PLC双机热备_网络冗余

双机热备系统是一种常见的容错机制，用于确保系统在出现故障时能够无缝地切换至备用系统，以保证系统的持续运行。

然而，在使用双机热备系统时，有时候可能会出现来回路径不一致的状态，从而影响系统的正常运行。

本文将围绕着双机热备系统和来回路径不一致的状态展开详细的讨论。

一、双机热备系统概述双机热备系统是指将一个主服务器与一个备用服务器通过网络连接起来，当主服务器出现故障时，备用服务器会自动接管主服务器的工作，以确保系统的正常运行。

这种系统通常用于关键性的应用领域，如金融、电信等，可以最大程度地降低系统宕机的风险。

二、来回路径不一致的概念来回路径不一致是指在双机热备系统中，主服务器和备用服务器之间的通信路径出现了问题，导致数据在传输过程中出现了不一致的情况。

这种情况可能会造成系统数据的丢失或错误，严重影响系统的可靠性和稳定性。

三、来回路径不一致的原因1. 网络故障：网络是双机热备系统中主备服务器之间通信的基础，如果网络发生故障，可能导致来回路径不一致的状态。

2. 硬件故障：硬件故障是双机热备系统中常见的故障类型，如网卡、交换机等硬件设备出现故障可能导致通信路径不一致。

3. 软件配置错误：双机热备系统的配置需要严格按照规范进行，如果配置过程中出现错误，可能导致来回路径不一致。

四、来回路径不一致的解决方法1. 定期检查网络设备：定期检查网络设备的状态，及时发现并修复网络故障。

2. 确保硬件设备正常：使用高质量的硬件设备，并进行定期维护检查，确保硬件的正常运行。

3. 规范配置操作：在配置主备服务器时，严格按照规范操作，减少配置误差的可能性。

五、结语双机热备系统的运行对于保障系统的可靠性和稳定性具有重要意义，在实际应用中，我们应该认真对待来回路径不一致的状态，并采取有效的措施进行解决，以确保系统的正常运行。

希望本文对读者有所帮助，谢谢阅读！由于双机热备系统的重要性，来回路径不一致的状态在实际应用中必须引起重视，并且需要适当的解决方法和预防措施。

在石油、化工、冶金等行业的某些系统中，要求控制装配有极高的靠得住性。

若是控制系统发生故障，将会造成停产、原料年夜量浪费或装备损坏，给企业造成极年夜的经济损失。

可是仅靠提高控制系统硬件的靠得住性来知足上述要求是远远不够的，由于PLC自己靠得住性的提高是有一定的限度。

使用冗余系统或热备用系统就能够比力有用地解决上述问题。

1．冗余控制系统
在冗余控制系统中，整个PLC控制系统（或系统中最重要的部门，如CPU
模块）由两套完全不异的系统组成。

两块CPU模块使用不异的用户法式并行工作，其中一块是主CPU，另外一块是备用CPU；主CPU工作，而备用CPU的输出是被制止的，当主CPU发生故障时，备用CPU自动投进运行。

这一切换进程是由冗余处置单元RPU控制的，切换时间在1~3个扫描周期，I/O系统的切换也是由RPU完成的。

2．热备用系统
在热备用系统中，两台CPU用通讯接口毗连在一起，均处于通电状态。

当系统泛起故障时，由主CPU通知备用CPU，使备用CPU投进运行。

这一切换进程一般不太快，但它的结构有比冗余系统简单
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PLC的双CPU冗余控制实现PLC（可编程逻辑控制器）的双CPU冗余控制是一种高可靠性的控制系统设计，它通过备用的CPU来实现系统的冗余保护，以提高系统的可用性和可靠性。

在双CPU冗余控制系统中，主CPU和备CPU同时运行，并且通过互相监控对方的状态和运行情况，实现故障检测、切换和恢复。

双CPU冗余控制的工作原理如下：1.主CPU和备CPU同时运行并执行相同的控制任务，输出信号也同时送至执行机构进行实际的控制操作。

2.主CPU和备CPU通过心跳信号相互监控对方的状态。

心跳信号由CPU定时产生，并发送至对方。

如果其中一方长时间未收到对方的心跳信号，则判断另一方发生了故障。

3.当主CPU发生故障时，备CPU会立即接管控制任务，并输出相同的控制信号。

这个切换的过程一般需要在几个周期内完成，以保证控制的连续性和稳定性。

4.当故障修复后，主CPU会重新与备CPU进行同步，并恢复正常的工作状态。

为了实现双CPU冗余控制，需要满足一些关键技术要求：1.心跳信号：主CPU和备CPU需要通过心跳信号相互监控。

心跳信号的产生和检测一般是基于硬件电路实现的，可以使用定时器和计数器控制心跳信号的周期和频率。

2.数据同步：主CPU和备CPU需要实时同步控制数据和状态信息，以保证在切换过程中不引入错误。

这一般需要通过专门的通信模块或总线进行数据传输和同步。

3.切换策略：在主CPU发生故障时，备CPU需要能够及时接管控制任务，并保证控制的连续性。

切换策略可以采用热备份、冷备份或温备份等不同的方案，具体选择需要根据实际应用需求和性能要求进行评估。

4.故障检测和恢复：在主CPU发生故障后，需要能够及时检测故障原因，并进行相应的故障处理和恢复。

这一般需要通过专门的故障检测算法和自动化处理程序来实现。

双CPU冗余控制的优点是可以提高系统的可用性和可靠性，降低因单点故障引起的停机时间和生产损失。

但也存在一些挑战和限制，如成本较高、对系统运行时的性能要求较高等。

热网监控工程双机/PLC冗余方案一、概述：按照新一轮城市建设和经济发展规划，城市建设和经济发展对优化城市能源结构提出了更高的要求。

而推行热电联产、城市集中供热，是解决城市能源结构和环境污染问题的有效措施，充分体现节约能源、保护环境，提高能源利用效率、企业经济效益和社会效益的最佳途径。

所以既有利于节约能源，又有利于提高热电企业的经济效益和社会环境效益，给热电企业的发展创造了更加广阔的前景。

随着热用户的不断增加，热用量不断的加大，而怎样才能更好，更有效的对整个热网管道，热用户计量进行管理呢？利用远程监测，对整个热网管道，仪表进行跟踪监控，不仅可以全面掌握整个热网管线供热状态，还能快速、准确地反映仪表故障报警信息，方便维护人员及时查修，这样不仅节省大量的人力、物力，而且极大的提高了热网的现代化管理水平。

城市热网监控作为数字化城市的一个方面，已显示出越来越重要的作用。

二、需求：1、双机采集加热站的模拟量和开关量。

下位PLC、DP块/采集模块、上位监控软件全部无缝连接，分层冗余。

监控加热站的温度、压力、流量、电动阀门、循环泵的启停/开关。

保证系统的安全性、稳定性、实时性。

2、采集下属的50个供热站的数据传递到中央数据中心。

通过VIPA PLC通讯模块接受主叫猫的拨号，由被叫猫将远程数据传送到中央数据中心。

三、系统设计原则：1．安全可靠稳定性原则系统的安全可靠运行起着十分关键的作用，因此在系统建设过程中，将系统的安全可靠性稳定性作为设计的首选原则2．开放性原则坚持开放行原则，为今后系统的升级扩展维护和二次开放过程提供较大的灵活性3．技术先进性原则保证系统的先进性，只有这样，系统才能经受实际的考验，保证不会被淘汰4．经济性原则经济性原则不仅体现在设计过程中，而且会为系统今后的维护降低成本5．操作维护简单原则系统不仅要功能完善，而且应该操作简单，维护方便，这会为使用人员带来很多操作的方便性6．可扩展性原则为了使系统具有一定的应变能力，可以方便的修改和灵活的扩充，应使系统保证一定的可伸缩性四、系统概述：系统主要由力控监控软件、TP—link MODEM、西门子PLC、VIPA PLC构成，这种方式的主要特点是结构分散、开放性好、稳定性强、性价比高并且扩展容易。

施耐德QUANTUM PLC双机热备技术在首钢迁钢公司7000风机自控系统中的应用首钢迁安有限公司7000立方米高炉鼓风机自动控制系统已于2004年9月顺利试车成功，现已正式投产，为高炉供风。

该鼓风机是由原首钢动力厂4#风机搬迁建成。

为了提高整个控制系统的稳定性,控制系统选用了性能稳定，功能完善的SCHNEIDER公司QUANTUM系列PLC，CPU采用双机热备形式，PLC本地站与远程站之间采用了双缆连接的方式。

系统还配备了以态网模块和工业交换机,可以通过光缆与其他岗位进行通讯。

由于设计的改进，使得整个系统的性能到了全面的优化，稳定性，安全性，经济性较以前都有了全面的提高。

自从投产以来，系统工作状态非常稳定，有力的保障了生产。

2 QUANTUM PLC双机热备技术的主要特点2.1 双机热备系统具有非常高的可靠性双机热备系统具有非常高的可靠性，体现在以下几个方面：1) 控制系统为冗余的双CPU设计，运行时一主一备，并通过高速光缆连接；2) 控制系统为冗余的双通讯通道，控制系统间通讯网络采用Modbus Plus或TCP/IP 协议,控制系统内部采用RIO网络结构，以上网络均可以采用双缆冗余方式；3) 控制系统为冗余的双电源供电。

2.2 正常工作时互为热备的控制器具有的特性在双机热备系统中，互为热备的控制器具有如下的工作特性：1) 实时数据传输，确保双CPU程序的完全一致；2) 每个扫描周期均传送数据及状态信息，确保双CPU工作状态的完全一致；3) 两个控制器之间采用光缆连接；4) 切换完成的最长时间是两个扫描周期；5) 通讯速率为10M,热备系统可放于3km之外；6) 当控制程序发生改变时，可以自动完成程序下装功能；7) 初次组态时，用户快速、有效只需下装一次程序；8) 使用IEC方式的双机热备配置不需要编程工作；9) 使用ModSoft/Concept组态软件均可进行配置；10) 用可装载功能块支持984/800系列用户；11) CHS模块热更换-无需停机时间。

S7-400硬冗余连接设置说明一. 简述S7-400H是西门子提供的冗余PLC，为双机架硬件级热备产品，通过主、从两个机架，两套完整独立的系统，两套机架上的热备单元通过光纤通讯。

可以通过它的硬冗余功能，实现减少因故障或错误而导致的生产损失。

组态王支持与西门子S7-400H之间的通讯，针对西门子S7 414-4H PLC硬冗余系统设计，采用TCP方式通讯。

1.现场控制柜设备为两个机架上各一块414-4H CPU模块，光纤连接做CPU冗余；2.每个机架配置一块CP443-1以太网通讯模块，与上位工程师站以太网通讯卡连接做以太网冗余；组态王共为西门子的S7系列PLC的以太网TCP协议设计开发两款驱动，分别为S7-TCP和S7-ProdaveIE，可以与S7全系列PLC以TCP方式通讯。

经过测试，组态王可以支持的通讯方式如：(√表示支持冗余，×表示不支持冗余，/表示工程师站中控制面板PG/PC Interface不做配置)表1 冗余通讯方式支持程度测试表注：CP433网段单双指CP433的ip地址是否在两个子网IP段上。

如192.168.0.2和192.168.0.3为单网段，192.168.0.2和192.168.1.3为双网段1. 普通网卡 + S7-TCP的适应支持能力最高，只需要在工程师站控制面板中为普通网卡配置相应网段信息，就可以完成S7 400H的单双网段，单双网卡冗余功能。

2. 普通网卡 + S7-ProdaveIE需要在工程师站控制面板中配置PG/PC Interface访问点能完成单网卡单双网段冗余。

3. CP-1613 + S7-ProdaveIE在工程师站控制面板中配置PG/PC Interface 访问点后能完成单网卡，单网段冗余。

.精品以下各图为设备网络连接拓扑结构（普通网卡和CP1613这里统称为通讯卡）：图1 单通讯卡单网段连接方式 图2 单通讯卡双网段连接方式图3 双通讯卡单网段连接方式 图4 双通讯卡双网段连接方式二. 配置说明1.在STEP 7编程软件中对S7-400硬件系统进行组态填加SIMATIC H Station及其中的CPU模块和 CP模块，实际设置以用户配置为准，此处不再赘述。

PLC冗余步骤
冗余前，CPU、以太网模块、冗余模块的版本号已刷。

一、空PLC冗余
1、PLC连接1~2个机架，并且A，B网都没有问题。

把电脑与CPU
的以太网卡直连。

2、向主CPU下载勾了冗余的程序（非空程序也可以）。

3、2个CPU的以太网卡用网线连接。

4、2个CPU断电再上电，即可完成冗余。

二、下载了没勾冗余的程序
1、PLC连接1~2个机架，并且A，B网都没有问题。

2、CPU的以太网卡都连接到交换机，电脑也连接到交换机。

（如
果没有交换机，直连的话参见空PLC冗余）
3、先弄一个空的冗余程序,下载到CPU(否则标准块会报错)，如果
第二个CPU程序没有自动变化，要把第二个CPU断电重启一下就能够冗余上了。

4、向主CPU下载勾了冗余的程序。

5、2个CPU的以太网卡用网线连接。

若CPU报故障（OK灯闪红色，刚上电那段时间不算），把CPU钥匙先打到右边，再打到左边，再打到中间，即可复位。

0引言湄洲湾港东吴港区东吴作业区东1#、东2#泊位为大型散货码头，在装卸船生产过程中带式输送机需要不间断运行，如果带式输送机流程停机会出现装卸船停产现象，给港区及货主带来巨大损失，对作为带式输送机控制系统核心的PLC 在稳定性和可靠性方面提出了很高的要求，所以港区带式输送机程控系统采用西门子PLC 双机热备冗余、WINCC 上位机以及分布式I/O 设计，以保证系统的高效稳定性。

1程控系统网络结构带式输送机程控系统采用监控层、控制层和现场设备层的三层结构和PROFIBUS-DP 现场总线、工业以太网的两层网络控制模式。

设备层由分布式I/O ET200M/LINK 连接现场设备。

控制层主要包括CPU417-4H 硬件冗余PLC 、CPU 冗余电源模块PS407、以太网通信模块CP443-1，主备CPU 通过冗余以太网通信模块进行信息交互。

设备层与控制层通过PROFIBUS-DP 协议进行数据传送。

监控层通过工业以太网协议与控制层进行数据交换。

系统拓扑网络结构图如图1、图2所示。

西门子PLC 双机热备冗余系统在散货港口带式输送机自动化控制系统中的应用连俊摘要大型煤炭及铁矿石散货船靠泊装卸船作业量大、时间紧，对带式输送机程控系统的稳定性、高效性和可靠性提出了较高的要求，本文针对装卸船工艺流程的需求特点，介绍采用双机热备控制方式，实现基于西门子S7-400H PLC 的冗余系统，底层设备以分布式I/O 从站进行输入信号的采集及输出驱动控制，采用PROFIBUS 现场总线和工业以太网进行信号的可靠性传输，采用WINCC 组态软件技术实现带式输送机程控系统的上位监控，该系统通过PLC 冗余技术、网络技术、现场总线、组态软件等技术，满足带式输送机程控系统对稳定性、高效性和可靠性的要求，自运行以来，工作稳定，故障率低，满足大型散货船靠泊装卸船作业需求，取得了显著的经济效益和社会效益。

关键词s7-400h plc ；冗余；profibus ；wincc ；工业以太网；带式输送机自动化控制中图分类号:TD94;TP273文献标识码:A DOI ：10.19694/ki.issn2095-2457.2020.22.23连俊福建八方港口发展有限公司遥. All Rights Reserved.1.1监控层在带式输送机程控系统上位监控部分，采用西门子WINCC 组态软件开发上位机界面，实现对带式输送机及其辅助设备的启停、运行状态、电机温度、轴承温度、物料流量等进行监控和设置。

双机热备硬件冗余模块更换方案张宝【摘要】伴随着国家城市轨道交通行业技术的快速发展,新设备、新技术、新工艺、新材料的大量使用,设备日新月异的变化,所以设备替换及既有设备改造就变得尤为重要.但现地铁BAS系统中AB公司生产的冗余模块1756-RM/A和1756-RM/B已趋于淘汰,市场上已很难采购到,而既有地铁线路中仍在大量使用.该模块由于使用寿命问题故障频发,为确保地铁BAS系统冗余功能平稳、安全运行,同时节约运营成本开支,现对1756-RM2和1756-RM/A冗余模块的主要性能进行对比分析,对硬件升级步骤进行规范,对软件版本升级程序进行详细阐述,对项目实施费用进行了初步预算分析,目前该方案已通过相关审核,并在实验室进行了升级试验工作.【期刊名称】《甘肃科技纵横》【年(卷),期】2018(047)001【总页数】4页(P30-33)【关键词】地铁;BAS系统;冗余系统;设备改造【作者】张宝【作者单位】西安地下铁道责任有限公司运营分公司,陕西西安 710000【正文语种】中文【中图分类】U231+.961 概述地铁环境与设备监控系统的主要功能是对车站的给排水设备、通风空调设备、自动扶梯、电梯、照明、乘客导向等机电设备进行自动化监控和管理,以及对防灾系统、电力照明等系统进行全面的运行管理与控制[5],对与运营有关的机电设备进行实时的监控与管理,并在火灾和阻塞等事故发生时,能够快速地进入相应的运营模式,保障人身安全[1],减少财产损失,改善地铁环境的舒适度,提高地铁自动化运行水平,起到安全、可靠、节能的作用。

为了提高环境与设备监控系统的智能化和安全性,在两端环控电控室设置两套PLC控制系统,每套系统配置2块1756-RM模块以实现冗余PLC系统,保证系统主从切换时间小于100 ms,冗余控制器之间的切换方式采用硬件电路的冗余切换设计原则,保障系统运行,现场级控制网络采用ControlNet双总线系统以提高系统可靠性。

简述控制系统处理机的几种冗余配置方式
1. 双机热备：两台处理机同时运行同一份应用程序，一台为主机，一台为备机，在主机发生故障时，备机可以自动代替主机继续运行程序。

需要注意的是，在双机热备系统中，主备机之间需要实时同步数据，以保证程序在切换过程中数据的连续性和一致性。

2. 三机热备：三台处理机同时运行同一份应用程序，其中两台为主机，一台为备机。

在两台主机中的任意一台出现故障时，备机可以自动代替其运行程序。

同样需要实时同步数据，以保证程序在切换过程中数据的连续性和一致性。

3. N+1热备：N台处理机中有N-1台为主机，1台为备机。

当其中任意一台主机出现故障时，备机可以自动代替其运行程序。

需要注意的是，在N+1热备系统中，备机需要具有足够的性能和存储能力以应对任意主机的故障。

4. 冗余互备：多个处理机同时运行同一份应用程序，每个处理机都可以代替其他处理机运行程序。

可以充分利用处理机闲置资源，提高系统可用性。

需要注意的是，在冗余互备系统中，处理机之间需要实时同步数据，以保证程序在切换过程中数据的连续性和一致性。

双网双机冗余配置说明书
双网冗余系统的拓扑如图：
在一个双机冗余中，如上其中主从/机均具备双网卡，并主/从机之间存在两个网络连接，两个网络互为备用，保证主/从机之间的可靠网络通信。

举例：主机M IP：192.168.0.100 192.168.1.100
从机S IP：192.168.0.105 192.168.1.105
主机配置：
第一步：进入力控开发环境→系统配置→双击“本机配置”→“手动配置”→分别输入本机的两个IP地址“添加”。

配置如下：
第二步：进入力控开发环境→系统配置→节点配置→网络节点（右击新建），弹出配置画面如下：
其中，节点名称为从机的名，节点IP为从机的IP地址，本机只有单一网卡可不填，端口默认。

第二步：系统配置→双机冗余（双击打开），弹出配置画面如下：
其中，本机类型选择主机，从机节点选择刚才建立的从机网络节点S。

第三步：系统配置→运行系统参数（双击打开）弹出配置画面如下：
在弹出的配置画面单击系统设置，勾选与主站时钟同步和允许备份站操作。

主机配置结束
从机配置：配置方法与主机相同，只需将其中主/从IP和M/S地址互换即可，不多做介绍。

特别申明：主机与从机的数据库须保持一致, 数据库中点名与I/O连接须一致！
建议：同一工程拷贝到主从机上，然后按照上述说明单独配置！。

PLC 常用双机热备系统介绍与比较（由txt文件修改）对热备系统的简单分类（基于热备切换方式的分法）：一•硬件级双机热备产品：A •单机架双机热备：同一块机架上插双电源，双CPU,有1套热备单元（欧姆龙为1个而三菱为2个），一般还可以插双通讯模块（如双以太网单元），CPU的数据交换通过机架底板电路，一般不是RIO式的分布式结构，切换速度快，一般在50ms以下。

1. OmronCVMID 和CS1D2. MitsubishiQ4ARSiemens使用UR2机架的S7-400H不是此类，该产品虽然插在同一块机架上，但该机架在电气上完全独立的，即把2个机架作成一体式。

B .双机架硬件级热备产品：主、从两个机架，两套完整独立的系统，两套机架上的热备单元一般通过光纤通讯，切换速度飞快。

施耐德Quantum切换速度在48ms以下。

西门子的S7-400H不太清楚，请咨询技术支持。

GES90-70的切换速度看资料，在25-50ms。

1. SchneiderQuantum2. SiemensS7-400H3. GES90-704. ABControlLogix5000二.总线级双机热备产品：我不知道把此类划到硬件级热备好还是软件级热备好，还是另外拉出来单独说吧。

基于总线级的通讯传输速率，总线通讯单元兼有热备切换功能。

当主CPU故障时，从CPU接管I/O的控制，夺取I/O总线的控制权。

切换速度其实还可以，在150-300ms内。

典型代表：1. ABSLC500，由1747-BSN 实现RIO 结构的热备。

2. Mitsubishi 小Q，由CC-Link单元实现RIO结构的热备。

其实三菱的大Q和A也可以，但三菱技术支持建议用小Q。

.软件级双机热备产品:这是喊叫的的最热闹的阵营，大家经常打口水仗。

完整独立的两套系统，RIO 结构，依靠软件实现切换，这种结构的切换速度跟程序量、I/O 点数、总线传输速率都有关，切换速度最容易受外界影响而差异较大。

ABBPLC冗余配置及其OPC操作指导ABB是一家全球领先的工业自动化公司，提供各种工业设备和解决方案。

ABBPLC（可编程逻辑控制器）是其产品线中的一种非常常见和重要的控制设备。

在工业自动化应用中，冗余配置是确保系统高可靠性和可用性的重要组成部分。

本文将介绍ABBPLC的冗余配置和OPC操作指南。

首先，我们将介绍ABBPLC的冗余配置。

冗余配置是通过将两个或多个PLC连接起来，实现系统的冗余备份，以提高系统的可靠性和容错能力。

ABBPLC支持两种冗余配置模式：热备份和冷备份。

热备份模式是指在主PLC故障时，备用PLC可以立即接管控制任务，以确保系统的连续运行。

在这种模式下，主PLC和备用PLC通过网络连接，实时同步数据和程序。

当主PLC故障时，备用PLC将立即接管并继续执行控制任务，从而实现无缝转换。

冷备份模式是指备用PLC处于待命状态，只有当主PLC发生故障时才会启动。

在这种模式下，主PLC和备用PLC之间没有实时数据同步，主PLC故障后需要手动切换到备用PLC。

这种模式适用于对系统实时性要求较低的应用。

接下来，我们将介绍ABB PLC的OPC（OLE for Process Control）操作指南。

OPC是一种开放的工业通信标准，用于实现不同设备和系统之间的数据交换和共享。

ABB PLC支持OPC UA（Unified Architecture），可以通过OPC UA客户端访问PLC的数据和功能。

使用OPCUA客户端连接ABBPLC需要按照以下步骤操作：2.配置OPCUA服务器：在ABBPLC中配置OPCUA服务器，开启OPCUA功能，并设置安全策略和访问权限。

3.创建OPCUA连接：在OPCUA客户端中创建一个新的OPCUA连接，输入ABBPLC的IP地址和端口号。

5.读取和写入PLC数据：使用OPCUA客户端可以读取和写入ABBPLC的数据，可以发送控制命令和接收实时反馈。

需要注意的是，在配置和操作过程中，需要遵循安全规范和最佳实践，确保系统的安全性和稳定性。