罗克韦尔PLC冗余控制系统

四种常见品牌冗余PLC方案介绍下面介绍四种经常使用的PLC冗余方案：西门子S7-300(400)软冗余与S7-400H硬冗余、施耐德Quantum硬冗余、罗克韦尔的ControlLogix硬冗余和SLC500软冗余〔目前快要停产〕、ABB 的AC800M硬冗余方案。

1 西门子冗余方案1.1 西门子S7-300/400软冗余方案：软冗余方案是实现冗余功能的一种低本钱解决方案，可以应用于对主备系统切换时间要求不高的控制系统中。

其软件、硬件包括：1套STEP7编程软件〔V5.4〕加软冗余软件包(V1.2)；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〕；假设干个ET200M从站，每个从站包括2个IM153-2接口模块和假设干个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 总线链接器等就可以组成一套完整的软冗余系统。

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程序由非冗余用户程序段和冗余用户程序段组成，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。

A路与B路CPU的程序需在OB1或OB35里调用FB 101 ‘SWR_ZYK’功能块，FB101块中封装了冗余功能的程序段，实现冗余功能。

调用FB101时，你可以在线地读出RETURN_V AL参数的数值,如果为0，说明冗余链接正常。

32CHINA INSTRUMENTATION2010年 第8期石油化工本期主题 1 冗余技术冗余技术，是指“一个具有相同设备功能的备用系统”，当主设备出现故障时，冗余设备是可以立即使用的替代设备，以保证系统更加可靠、安全地工作。

在重要场合的控制系统，冗余是非常必要的。

1.1 控制系统冗余设计的目的控制系统冗余设计，主要确保系统运行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。

冗余设计可以确保以下6种故障发生时系统保持稳定可靠的运行：第1种故障：CPU 故障；第2种故障：机架电源故障；第3种故障：ControlNet 网络故障； 第4种故障：EtherNet/IP 网络故障；第5种故障：服务器故障；第6种故障：软件故障。

1.2 控制系统冗余设计的关键技术冗余是一种高级的可靠性设计技术，1:1热冗余也就是所谓的双重化，是其中一种有效的冗余方式，但它并不是两个部件简单的并联运行，而是需要硬件、软件、通讯等协同工作来实现。

将互为冗余的两个部件构成一个有机的整体，通常包括以下多个技术要点：（1）信息同步技术、（2）故障检测技术、（3）故障仲裁技术和切换技术、（4）热插拔技术、（5）故障隔离技术。

Rockwell过程控制系统冗余技术在长输管道的应用The Application of Rockwell Process Control System’s Redundancy Technology in the Long-distance Pipeline33中国仪器仪表 CHINA INSTRUMENTATION2010年 第8期2 冗余设计2.1 硬件冗余2.1.1 控制站冗余两个互为冗余的控制站配置必须完全相同（图1中的主机架/从机架），冗余功能是依靠双槽冗余模块1757-SR M 实现。

当主控制器失效时，从控制器在100ms 内接替主控制器，主从控制器的同步对用户来说是完全透明的，冗余模块之间通过2根1m 长的光缆1757-SRC1（62.5/125μm 多模光纤）SC 连接。

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。

A-B ControlLogix冗余系统一、ControlLogix冗余系统1. 1．冗余系统构成：2对高性能1756-L55处理器和1757-SRM冗余模板分别配置在2个独立的框架中（每个框架可选择单电源或冗余电源供电），冗余模块间通过高速光纤进行同步。

TCP/IP EtherNet（冗余/ 环网均可选）TCP/IP EtherNet (Redundant/ Ring Optional)Redundancy ControlNet冗余ControlNet1.2．ControlLogix系统冗余模块SRM●1757-SRM 在主控和备用框架之间提供高速的数据传输，并负责判定主控/备用框架的工作状况●双槽模块●每个框架上需要一个SRM模块a)最早的版本在每个热备的框架中支持1个 Logix5555 处理器，以及最多5个 CNB通讯模块b)增强版则支持多处理器/多通讯模块在热备框架中共存● 两个 SRM 系统冗余模块之间通过光缆进行连接.1757-SRC1、 SRC3、SRC10 (分别为1米、 3米、10 米长度)1. 3. 配置冗余解决方案：硬件配置8步曲1) 一个ControlLogix 框架2) 插入一块 Logix5555 处理器3) 插入一块/多块ControlNet 通讯模块(D 版本以上)4) 插入一块系统冗余模块（占双槽位）5) 插入一块/对EtherNet/IP 通讯模块6) 依次拷贝，准备另外一个框架7) 连接两个SRM 系统冗余模块8) 加入操作员终端， ControlNet 网络扩展 I/O 等二、ControlLogix 冗余系统优点● 自动完成冗余切换，不需要用户做任何编程；● 应用程序只需下载一次：系统将自动完成从控制器的程序装载； ControlNet Ethernet其它 ControlNet 设备（除冗余/备用框架中的CNB 模块以外，另外还需至少两个以上的ControlNet 接点其它网络●完全自动的程序下载、同步技术，避免在主控/备用处理器中单独的程序维护工作；●用户对主控制器的组态/命令/编辑等, 也将自动地送入从控制器；●无需编程的解决方案，避免在实施冗余解决方案中任何额外的时间、人力消耗，节省开销；●透明切换技术，完全支持Rockwell 或者任何第三方支持ControlNet开放网络的设备；●无扰切换技术保证高优先级的任务可靠无扰切换。

科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·76·2017年第14期文章编号：2095－6835（2017）14－0076－02浅谈AB PLC冗余系统中冗余模块故障的处理方法刘黎，沈冲平（云南能投威信能源有限公司，云南昭通657903）摘要：对AB PLC的冗余系统和AB PLC冗余系统中1756-RM冗余模块出现故障的处理方法进行了比较全面的介绍。

关键词：AB PLC；冗余；RSLogix5000；RSLinx中图分类号：TP273文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2017.14.076某2×600MW火力发电厂的除灰系统采用的是罗克韦尔公司生产的AB PLC的冗余系统，上位机采用的是GE公司生产的IFIX系统。

在倒电时，因停电时间比较长，导致供给PLC系统的UPS的电量耗尽。

重新上电后，除灰系统所有画面均无数据，整个系统瘫痪。

1系统概述为了确保除灰系统的可靠性，控制系统采用了AB公司的冗余PLC，即当主控制器机架中出现故障时，比如主机架掉电、主机架中的一个模块发生硬件或固件故障、主控制器的用户程序发生主要故障、主机架与远程ControlNet或EtherNet/IP模块间的通信丢失、以太网转接电缆与主机架中的EtherNet/IP通信模块断开、在主机架中拔除或插入任何模块、主控制器发出切换命令、RSLinx软件发出切换命令，冗余系统会自动将控制权从主机架控制切换到从机架。

AB PLC冗余系统的主、从机架及所有卡件的目录号、系列、版本都一样，控制器的存储器的容量也相同，插槽分配均一致。

除灰控制系统的机架采用的是1756-A7，电源模块采用的是control logix1756-PAR2，CPU采用的是logix 55611756-L61，通讯卡采用的是controlnet ID1756-CNBR，并已将CNB模块设置为相同的节点号。

1715冗余I/O产品概述Bulletin 1715特性和优点1715冗余I/O 是罗克韦尔自动化推出的首个真正的冗余I/O 平台，具备极为出色的易用性。

平台无需使用用户编程代码或额外硬件即可工作。

由于同时支持标准环境和极端环境，1715 I/O 具有相当大的灵活性，仅凭单个产品即可支持多种配置和应用。

它能为从非安全配置到单工和双工配置的关键应用提供广泛的支持。

此外，1715 平台也配备了冗余以太网适配器以实现更强大的容错功能，并具备首要诊断功能。

极为出色的易用性由于需要复杂的编程工作、用户自定义指令和输入/输出交叉接线，搭载冗余系统的其它 I/O 平台使用难度很高。

1715 冗余 I/O 则无需考虑特殊接线、用户编程代码或用户自定义指令。

由于它不需要额外的硬件，可为您省去不少的工程量。

无需特殊 提升大部分关键应用的 可用性。

首要诊断由于天生采用设备智能技术，1715冗余I/O 模块能够通过内部诊断来监控自身状态是否良好。

模块能以不同的标准对单信号执行多次采样，从而提醒您注意潜在的问题，包括开路和短路、突然的变化率以及阈值。

与其它I/O 平台不同的是，1715 I/O的地方提供冗余支持。

它能提供灵活的单工(非冗余双工 (冗余) 工作模式。

• 开路和短路检测• 可配置的变化率报警• 可配置的阈值 (适用于上升沿和下降沿)模块通过内部诊断来监控自身状态是否良好单工或 双工模式双工配置中的模块对诊断冗余以太网适配器冗余输出模块冗余电源连接器DLR 三槽式适配器背板冗余终端组件冗余以太网适配器冗余架构中的DLR1和EtherNet/IP® I/O将各级系统集成到一个公用的容错网络中，该网络既可提供一定的容错弹性，又无需额外的硬件进行支持。

1715容错I/O提供冗余输入和输出模块和以太网适配器，适用于DLR 拓扑结构，无需额外硬件或编程。

1设备层环形(DLR)拓扑结构能让您实现一种环形拓扑结构，它可减少布线工作量和降低相关成本，并通过一条冗余路径使停机时间最短，从而延长机器的不间断运行时间。

PLC冗余控制系统
某些过程控制系统，如化学、石油、造纸、冶金、核电站等工业部门的某些系统，要求控制装置有极高的可靠性。

如果控制系统出现故障，由此引起的停产和设备的损坏将造成极大的经济损失，某些复杂的大型生产系统，如汽车装配生产线，只要系统中一个地方出问题，就会造成整个系统停产。

仅仅通过提高控制系统的硬件及软件的可靠性来满足上述工业部门对可靠性的要求是不可能的。

因为可编程序控制器本身的可靠性的提高有一定的限度，并且可靠性的提高会使成本急剧增加。

使用冗余（Redundancy）系统或热备用（HOT Back－up）系统能够有效地解决上述问题。

在冗余控制系统中，整个可编程序控制器控制系统（或系统中最终要得部分，如CPU 模块）由两套完全相同的“双胞胎”组成。

是否使用备用的I/O系统取决于系统对可靠性的要求。

两块CPU模块使用相同的用户程序并行工作，其中一块是主CPU，另一块是备用CPU，后者的输出是被禁止的。

当主CPU失效时，马上投入备用CPU，这一切换过程是用所谓冗余处理单元RPU(Redundant processing)控制的，I/O系统的切换也是用RPU完成的。

在系统正常运行时，由主CPU控制系统的工作，备用CPU的I/O映像表和寄存器通过RPU被主CPU同步的刷新；接到主CPU的故障信息后，RPU在1～3个扫描周期内将控制功能切换到备用CPU。

另一类系统没用冗余处理单元RPU，两台CPU用通信接口联在一起，当系统出现故障时，由主CPU 通知备用CPU，这一切换过程一般不是太快。

这种结构较简单的系统叫做热备用系统。

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。

罗克韦尔的三层网络架构随着制造业竞争的加剧，制造商更加追求生产设备的可靠性，尤其是那些控制关键性生产工序的设备，往往需要采用冗余配置。

目前，多数的基于可编程控制器的冗余系统采用了两套CPU 处理器模块，一个处理器模块作为主处理器，另外一个作为从处理器。

正常情况下，由主处理器执行程序，控制I/O设备，从处理器不断监测主处理器状态。

如果主处理器出现故障，从处理器立即接管对I/O的控制，继续执行程序，从而实现对系统的冗余控制。

很多厂商都能够提供可编程控制器冗余系统解决方案，用户在使用过程中往往对其冗余原理理解不深，造成系统冗余性能下降。

本文以罗克韦尔自动化Alle n Bradley品牌ControlLogix控制器为例，介绍其冗余系统的构建和性能优化问题。

2 冗余系统构建ControlLogix系统采用了基于“生产者/消费者”的通讯模式，为用户提供了高性能、高可靠性、配置灵活的分布式控制解决方案。

ControlLogix系统实现了离散、过程、运动三种不同控制类型的集成，能够支持以太网、ControlNet控制网和DeviceNet设备网，并可实现信息在三层网络之间的无缝传递。

因而，Co ntrolLogix被广泛地应用于各种控制系统。

[1]构建ControlLogix冗余系统的核心部件是处理器和1 757-SRM冗余模块。

目前，有1756-L55系列处理器模块支持冗余功能，其内存容量从750KB到7.5MB不等。

1757-SRM冗余模块是实现冗余功能的关键。

如图1所示，在冗余系统中，处理器模块和1757-SRM冗余模块处于同一机架内。

为了避免受到外界电磁干扰，提高数据传输速度，两个机架的1757-SRM模块通过光纤交换同步数据。

所有的I/O模块通过ControlNet控制网与主、从控制器机架内的1756-CNB(R)控制网通讯模块相连接。

图1 冗余系统结构以往的冗余系统通常需要用户编制复杂的程序对处理器状态进行判断，在两个处理器之间传输同步数据并实现I/O控制权的切换，两个处理器中的程序也各不相同，这使得冗余系统本身的建立和维护工作非常繁琐。