浅谈控制系统冗余控制的实现

摘 要：现阶段我国机械制造业都是以自动化生产线作为主要生产形式，为了进一步提高整个自动化生产线在运行过程中的稳定性，需要在自动化生产线上采用冗余控制技术进行配置设计，这样才能确保整个控制系统通过冗余控制来提高其运行效率。本文就控制系统冗余控制的实现策略进行简要分析。

关键词：机械制造业；冗余控制；PLC；切换

中图分类号：V233.7 文献标识码：B 收稿日期：2015-11-10

1.冗余控制技术简介

现阶段机械制造业所使用的PLC系统在运行中的设备的器件故障可以通过拆卸更换来消除，但是整个系统在运行中因外部因素影响、设备振动冲击以及操作不当，以及系统中一些设备软硬件缺陷或设备老化引起的故障，都会对整个PLC系统在运行中的安全性、可靠性等产生极大影响。上述多种故障发生后，不仅需要整个系统停机来对其进行维修维护，同时也需要企业花费大量的资金成本与时间成本来维持整个PLC系统的正常运行。所以企业可以通过冗余控制技术的应用来避免上述故障发生后对其产生影响，这对确保整个自动化生产线的生产效率与生产质量有着重要作用。冗余控制技术在PLC控制系统的应用主要是备用设备或器件的应用，即将某些特定的软硬件设置为准备状态；如果PLC控制系统在运行中发生故障，则会将其自动切换到备用设备，以便于各类故障发生后不会对整个自动化生产线的正常生产带来影响与限制。

2.冗余控制技术在控制系统中的具体应用

（1）系统电源中的应用。现阶段机械制造业为了进一步提高整个自动化生产线的运行效率，开始将冗余控制技术广泛应用于系统电源设计中，避免整个系统在运行中因断电对整个生产线的运行产生影响。电源冗余控制技术主要是利用两套或多套电源模块为系统供电，企业一般会采用框架外冗余供电与框架内冗余供电等作为电源冗余控制系统的主要设计形式。前者主要是利用电缆将冗余电源适配器模块与控制系统框架连接，以便实现对整个PLC控制系统的冗余供电。该种设计形式下两套电源模块均处于工作状态，如果其中一套电源模块发生故障，则另一套可以维持正常供电；PLC控制系统会通过数据总线将发生故障电源模块状态信息反馈给控制台，以便于技术人员可以对发生故障的电源模块进行及时的更换与维修。后者主要是在PLC控制系统框架中设置两套或多套电源模块进行冗余供电。

（2）基于硬冗余方式的冗余控制技术。硬冗余主要是将对应的硬件模块及采用固化程序来确保PLC控制系统的故障切换，处理器的硬冗余方式主要是通过设置两套处理器来维持两套设备的同时运转，并且技术人员要将其中一套处理器设置为主处理器，其在正常工况下主要是负责信号的输入与输出，另一套处理器设置为从处理器来进行信号的输入与数据的运算处理，但是从处理器在运行过程中并不需要输入信号。主处理器与从处理器在设置过程中以硬件链接方式为主，主处理器发生故障后，要对其完成从处理器的切换，并且技术人员在该种冗余控制系统设计过程中应合理设置两套热备模块，这是因为热备模块不仅可以实现对上述两套处理器运行状态的实时监测功能，同时也要完成两套处理器相互数据的传输来确保其时钟的同步；主处理器一旦发生故障，则其立即切换至从处理器，并且可以确保从处理器在切换后可以从断点处开始进入工作状态，从而使整个PLC控制系统可以保持在正常的运行状态。

3.基于软冗余方式的冗余控制技术

软冗余控制技术主要是利用软件编程的方式来实现PLC控制系统的故障切换。设计人员在具体应用该种冗余控制技术时也要设置两套处理器，其中一套处理器设置为主处理器，负责维持系统的正常运行；另一套处理器作为备用处理器，以便于主处理器发生故障后可以进行切换，并且要通过关键编制同步控制程序来实现对其冗余的控制，并要通过数据处理程序来判断处理器的工作状况。其在设计过程中一般要通过通信电缆将两套处理器模块进行连接，并由备用处理器向主处理器发出查询其运行状态的信息：如果主处理器发生故障，控制程序会立即启动备用处理器来代替主处理器以保持系统的正常运行，该种冗余控制技术对进一步提高整个PLC控制系统的稳定性有着重要作用。

控制系统中所使用的冗余控制技术对于机械制造业来说有着极为重要的作用，其主要体现在冗余控制系统的设置可以进一步提高PLC系统运行中的安全性、稳定性，从而确保整个机械制造业的生产效率、生产质量。

参考文献：

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