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品牌：Bently 型號：3500/42M-01-00
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高可靠性是過程控制系統的第一要求。冗余技術是計算機系統可靠性設計中常采用的一種技術，是提高計算機系統可靠性的最有效方法之一。為了達到高可靠性和低失效率相統一的目的，我們通常會在控制系統的設計和應用中采用冗余技術。合理的冗余設計將大大提高系統的可靠性，但是同時也增加了系統的復雜度和設計的難度，應用冗余配置的系統還增加了用戶投資。因此，如何合理而有效的進行控制系統冗余設計，是值得研究的課題。
1、冗余技術
冗余技術概要：冗余技術就是增加多余的設備，以保證系統更加可靠、安全地工作。冗余的分類方法多種多樣，按照在系統中所處的位置，冗余可分為元件級、部件級和系統級；按照冗余的程度可分為1:1冗余、1:2冗余、1:n冗余等多種。在當前元器件可靠性不斷提高的情況下，和其它形式的冗余方式相比，1:1的部件級熱冗余是一種有效而又相對簡單、配置靈活的冗余技術實現方式，如I/O卡件冗余、電源冗余、主控制器冗余等。因此，目前國內外主流的過程控制系統中大多采用了這種方式。當然，在某些局部設計中也有采用元件級或多種冗余方式組合的成功范例。
控制系統冗余設計的目的:系統運行不受局部故障的影響，而且故障部件的維護對整個系統的功能實現沒有影響，并可以實現在線維護，使故障部件得到及時的修復。冗余設計會增加系統設計的難度，冗余配置會增加用戶系統的投資，但這種投資換來了系統的可靠性，它提高了整個用戶系統的平均無故障時間（MTBF），縮短了平均故障修復時間（MTTR），因此，應用在重要場合的控制系統，冗余是非常必要的。
二個部件組成的并聯系統（互為冗余）與單部件相比，平均無故障時間是原來的1.5倍。系統的可用性指標可以用兩個參數進行簡單的描述，一個是平均無故障時間（MTBF），另一個是平均修復時間（MTBR）。系統的可用性可用下式表示：
系統可用性＝MTBF/(MTBF+MTBR)
當可用性達到99.999%時，系統每年停止服務的時間只有6分鐘。
2、控制系統冗余的關鍵技術
冗余是一種高級的可靠性設計技術，1:1熱冗余也就是所謂的雙重化，是其中一種有效的冗余方式，但它并不是兩個部件簡單的并聯運行，而是需要硬件、軟件、通訊等協同工作來實現。將互為冗余的兩個部件構成一個有機的整體，通常包括以下多個技術要點：
1）信息同步技術
它是工作、備用部件之間實現無擾動（Bumpless）切換技術的前提，只有按控制實時性要求進行高速有效的信息同步，保證工作、備用部件步調一致地工作，才能實現冗余部件之間的無擾動切換。
在熱備用工作方式下，其中一塊處于工作狀態(tài)（工作卡），實現系統的數據采集、運算、控制輸出、網絡通訊等功能；而另一塊處于備用狀態(tài)（備用卡），它實時跟蹤工作卡的內部控制狀態(tài)（即狀態(tài)同步）。工作/備用卡件之間的正/負邏輯是互斥的，即一個為工作卡，另一個必定是備用卡；而且它們之間有冗余控制電路（又稱工作/備用控制電路）和信息通訊電路，以協調兩塊卡件同時而且有序地運行，保證對外輸入輸出特性的同一性，即對于用戶使用而言，可以認為只有一個部件。
一般在設計中，工作、備用部件之間通過高速的冗余通訊通道（串行或并行）實現運行狀態(tài)互檢和控制狀態(tài)的同步（如組態(tài)信息、輸出閥位、控制參數等）。
2）故障檢測技術
為了保證系統在出現故障時及時將冗余部分投入工作，必須有高精確的在線故障檢測技術，實現故障發(fā)現、故障定位、故障隔離和故障報警。故障檢測包括電源、微處理器、數據通訊鏈路、數據總線及I/O狀態(tài)等。其中故障診斷包括故障自診斷和故障互檢（工作、備用卡件之間的相互檢查）
3）故障仲裁技術和切換技術
精確及時地發(fā)現故障后，還需要及時確定故障的部位、分析故障的嚴重性，依賴前文提到的冗余控制電路，對工作、備用故障狀態(tài)進行分析、比較和仲裁，以判定是否需要進行工作/備用之間的狀態(tài)切換。控制權切換到冗余備用部件還必須保證快速、安全、無擾動。當處于工作狀態(tài)的部件出現故障（斷電、復位、軟件故障、硬件故障等）或者工作部件的故障較備用部件嚴重時，備用部件必須快速地無擾動地接替工作部件的所有控制任務，對現場控制不造成任何影響。
同時要求切換時間應為毫秒級，甚至是微秒級，這樣就不會因為該部件的故障而造成外部控制對象的失控或檢測信息失效等等。另外，還需要盡快通過網絡通訊或就地LED顯示進行報警，通知用戶出現故障的部件和故障情況，以便進行及時維護。
4）熱插拔技術
為了保證容錯系統具有高可靠性，必須盡量減少系統的平均修復時間MTBR。要做到這一點，在設計上應努力提高單元的獨立性、可修復性、故障可維護性。實現故障部件的在線維護和更換也是冗余技術的重要組成部分，它是實現控制系統故障部件快速修復技術的關鍵。部件的熱插拔功能可以在不中斷系統正?？刂乒δ艿那闆r下增加或更換組件，使系統平穩(wěn)地運行。
5）故障隔離技術
冗余設計時，必須考慮工作、備用部件之間的故障應該做到盡可能互不影響或影響的概率相當小（0.01%），即可認為故障是隔離的。這樣可以保證：處于備用狀態(tài)的部件發(fā)生故障時，不會影響冗余工作部件或其他關聯部件的正常運行，保證冗余的有效性。
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Yokogawa（橫河）：CP系列等。
Honeywell（霍尼韋爾）：TK/TC系統等。
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系統備件。
Siemens(西門子)：6ES5/6ES74系列PLC系統備件、Siemens MOORE，Siemens Simatic C1，Siemens數控系統等。
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、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。
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