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冗餘技術在控制係統中的應用實現分析
通過控制係統冗餘原理與方法的具體分析可以看到，係統的可用性在很大程度上取決於那些MTBF值較低而能對係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。在係統設計中對關鍵部件進行冗餘設計，可以大大提高係統的可用性。
下面以SUPCONJX-300X為例分析冗餘的實現方式：
SUPCONJX-300X型集散控制係統[1]的各個部件的冗餘，實現了從電源、主控制器、過程控制網絡，直至I/O卡件的冗餘。
JX-300X型DCS採用全智能化、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。該係統採用典型控制係統三層模型，每個層次內均可冗餘配置，而層次之間採用全冗餘連接。即整個係統內以冗餘過程控制網絡（SCnet）和冗餘現場I/O總線(SBUS)為高可靠的連接通道，係統內各個部件的運行和部件之間點對點連接都可冗餘。
根據控制係統內各個部件功能定位的不同，採用了具體方式有所差別，具體策略為：
1)IC675PDI081主控制卡的冗餘
主控制卡是整個係統的核心控制單元，完成係統的控制任務。而冗餘技術各個設計要點在此得到充分應用。互為冗餘的兩塊主控制卡軟件、硬件完全一致，它們執行同樣的係統軟件和應用程序，在工作/備用冗餘邏輯電路的控制下，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餘邏輯控制電路和的高速對等冗餘通訊通道，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。互為冗餘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新的控制數據，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）。冗餘技術的關鍵在於實現信息同步，而信息同步的終目的是為了實現冗餘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”。
互為冗餘的兩個主控制卡作為一個整體與外界交換信息（網絡通訊、I/O通訊），共享進入這個整體的輸入信息，這就是冗餘部件的同一性（也可以稱為單一性）。對外輸出信息時工作卡掌握主動權，代表這個整體發言，即冗餘的協同性。通俗地講，兩個互為冗餘的部件，對於用戶使用和外部控制對象而言，可被視為一個整體。
為了保證互為冗餘的兩個卡件具有平等獲取外部信息（I/O通訊、網絡通訊）的權利，冗餘部件具有同樣的通訊接口，保證卡件內輸入信息的一致。冗餘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輸入信息的同步稱為“自然同步”。“自然同步”發生在冗餘係統和外部設備之間。工作卡掌握主動權，代表整體發言，並通過冗餘通信將各種狀態信息傳送給備用卡，達到控制任務的同步，這就是“強制同步”。“強制同步”通過冗餘通信使備用卡內部控制狀態與工作卡保持一致，它發生在互為冗餘的卡件之間。根據變量特性的不同，具體採用的同步方式也各不相同.
2)IC675PDI081電源係統冗餘。
電源是整個控制係統得以正常工作的動力源泉，一旦電源單元發生故障，往往會使整個控。
豫公安備 41010502000017號