī)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(yīng)用，已經(jīng)在石油,、石化、電力的附屬裝置上得到了廣泛應(yīng)用,；在石化系統(tǒng)的罐區(qū),、壓縮機(jī)控制、燃?xì)廨斔?；在石油系統(tǒng)的聯(lián)合站上等裝置上得到了廣泛的應(yīng)用,，其中很多項目都應(yīng)用在國家的重點(diǎn)工程上，為民族裝備制造業(yè)水平的提高貢獻(xiàn)了自己的力量,。