几种实用的低电压冗余电源方案设计 引言 对于一些需要长时间不间断操作、高可靠的系统，如基站通信设备、监控设备、服务器等，往往需要高可靠的电源供应。冗余电源设计是其中的关键部分，在高可用系统中起着重要作用。冗余电源一般配置2 个以上电源。当1 个电源出现故障时，其他电源可以立刻投入，不中断设备的正常运行。这类似于UPS 电源的工作原理：当市电断电时由电池顶替供电。冗余电源的区别主要是由不同的电源供电。 电源冗余有交流220 V及各种直流电压的应用，本文主要介绍低压直流（如DC 5 V、DC 12 V 等）的冗余电源方案设计。 1冗余电源介绍 电源冗余一般可以采取的方案有容量冗余、冗余冷备份、并联均流的N+1 备份、冗余热备份等方式。容量冗余是指电源的最大负载能力大于实际负载，这对提高可靠性意义不大。 冗余冷备份是指电源由多个功能相同的模块组成，正常时由其中一个供电，当其故障时，备份模块立刻启动投入工作。这种方式的缺点是电源切换存在时间间隔，容易造成电压豁口。 并联均流的N+1 备份方式是指电源由多个相同单元组成，各单元通过或门二极管并联在一起，由各单元同时向设备供电。这种方案在1 个电源故障时不会影响负载供电，但负载端短路时容易波及所有单元。冗余热备份是指电源由多个单元组成，并且同时工作，但只由其中一个向设备供电，其他空载。主电源故障时备份电源可以立即投入，输出电压波动很小。本文主要介绍后两种方案的设计。 2传统冗余电源方案 传统的冗余电源设计方案是由2 个或多个电源通过分别连接二极管阳极，以“或门”的方式并联输出至电源总线上。如图1所示。可以让1个电源单独工作，也可以让多个电源同时工作。当其中1 个电源出现故障时，由于二极管的单向导通特性，不会影响电源总线的输出。
网络设备及链路冗余部署 ——基于锐捷设备 8.1 冗余技术简介 随着Internet的发展，大型园区网络从简单的信息承载平台转变成一个公共服务提供平台。作为终端用户，希望能时时刻刻保持与网络的联系，因此健壮，高效和可靠成为园区网发展的重要目标，而要保证网络的可靠性，就需要使用到冗余技术。高冗余网络要给我们带来的体验，就是在网络设备、链路发生中断或者变化的时候，用户几乎感觉不到。 为了达成这一目标，需要在园区网的各个环节上实施冗余，包括网络设备，链路和广域网出口，用户侧等等。大型园区网的冗余部署也包含了全部的三个环节，分别是：设备级冗余，链路级冗余和网关级冗余。本章将对这三种冗余技术的基本原理和实现进行详细的说明。 8.2设备级冗余技术 设备级的冗余技术分为电源冗余和管理板卡冗余，由于设备成本上的限制，这两种技术都被应用在中高端产品上。 在锐捷网络系列产品中，S49系列，S65系列和S68系列产品能够实现电源冗余，管理板卡冗余能够在S65系列和S68系列产品上实现。下面将以S68系列产品为例为大家介绍设备级冗余技术的应用。 8.2.1S6806E交换机的电源冗余技术 图8-1 S6806E的电源冗余 如图8-1所示，锐捷S6806E内置了两个电源插槽，通过插入不同模块，可以实现两路AC电源或者两路DC电源的接入，实现设备电源的1＋1备份。工程中最常见配置情况是同
时插入两块P6800-AC模块来实现220v交流电源的1＋1备份。 电源模块的冗余备份实施后，在主电源供电中断时，备用电源将继续为设备供电，不会造成业务的中断。 注意：在实施电源的1＋1冗余时，请使用两块相同型号的电源模块来实现。如果一块是交流电源模块P6800-AC，另一块是直流电源模块P6800-DC的话，将有可能造成交换机损坏。 8.2.2 S6806E交换机的管理板卡冗余技术 图8-2 S6806E的管理卡冗余 如图8-2所示，锐捷S6806E提供了两个管理卡插槽，M6806-CM为RG-S6806E的主管理模块。承担着系统交换、系统状态的控制、路由的管理、用户接入的控制和管理、网络维护等功能。管理模块插在机箱母板插框中间的第M1,M2槽位中，支持主备冗余，实现热备份,同时支持热插拔。 简单来说管理卡冗余也就是在交换机运行过程中，如果主管理板出现异常不能正常工作，交换机将自动切换到从管理板工作，同时不丢失用户的相应配置，从而保证网络能够正常运行，实现冗余功能。 在实际工程中使用双管理卡的设备都是自动选择主管理卡的，先被插入设备中将会成为主管理卡，后插入的板卡自动处于冗余状态，但是也可以通过命令来选择哪块板卡成为主管理卡。具体配置如下 注意：在交换机运行过程中，如果用户进行了某些配置后执行主管理卡的切换，一定要记得保存配置，否则会造成用户配置丢失 在实际项目中，S65和S68系列的高端交换机一般都处于网络的核心或区域核心位置，承
Siemens PLC系统软件冗余 的说明与实现 软件冗余基本信息介绍 软件冗余是Siemens实现冗余功能的一种低成本解决方案,可以应用于对主备系统切换时间要求不高的控制系统中。 A．系统结构 Siemens软件冗余系统的软件、硬件包括： 1套STEP7编程软件（V5.x）加软冗余软件包(V1.x)； 2套PLC控制器及I/O模块，可以是S7-300或S7-400系统； 3条通讯链路，主系统与从站通讯链路（PROFIBUS 1）、备用系统与从站通讯链路（PROFIBUS 2）、主系统与备用系统的数据同步通讯链路（MPI 或 PROFIBUS 或 Ethernet）； 若干个ET200M从站，每个从站包括2个IM153-2接口模块和若干个I/O模块； 除此之外，还需要一些相关的附件，用于编程和上位机监控的PC-Adapter（连接在计算机串口）或CP5611（插在主板上的PCI槽上）或CP5511（插在笔记本的PCMIA槽里）、PROFIBUS电缆、PROFIBUS总线链接器等； 下图说明了软冗余系统的基本结构： 图2 可以看出，系统是由两套独立的S7-300或S7-400 PLC系统组成，软冗余能够实现： I．主机架电源、背板总线等冗余； II．PLC处理器冗余； III．PROFIBUS现场总线网络冗余（包括通讯接口、总线接头、总线电缆的冗余）； IV．ET200M站的通讯接口模块IM153-2冗余。
软冗余系统由A和B两套PLC控制系统组成。开始时，A系统为主，B系统为备用，当主系统A中的任何一个组件出错，控制任务会自动切换到备用系统B当中执行，这时，B系统为主，A系统为备用，这种切换过程是包括电源、CPU、通讯电缆和IM153接口模块的整体切换。系统运行过程中，即使没有任何组件出错，操作人员也可以通过设定控制字，实现手动的主备系统切换，这种手动切换过程，对于控制系统的软硬件调整，更换，扩容非常有用，即Altering Configuration and Application Program in RUN Mode 。 B．系统工作原理 在软冗余系统进行工作时，A、B控制系统（处理器，通讯、I/O）独立运行，由主系统的PLC掌握对ET200从站中的I/O控制权。A、B系统中的PLC程序由非冗余（non-duplicated）用户程序段和冗余（redundant backup）用户程序段组成，主系统PLC执行全部的用户程序，备用系统PLC只执行非冗余用户程序段，而跳过冗余用户程序段。 下面我们看一下软冗余系统中PLC内部的运行过程： 图3 主系统的CPU将数据同步到备用系统的CPU需要几个程序扫描循环：
冗余技术在分布式控制系统中的应用研究 张锐1 潘泽友1,2 （1.西南科技大学信息工程学院 四川绵阳 621000； 2.中国工程物理研究院计算机应用研究所 四川绵阳 621900） 【摘要】 以某酒厂稻谷加工DCS控制系统为例，介绍了冗余技术在分布式控制系统中的应用，并从PLC冗余、通信冗余和软件编程三方面进行了详细的论述。 【关键词】 冗余系统；分布式控制系统 【中图分类号】 TP202.1 【文献标识码】 B A Study on Application of DCS by Using Redundant Technology Zhang Rui1 Pan Ze-You1,2 （1．School of Information Engineering, Southwest University of Science and Technology, Mianyang Sichuan, 621000；2．China Academy Engineering Physics, Mianyang Sichuan, 621900）【Abstract】According to DCS about paddy process in some winery, the application of DCS by using redundant technology is introduced. The PLC redundancies、communications redundancies and program are analyzed in detail. 【Key words】Redundancy system；DCS 引言 在现代工业的各个领域，出于对高可靠性和安全性的考虑，及停车成本高或系统维护导致停产损失大的考虑，大都采用冗余结构来构建控制系统。 1．冗余DCS系统 某酒厂的稻谷加工DCS控制系统主要分为六个工艺段：进料、初清、清理、砻谷、碾米、出料等工段。所涉及的电气、仪表输入输出点数为6400点，控制点数为576点，由一个中央控制室集中控制。整套DCS系统以西门子公司冗余组件为核心，由2台S7-400控制器、2台OSM交换机、9台ET200M IO站、一台操作员站和一台工程师站构成。系统全部采用S7-400的高性能卡件，实现了供电模块、CPU、通讯介质、接口模块和客户机冗余。 图1 冗余系统结构图 2．PLC冗余 2.1 PLC冗余的实现原理 两个CPU414-4H是冗余系统的核心组件，以双通道结构进行操作，冗余的实现方式为“硬
单片机指令冗余技术 通过引用单片机技术，传感器在实际测量中，每当轴转动一周后，就对传感器的输出特性曲线进行定量修正，这样就能基本解决由于被测物体材质的不均匀性给测量结果带来的确定性干扰。 By referencing single-chip computer technology, sensor in actual measurement, whenever axis rotation after a week, it quantitatively correction of sensor output characteristic curve, so it can basically solved due to the inhomogeneity of material object to be tested to measure the results of deterministic disturbance. 在实际工作中，确定性的干扰传感器常常会产生一个确定性的干扰，这是由于传感器的自身结构特点或者外界环境的影响决定的，而这种干扰通常可由单片机来解决。例如电涡流位移传感器在实际的工作中，由于被测物体材料的均匀性和导磁性的不同，会给测量结果带来一定的影响。轴承中轴的位置，需要进行精确的测量，但是由于轴表面不均匀的材质。会使测量变得困难。轴在转动过程中，虽然其位置保持不变，但传感器仍会有电压的输出，这样得到的测量结果会有很大
的误差。由于轴在每次转动中产生的位移保持不变，所以这种干扰也可以说是确定性的。 In practice, a deterministic interference sensor often produces a deterministic disturbance, this is due to their structure characteristics of the sensor or the influence of the external environment, and this kind of interference usually is solved by the single chip microcomputer. Such as eddy current displacement sensor in the actual work, due to the uniformity of material object to be tested and magnetic conductivity, will bring certain influence measurement results. Bearing axial position, need to be measured accurately, but due to the shaft surface uneven material. Will make it difficult to measure. Shaft in the rotation process, although its position remains the same, but the output of the voltage sensor will be, the resulting measurement results will have a lot of errors. Due to the axial displacement of at every turn of remain the same, so the interference is also can be said to be deterministic. https://www.doczj.com/doc/897689312.html, https://www.doczj.com/doc/897689312.html, https://www.doczj.com/doc/897689312.html, https://www.doczj.com/doc/897689312.html,
电源系统 ORing 的基本原理 为您的便携设备、刀片服务器以及电信交换机寻找适用的 ORing 功能以及技术 作者：Martin Patoka，德州仪器 (TI) 工程总监 许多现代设备和系统都要求带有冗余设计、电源容量总计或者多电源选择功能的电源架构。在本文中，这些功能一般来说是指 ORing。使用 ORing 的系统非常普遍，规格和复杂性多种多样。这包括诸如便携式设备、刀片服务器、电信交换机之类的系统。 一旦应用中要求有超过一个以上的单电源时，电源组合、选择、热插拔及总线保护之类的问题就出现了。由于故障、短路、热插拔或者拆卸器件，没有带保护功能的并联电源就会导致运行中断的现象。虽然这些功能与典型的浪涌和故障保护热插拔功能相类似，但它们在位置和操作中却明显不同。这样的 ORing 功能最初是由半导体二级管来完成的，而且在一些应用中仍然是最好的解决方案。随着MOSFET 的进一步的发展，它们已成为较高性能解决方案的基础。 在许多情况下，都必须把多个电源组合起来为负载供电。在高功率系统中（例如：刀片服务器或基于机架的电信系统），为了提高灵活性、冗余或者一个N＋1 结构中的电容量，可能会具有多个电源组合。一般而言，在系统处于工作状态时（可热插拔）这些电源均为可替换的，而且是采用电路卡的形式。另一个例子是一个可能由交流电适配器、USB或者电池电源供电的设备。 ORing 架构 电源组合的拓扑如图 1 所示。二级管符号可能以半导体二极管的形式来实现，或由一个较高性能的功能模块来实现。从物理层面来说，ORing 可以被置于数个地方。如果聚合在 B 线的左边，那么 ORing 可以被放置在电源中。如果置于 A 线和 B 线之间，那么 ORing 同样可以被放置在背板或者中间板上。最后，如果置于 A 线的右边，那么 ORing 则可以被放置在负载中。 图1、多个电源输入
软件冗余的原理和配置 7.1 软件冗余基本信息介绍 软件冗余是Siemens实现冗余功能的一种低成本解决方案，可以应用于对主备系统切换时间为秒级的控制系统中。 7.1.1系统结构 Siemens软件冗余系统的软件、硬件包括： （1）1套STEP7编程软件（V5.2或更高）加软冗余软件包(V1.x)； （2）2套PLC控制器及I/O模块，可以是S7-300（313C-2DP，314C-2DP，31X-2DP）或S7-400（全部S7-400系列CPU）系统； （3）3条通讯链路，主系统与从站通讯链路（PROFIBUS 1）、备用系统与从站通讯链路（PROFIBUS 2）、主系统与备用系统的数据同步通讯链路（MPI 或 PROFIBUS 或 Ethernet）； （4）若干个ET200M从站，每个从站包括2个IM153-2接口模块和若干个I/O模块；Y-Link不能用于软冗余系统； （5）除此之外，还需要一些相关的附件，用于编程和上位机监控的PC-Adapter（连接在计算机串口）或CP5611（插在主板上的PCI槽上）或CP5511（插在笔记本的 PCMIA槽里）、PROFIBUS电缆、PROFIBUS总线链接器等。 系统架构如图7－1所示： 图7-1软冗余的系统架构
可以看出，系统是由两套独立的S7-300或S7-400 PLC系统组成，软冗余能够实现： 主机架电源、背板总线等冗余；PLC处理器冗余；PROFIBUS现场总线网络冗余（包括通讯接口、总线接头、总线电缆的冗余）；ET200M站的通讯接口模块IM153-2冗余。 软冗余系统由A和B两套PLC控制系统组成。开始时，A系统为主，B系统为备用，当主系统A中的任何一个组件出错，控制任务会自动切换到备用系统B当中执行，这时，B 系统为主，A系统为备用，这种切换过程是包括电源、CPU、通讯电缆和IM153接口模块的整体切换。系统运行过程中，即使没有任何组件出错，操作人员也可以通过设定控制字，实现手动的主备系统切换，这种手动切换过程，对于控制系统的软硬件调整，更换，扩容非常有用，即Altering Configuration and Application Program in RUN Mode 。 7.1.2 系统工作原理 在软冗余系统进行工作时，A、B控制系统（处理器，通讯、I/O）独立运行，由主系统的PLC掌握对ET200从站中的I/O控制权。A、B系统中的PLC程序由非冗余（non-duplicated）用户程序段和冗余（redundant backup）用户程序段组成，主系统PLC执行全部的用户程序，备用系统PLC只执行非冗余用户程序段，而跳过冗余用户程序段。 软冗余系统内部的运行过程参考图7－2。 图7-2软冗余系统内部的运行过程 主系统的CPU将数据同步到备用系统的CPU需要1到几个程序扫描循环，如图7－3所示：
冗余技术应用的意义 20世纪90年代以来，随着工业自动化的飞速发展，工业部门对生产设备及控制系统的可靠性也提出了越来越高的要求。仅仅通过提高单个硬件的可靠性已经不能满足特殊工业部门对可靠性的要求。所以如何提高系统的可靠性成为人们共同研究的课题。 冗余技术是提高控制系统可靠性的一种技术和最有效方法之一。冗余技术就是通过增加多余的同等功能的部件，并通过一定的冗余逻辑使它们协调地同步运行，使系统应用功能得到多重保证。 冗余技术的目的是使系统运行时不受局部故障的影响，而且故障部件的维护对整个系统的功能实现没有影响，并可以实现在线维护，使故障部件得到及时的修复。所以为了达到高可靠性和低失效率相统一的目的，通常会在控制系统的设计和应用中采用冗余技术。 合理的冗余设计将大大提高系统的可靠性，有效地避免由于控制系统出现故障而引起的停产或设备损坏造成的极大经济损失。因此研究冗余技术的应用对工程应用具有很大的现实意义。 冗余技术的发展 冗余技术并不是新兴的技术，国内外在这方面的研究并不少见。早期冗余技术被应用在微机上，例如：通过数据备份保证数据安全，通过以太网交换数据来构建双机并联系统，实现基于微机的现场总线控制系统。冗余技术发展到今天，已经被广泛应用到了各个领域，目前冗余技术的分类很多，比如根据产品应用和客户需求的不同可分为：处理器冗余、通信冗余、I/O冗余、电源冗余；根据冗余的切换方式不同，可分为：热冗余、暖冗余、冷冗余等；根据冗余实现方式的不同，分为硬件冗余和软件冗余，本文所研究的软冗余便是来源于此分类方法。 硬件冗余是指通过系统硬件实现冗余所需要的数据同步和主备切换。目前，因为条件所限，国内对硬件冗余技术的研究只能停留在国外产品的应用和效果评价的层次，无法对该技术的原理进行深入剖析，这将不利于我国自身技术的提高。 而通常所说的软件冗余，指主要通过程序实现数据同步和主备切换的冗余技术。软件冗余是从本世纪七十年代初首先在美国发展起来的。麻省理工学院的Beard(1971)首先提出了用解析冗余代替硬件冗余。其基本原理是不使用或减少使
一种冗余热备份电源的设计 摘要：在设计某高可靠性计算机系统时，要求其配套电源采取冗余设计。一般来说，可以采取的方案有容量冗余、冗余冷备份方式、并联均流的N＋1备份方式、冗余热备份方式。本文论述了冗余热备份电源的工作原理和设计方案。 关键词：正激变换器；冗余热备份；或门二极管 0、引言 在设计某高可靠性计算机系统时，要求其配套电源采取冗余设计。一般来说，可以采取的方案有容量冗余、冗余冷备份方式、并联均流的N＋1备份方式、冗余热备份方式。 容量冗余是指电源的最大负载能力大于实际负载，也就是“大马拉小车”，其缺点是不利于提高电源的效率，而且对提高电源的可靠性意义不大。 冗余冷备份方式是指电源由两个或多个功能相同的单元模块组成，电源启动后由其中一个单元模块向设备供电，当工作单元发生故障时，备份单元立刻启动向设备供电。这种方式的缺点是备份单元的启动到输出电压的建立需要一定的时间，容易造成输出电压出现较大的豁口，这样会对被供电的设备产生影响。 并联均流的N＋1备份方式是指电源由多个功能相同的单元组成，所有单元的输出功率之和大于系统要求的功率，各单元的输出通过或门二极管并联在一起，有时输出采取均流控制电路，目前采用较多的就是这种方式。N＋1备份方式由于是多个单元同时向设备供电，单个单元故障（失效）一般不会对输出电压产生影响，但是，如果输出线发生故障容易波及到所有单元。 冗余热备份方式是指电源由多个功能相同的单元组成，电源启动时所有单元同时工作，由其中预先设定的单元向设备供电，备份单元处于空载状态，当向设备供电的单元出现故障时，备份单元立刻向设备供电，维持了输出电压的稳定。这种方式的优点是工作单元故障后，备份单元输出响应速度快，可以保证输出电压只在一个很小的范围内波动。 本文详细论述了采取冗余热备份方式的电源设计方案。 1、工作原理 冗余热备份结构的主电路由两个功能相同且同时处于工作状态的单元组成，由切换电路控制其中一路向设备供电，另一路空载。当向设备供电的单元发生故障时，切换电路立即动作，使另一个单元向设备供电，同时切断故障单元的输出。 主电路拓扑采用正激变换器，由输入滤波电路、功率变换电路、控制电路、输出滤波电路、监测切换电路组成。电源框图如图1所示。DC 28V输入经过滤波后提供给功率变换电路，控制电路通过实时检测来控制功率变换电路，以实现输出隔离稳定的5V电压，同时对输出电压进行过压、过流保护。
1 引言 Controllogix是Rockwell公司在1998年推出AB系列的模块化PLC，代表了当前PLC发展的最高水平，是目前世界上最具有竞争力的控制系统之一，Control- logix将顺序控制、过程控制、传动控制及运动控制、通讯、I/O技术集成在一个平台上，可以为各种工业应用提供强有力的支持，适用于各种场合，最大的特点是可以使用网络将其相互连接，各个控制站之间能够按照客户的要求进行信息的交换。 Controllogix可以提供完善的控制器的冗余功能，采用热备的方式构建控制器，两个控制器框架采用完全相同的配置，它们之间使用同步电缆连接，不仅控制器可以采用热备，通讯网络也可以采用相似的方式进行热备，除以上的部分可以热备外，控制器的电源也可以进行热备，这样大大提高了控制器的运行的可靠性。 2 系统介绍 在某焦化厂干熄焦汽轮机发电项目的DCS控制系统中，采用了冗余的Controllogix，系统结构如图1所示。上位机通过交换机与PLC处理器通讯，远程框架通过冗余的ControlNet连接到控制器框架，同时，远程框架采用了冗余电源配置。整套系统具有很高的可靠性，满足了汽轮机发电系统对于PLC控制部分需要长期无故障运行的要求。上位机采用Rsview32软件，用以监控现场设备的运行。 图1 系统结构图 本地框架由L1和L2 框架构成，运行时L1和L2互为热备，构成了冗余，L1和L2框架各个槽位的所配置的模块如表1所示。R1，R2和R3是远程框架，所有的点号都连接到远程框架的模块，远程框架的供电使用了AB的冗余电源(1756-PAR2)。 收藏 引用 muzi_woody 1楼2007-9-21 7:41:00 表1 L1和L2框架各个槽位的所配置的模块 设置主从控制器框架的1756-CNBR/D的节点地址时应注意，他们的地址拨码应该相同，应该是系统中挂接在冗余ControlNET网上所有节点的最高地址，在本系统里面都设置为4，远程站的节点地址分别为1，2，3。在冗余系统正常运行时，从控制器框架的CNBR/D 节点地址会自动加1，变为5。 1757-SRM是用于同步的冗余模块，主从控制器框架的SRM通过光纤连接。正常工作时，1756- L61中所有的程序和数据通过光纤进行同步，在RSLOGIX5000编程中，不必对此模块进行组态。 1756-ENBT是以太网接口模块，通过网线连接到交换机。ENBT的地址分配为两个连续的IP即可，在这个系统中IP地址分别为192.168.1.11和192.168.1.12。 3 模块的升级 冗余系统中，主控制器框架和从控制器框架上各个模块的版本必须严格一致，
问题1：硬件组态需要注意什么？ 回答：软冗余系统的冗余控制只能通过ET 200M实现，按照图1进行组态。A、B站的组态必须确保一致，可以拷贝ET200M的组态，在另一站点组态中使用图2所示菜单操作。 图1
图2 问题2：哪些模块可以支持软冗余？ 回答：可以通过软冗余手册查询，或参考以下链接的FAQ。 42614519 问题3：FC100“SWR_START”中定义的数据区，哪些是冗余数据区？哪些是非冗余数据区？有什么区别？ 回答：如图3红色区域，冗余同步数据区包括：过程映像输出区/DB/IEC/M；如图3绿色区域，非冗余数据区包括：DB。冗余数据区，主站的数据会通过冗余链路覆盖到备用站，保证主备之间数据同步；非冗余DB区，无论主备，数据按照定义的A-B B-A方向传递。注意！无论冗余数据区还是非冗余数据区，A、B站点的长度必须一致。如果不需要使用，长度定义为0。
图3 问题4：软冗余中DB块的影响。 回答：软冗余系统中会使用一些特殊功能的DB块，在FC100“SWR_START”中定义，如图4：
图4 A:软冗余工作DB，程序会自动生成，不要在项目中手动添加；“DB_SEND_NO”、“DB_RCV_NO”定义的DB，在冗余站两侧一致。 B: FB101“SWR_ZYK”的背景数据块，注意生成DB5的长度。如果创建出错，CPU能够正常运行但是SF灯报错，诊断缓冲区如图5：
图5 查看DB5的长度如图6，只有100字节，此时双击打开DB5看不到内部参数，如图7。可以删除DB5，重新生成FB101“SWR_ZYK”背景数据块。正常MPI同步-194字节；以太网/PROFIBUS同步-358字节。 图6
一种冗余热备份电源的设计 作者：祝海强，尹明 摘要：论述了冗余热备份电源的工作原理和设计方案。 关键词：正激变换器；冗余热备份；或门二极管 0 引言 在设计某高可靠性计算机系统时，要求其配套电源采取冗余设计。一般来说，可以采取的方案有容量冗余、冗余冷备份方式、并联均流的N＋1备份方式、冗余热备份方式。 容量冗余是指电源的最大负载能力大于实际负载，也就是“大马拉小车”，其缺点是不利于提高电源的效率，而且对提高电源的可靠性意义不大。 冗余冷备份方式是指电源由两个或多个功能相同的单元模块组成，电源启动后由其中一个单元模块向设备供电，当工作单元发生故障时，备份单元立刻启动向设备供电。这种方式的缺点是备份单元的启动到输出电压的建立需要一定的时间，容易造成输出电压出现较大的豁口，这样会对被供电的设备产生影响。 并联均流的N＋1备份方式是指电源由多个功能相同的单元组成，所有单元的输出功率之和大于系统要求的功率，各单元的输出通过或门二极管并联在一起，有时输出采取均流控制电路，目前采用较多的就是这种方式。N＋1备份方式由于是多个单元同时向设备供电，单个单元故障（失效）一般不会对输出电压产生影响，但是，如果输出线发生故障容易波及到所有单元。 冗余热备份方式是指电源由多个功能相同的单元组成，电源启动时所有单元同时工作，由其中预先设定的单元向设备供电，备份单元处于空载状态，当向设备供电的单元出现故障时，备份单元立刻向设备供电，维持了输出电压的稳定。这种方式的优点是工作单元故障后，备份单元输出响应速度快，可以保证输出电压只在一个很小的范围内波动。 本文详细论述了采取冗余热备份方式的电源设计方案。 1 工作原理 冗余热备份结构的主电路由两个功能相同且同时处于工作状态的单元组成，由切换电路控制其中一路向设备供电，另一路空载。当向设备供电的单元发生故障时，切换电路立即动作，使另一个单元向设备供电，同时切断故障单元的输出。 主电路拓扑采用正激变换器，由输入滤波电路、功率变换电路、控制电路、输出滤波电路、监测切换电路组成。电源框图如图1所示。DC 28V输入经过滤波后提供给功率变换电路，控制电路通过实时检测来控制功率变换电路，以实现输出隔离稳定的5V电压，同时对输出电压进行过压、过流保护。
从字面上讲，也就是实现的方式上： 1）软冗余是通过软件实现，也就是是西门子的SWR软件包；硬冗余，则是使用CPU417H；414H；412H来实现，对于PLC 本身的操作系统及硬件设置上均不同，硬冗余的同步机理为事件同步。 2）硬冗余的两个热备系统必须使用相同的PLC；软冗余的两个暖被系统可以使用不同的PLC。 3）硬冗余的同步链路采用同步模块和光纤，有长距，短距两种；软冗余则使用MPI，DP（CP343-5,CP443-5）和IE（CP343－1，CP443－1），程序内部调用的是xsend/xrcv;AGsend/rcv以及Bsend/rcv（仅对400），这也就是为什么S7－300 PN CPU 无法使用集成PN口来实现同步的原因。 从性能上来： 1）冗余的层级：软冗余无法进行IO冗余；IO冗余仅能在硬冗余里实现。 此外，Y－link仅能在硬冗余中实现。 2）系统切换的时间：硬冗余：PLC无切换时间，因为程序同时在两个CPU里运行，硬冗余里成为主动切换；被动切换，也就是从站切换的时间<100ms； 对于软冗余，冗余程序仅在主CPU内执行，备用CPU仅执行非冗余段程序，切换时为整个系统的切换。切换时间取决于同步链路的类型，速率和同步数据量的大小，DP从站的多少，多为秒级。 对于切换，软冗余系统中，DP从站的接口模板或DP链路故障均会造成主备CPU的切换，而引起整个系统的切换；而在硬冗余中，从站的故障不会造成主备CPU的切换。 3）信息的丢失：2）提到了切换，很自然的，CPU间的切换可能导致部分信息，如报警的丢失，因为报警在当前激活的主CPU 中进行处理。所以，软冗余系统中会存在信息的丢失；而硬冗余系统中，由于CPU间为事件同步的方式，且切换无时间，保证了信息不会丢失，也就是硬冗余中所说的平滑切换。 4）通信架构： 400H系统与上位机间的通信有多种架构，需要使用CP1613和redconnect实现，网络构成方式：双通道，四通道，单环，双环等；400H间建立的是容错S7连接。 5）H-CiR功能： 硬冗余系统支持H－Cir功能，可在线修改组态，增删模板，更换存储卡等
容错与冗余技术 容错控制的研究虽然面临着空前的挑战，但近些年来，相关研究领域，如鲁棒控制理论，模糊控制，神经网络控制研究的不断深入和发展，也给容错控制的研究带来了良好的机遇，提供了充分的条件。 而计算机控制技术、人工智能等技术的飞速发展，使得容错控制技术在实际工程中应用的可能性变得越来越大。 1.1 容错概念的提出 提高系统的可靠性一般有两种办法：1、采用缜密的设计和质量控制方法来尽量减少故障出现的概率。2、以冗余资源为代价来换取可靠性。 利用前一种方法来提高系统的可靠性是有限的，要想进一步的提高必须采用容错技术。 容错控制技术在国外发展的比较早，是由冯·诺依曼提出的。随着八十年代微型计算机的迅速发展和广泛应用，容错技术也得到了飞速的发展，容错技术被应用到各个环境中。 我国的容错技术现在发展的也很迅速，一些重要的工作场合如航天、电厂等现在都采用了容错技术。 所谓容错：就是容许错误，是指设备的一个或多个关键部分法生故障时，能够自动地进行检测与诊断，并采取相应措施，保证设备维持其规定功能，或牺牲性能来保证设备在可接受范围内继续工作。 错误一般分为两类：第一类是先天性的固有错，如元器件生产过程中造成的错、线路与程序在设计过程中产生的错。这一类的错误
需对其拆除、更换或修正，是不能容忍的。第二类的错后天性的错，它是由于设备在运行中产生了缺陷所导致的故障。这种故障有瞬时性、间歇性和永久性的区别。 容错技术是提高系统可靠性的重要途径。常采用的容错方法有硬件容错、软件容错、信息容错和时间容错。 1.1.1 智能容错的定义 智能容错IFT(Intelligent Fault-Tolerance)：就是设备在运行过程中一个或多个关键部件发生故障或即将发生故障之前，利用人工智能理论和方法，通过采取有效措施，对故障自动进行补偿、抑制、消除、修复，以保证设备继续安全、高效、可靠运行，或以牺牲性能损失为代价，保证设备在规定的时间内完成其预定功能。 智能容错技术的构成方法可以采用以下三步来实现： （1）建立系统的设计目标； （2）设计智能容错处理机构； （3）根据设计目标对所作的设计进行评价，如果满足目标则设计成功，否则将返回第二步进行重新设计，直到满足设计目标要求。 硬件智能容错HIFT (Hardware Intelligent Fault Tolerant) 主要采用硬件冗余技术。其基本思想是对设备的关键部件配备多重相似或相同部件，一旦检测和诊断出设备发生故障就可以立刻切换到备份部件，以达到故障容错的目的。图 1 所示为二冗余结构原理图：
引言 不间断供电系统（Uninterruptible Power System，UPS）的出现是为了适应信息社会的到来。为了保证对重要负载供电的连续性，满足高新技术产品和设备对供电质量提出的越来越严格的技术要求。应用模块化并联冗余技术的UPS系统进一步提高了对负载供电的可靠性，同时也扩大供电容量，是国内外研究的热门技术。 利用多台UPS模块并联运行，都是以UPS扩容或提高UPS可靠性为目的。不论采用何种并联冗余连接技术，都是将多台UPS单机的输出端直接进行连接。一般的UPS因为都有逆变供电主回路和旁路供电回路两条供电回路，所以对负载来说相当于有两个电源。任何两个电源之间的转换开关都是一个单点故障点，即使两个上游的电源再可靠，只要转换开关一出现故障，都可能造成负载断电，由于这种开关的造价比较高，再加之其它技术因素，往往不能冗余并联，专门作为一个模块，有较高的可靠性要求。利用静态转换开关（Static Transfer Switch，STS）统一集中控制并联系统的主-旁路切换功能，实现快速切换和系统保护等一系列控制功能，是比较理想的控制方案。 本文主要介绍模块化并联冗余UPS系统静态转换开关模块的设计方案，模块控制采用DSP实现。通过设计和完成一台两路（并联系统输出与旁路）220V单相输入、10kVA/220V 单相输出的STS功能样机，验证了该方案的有效性。 1.并联组合式切换开关结构 目前的静态转换开关大多是采用微处理器数字控制技术的，可以称为数字型静态转换开关（Digital Static Transfer Switch，DSTS）。目前美国德州仪器（Texas Instruments，TI）公司的TMS320系列DSP已成为中大功率电力电子应用场合的主流控制芯片，它的突出特点是采用了先进的多总线并行结构和流水线的工作方式，从而极大地提高了系统的运行速度和数字信号的处理能力。本系统采用的是TMS320LF2407A作为主控DSP芯片。 静态转换开关包括两类交流切换开关：静态旁路开关和静态并联系统总输出开关。从快速切换的角度出发，每个切换开关与UPS单机的静态旁路开关结构可以完全一样，采用一对可控硅背靠背连接或直接用三端双向可控硅器件的可控硅型双向开关结构。但为了增容需要而采用并联冗余结构，在大功率输出的情况下单用可控硅型STS损耗过大，发热严重，恶劣条件下甚至会导致STS模块的损坏。交流接触器（图1）是继电器型交流切换开关，可靠闭合后导通阻抗小、损耗小，是理想的交流电路连接方式，但是交流接触器存在与继电器型STS同样的问题，切换速度较慢，不能实现快速切换。因此采用上述两者并联的结构是比较理想的方案。
数控直流稳压电源设计 摘要 数控直流稳压电源是采用单片机的控制实现直流稳压电源输出的可调控制以及输出的显示。该电源的设计主要由主电路、变换器控制电路以及单片机控制电路组成。主电路是一个DC/DC变换器；变换器控制电路主要是由专用PWM控制集成电路构成；单片机控制电路主要由单片机最小系统、键盘、显示等部分组成。该稳压电源设计要求总体结构简单，实用，使用方便，可作为小功率的电子设备的电源，也可作为电子线路调试用电源以及其它直流稳压电源使用场合。本文主要阐述数控直流稳压电源的主电路和变换器控制电路的设计。 关键词 数控；稳压电源；脉宽调制（PWM）；变换器；开关电源
Abstract This topic mainly designs the numerical control cocurrent voltage-stabilized source. The numerical control cocurrent voltage-stabilized source is uses monolithic integrated circuit's control to realize the adjustable control which as well as the output demonstration the cocurrent voltage-stabilized source outputs. This power source's design mainly by the main circuit, the converter control circuit as well as the monolithic integrated circuit control circuit is composed. The main circuit is a DC/DC converter; The converter control circuit is mainly controls the integrated circuit constitution by special-purpose PWM; The monolithic integrated circuit control circuit mainly by parts and so on monolithic integrated circuit smallest system, keyboard, demonstration is composed. This voltage-stabilized source design requirements gross structure is simple, practical, the easy to operate, may take the low power electronic installation's power source, may also use electricity the source as the electronic circuit debugging as well as other cocurrent voltage-stabilized source use situation. This article main elaboration numerical control cocurrent voltage-stabilized source's main circuit and converter control circuit's design. Key words Numerical control；V oltage-stabilized source；Pulse-duration modulation (PWM)；Converter；Switching power supply
软件冗余的原理和配置 一、软件冗余基本信息介绍 软件冗余是Siemens实现冗余功能的一种低成本解决方案，可以应用于对主备系统切换时间为秒级的控制系统中。 1、系统结构 Siemens软件冗余系统的软件、硬件包括： （1）1套STEP7编程软件（V5.2或更高）加软冗余软件包(V1.x)； （2）2套PLC控制器及I/O模块，可以是S7-300（313C-2DP，314C-2DP，31X-2DP）或S7-400（全部S7-400系列CPU）系统； （3）3条通讯链路，主系统与从站通讯链路（PROFIBUS 1）、备用系统与从站通讯链路（PROFIBUS 2）、主系统与备用系统的数据同步通讯链路（MPI 或 PROFIBUS 或 Ethernet）； （4）若干个ET200M从站，每个从站包括2个IM153-2接口模块和若干个I/O模块；Y-Link不能用于软冗余系统； （5）除此之外，还需要一些相关的附件，用于编程和上位机监控的 PC-Adapter（连接在计算机串口）或CP5611（插在主板上的PCI槽上）或
CP5511（插在笔记本的PCMIA槽里）、PROFIBUS电缆、PROFIBUS总线链接器等。 系统架构如图1所示： 图1软冗余的系统架构 可以看出，系统是由两套独立的S7-300或S7-400 PLC系统组成，软冗余能够实现： 主机架电源、背板总线等冗余；PLC处理器冗余；PROFIBUS现场总线网络冗余（包括通讯接口、总线接头、总线电缆的冗余）；ET200M站的通讯接口模块IM153-2冗余。
软冗余系统由A和B两套PLC控制系统组成。开始时，A系统为主，B系统为备用，当主系统A中的任何一个组件出错，控制任务会自动切换到备用系统B 当中执行，这时，B系统为主，A系统为备用，这种切换过程是包括电源、CPU、通讯电缆和IM153接口模块的整体切换。系统运行过程中，即使没有任何组件出错，操作人员也可以通过设定控制字，实现手动的主备系统切换，这种手动切换过程，对于控制系统的软硬件调整，更换，扩容非常有用，即Altering Configuration and Application Program in RUN Mode 。 2、系统工作原理 在软冗余系统进行工作时，A、B控制系统（处理器，通讯、I/O）独立运行，由主系统的PLC掌握对ET200从站中的I/O控制权。A、B系统中的PLC程序由非冗余（non-duplicated）用户程序段和冗余（redundant backup）用户程序段组成，主系统PLC执行全部的用户程序，备用系统PLC只执行非冗余用户程序段，而跳过冗余用户程序段。 软冗余系统内部的运行过程参考图2。