【正文】 系統(tǒng)運(yùn)行。按照現(xiàn)在的嚴(yán)格定義，這種方式不算冗余，只作備件理解。這種冗余一般用于實(shí)時(shí)性不強(qiáng)、工藝連續(xù)性要求不高的場合。┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊I/O 冗余、電源冗余大多數(shù)屬于硬件冗余范疇，而處理器冗余、通信冗余即可采用硬冗余實(shí)現(xiàn)也可以采用軟冗余實(shí)現(xiàn)。一般硬冗余與容顏冗余相比。硬冗余投入較大，冗余實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)維護(hù)相對(duì)簡單，系統(tǒng)性能較可靠，系統(tǒng)的切換速度較快，適用于生產(chǎn)工藝要求高、反應(yīng)速度較快的裝置和生產(chǎn)線。軟冗余投入較小，軟冗余不需要特殊的冗余模塊或軟件支持，但在冗余實(shí)現(xiàn)維護(hù)方面比較繁瑣并且一般的軟冗余切換速度稍慢，系統(tǒng)性能主要取決于編程者的編程水平和所選硬件的品質(zhì)，這類冗余方式比較適用于生產(chǎn)工藝要求不太高、反應(yīng)速度較慢、開停要求不嚴(yán)的裝置和生產(chǎn)線。 PLC控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 控制系統(tǒng)中處理器采用一用一備或一用多備的方式，在主處理器發(fā)生故障時(shí)，備用處理器自動(dòng)投入運(yùn)行（稱故障切換或系統(tǒng)切換） ，直接接管控制，維持系統(tǒng)正常運(yùn)行。處理器冗余可采用硬、軟冗余方式實(shí)現(xiàn)。硬冗余是指采用兩套處理器和熱備模塊同時(shí)工作，但兩套的工作方式不同，一套（豬處理器）處于正常的直接運(yùn)轉(zhuǎn)工作狀態(tài)，系統(tǒng)由輸入也有輸出，另一套（從處理器）也通電工作，也同時(shí)接受輸入信號(hào)，也參與數(shù)據(jù)的處理和運(yùn)算，與直接運(yùn)轉(zhuǎn)的那套不同的是不輸出信號(hào)，兩套之間采用硬件互聯(lián)方式進(jìn)行處理器故障切換，系統(tǒng)除了成雙使用的處理器外，一般還使用一套或是兩套熱備模塊，或者叫雙擊單元。熱備模塊主要負(fù)責(zé)主/從處理器的同步，檢測處理器的運(yùn)行狀態(tài)和進(jìn)行主/從處理器之間的數(shù)據(jù)高速傳送，一旦發(fā)現(xiàn)豬處理器故障失效，馬上將系統(tǒng)控制權(quán)切換至處理器，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)切換工作。從處理器變成主處理器對(duì)程序進(jìn)行同步掃描，切換時(shí)從斷點(diǎn)處開始掃描，保持系統(tǒng)正常工作。 最常見的通信冗余是采用雙通道通信電纜。通信冗余也可以采用硬、軟冗余方式實(shí)現(xiàn)。通信冗余簡單得分為單模塊雙電纜方式和兩套單模塊單電纜雙工方式通信。兩者均可實(shí)現(xiàn)通信冗余，而前者要采用冗余通信模塊實(shí)施，屬于硬冗余。后者采用普通通信模塊通過軟件編程實(shí)施，屬軟冗余，但硬件量為前者的兩倍，成本略高，較少采用。硬冗余是兩個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)比較，實(shí)際起作用的是其中的一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)，另一通信網(wǎng)絡(luò)作后備。而通信模塊則實(shí)時(shí)監(jiān)控兩個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)發(fā)送包數(shù)和接受包數(shù)之差達(dá)到一定差值或發(fā)送的故障率、接受的故障率達(dá)到一定值時(shí)，通信模塊會(huì)將當(dāng)前的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行切換，由后備網(wǎng)絡(luò)接替工作，成為當(dāng)前的通信網(wǎng)絡(luò)。原故障通信網(wǎng)絡(luò)會(huì)報(bào)警提示工作人員處理。這種網(wǎng)絡(luò)切換主要由通信模塊處理。軟冗余實(shí)際上是由兩套單網(wǎng)組成，由處理器程序去監(jiān)控兩通信模塊的狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，在處理器中限定當(dāng)前工作通信模塊和后備通信模塊，從而限定當(dāng)前工作通信網(wǎng)絡(luò)和后備通信網(wǎng)絡(luò)。┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊當(dāng)檢查到切換故障發(fā)生，由處理器中程序改變當(dāng)前工作通信的模塊和后備通信模塊的限定位（值），是通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)生切換，同時(shí)給出報(bào)警信息和描述，通知工作人員處理。 I/O冗余 I/O 冗余是指對(duì)同一個(gè)外設(shè)輸入或輸出點(diǎn)采用兩個(gè)以上的 I/O 點(diǎn)與其相對(duì)應(yīng)，它們同時(shí)工作（同時(shí)輸出、輸入） ，當(dāng)其中一個(gè)發(fā)生故障時(shí)，外設(shè)不受任何影響。相對(duì)于處理器和通信冗余，通常較少使用 I/O 的冗余，而 I/O 的冗余在成本上會(huì)增加較多甚至翻倍。但在一些重要的應(yīng)用場合，使用 I/O 冗余的也不少。幾乎所有的 DCS 控制系統(tǒng)均可實(shí)現(xiàn) I/O冗余。在實(shí)施上模擬量 I/O 冗余比較冗余實(shí)現(xiàn)，只要在外設(shè)接線上作設(shè)計(jì)即可。也有部分模擬量I/O 冗余從成本方面考慮，在 PLC 側(cè)仍然采用單點(diǎn)的模擬量輸入/輸出點(diǎn)，外設(shè)部分信號(hào)使用配電器，使單個(gè)信號(hào)分配為多路輸入/輸出到外設(shè)，但這不能算作 PLCI/O 冗余。這樣的應(yīng)用以電壓信號(hào)居多，開關(guān)量 I/O 冗余的實(shí)施要在系統(tǒng)組態(tài)和 PLC 編程方面適當(dāng)?shù)目紤]。一般 I/O 實(shí)現(xiàn)了冗余的系統(tǒng)，處理器往往是硬冗余的，在輸出數(shù)據(jù)方面要作 I/O 冗余最常用的為 1:1 冗余，而其他方式如 1:1:1 表決系統(tǒng)在一些工藝要求高、停機(jī)造成損失大的系統(tǒng)中也有采用，如安全監(jiān)控、火電廠的鍋爐液位保護(hù)和汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，石化行業(yè)的 ESD 系統(tǒng)都采用這種方式。 電源冗余電源冗余是指采用兩塊或是多塊電源模塊給 PLC 做冗余供電。電源冗余通常有兩種方式通過專用的電源電纜和冗余電源框架適配器模塊連接到系統(tǒng)底板（框架）上，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行冗余供電，兩個(gè)電源模塊同時(shí)工作，其中任何一個(gè)故障時(shí)，另一個(gè)電源模塊仍能保持正常供電。電源模塊通過信號(hào)線將模塊的當(dāng)前狀態(tài)信息送到系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，及時(shí)通知相關(guān)人員對(duì)故障模塊進(jìn)行維護(hù)修理。這種稱為框架外冗余供電方式。在 PLC 的框架中插入兩塊或兩塊以上的電源模塊，電源之間通過電源冗余通信電纜相連，相互交換信息，直接對(duì) PLC 進(jìn)行冗余供電。這種稱為框架內(nèi)冗余供電方式。 電源冗余只針對(duì)系統(tǒng)中的供電電源模塊作后備處理，成本較低，一般應(yīng)用在供電質(zhì)量不穩(wěn)定的場合，兩個(gè)電源模塊的來電分別取自兩個(gè)不同的供電電源，這樣就避免了由于供電電源故障使系統(tǒng)停電。 改進(jìn)的冗余設(shè)計(jì)方案上述冗余設(shè)計(jì)是將系統(tǒng)的輸入輸出分別連接多臺(tái)內(nèi)容完全相同的 PLC，當(dāng)一臺(tái) PLC 出現(xiàn)故障時(shí)，可換到另一臺(tái) PLC 繼續(xù)工作，保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行，提高了系統(tǒng)的可靠性。但是由冗余設(shè)備長期處于空閑狀態(tài)，使得控制系統(tǒng)的成本大幅增加，因此其應(yīng)用必然受到一定程度的限制。下面介紹一種新的冗余設(shè)計(jì)方法：雙重并聯(lián)冗余設(shè)計(jì)，系統(tǒng)框圖如圖 42 所示。┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊圖 42 雙重并聯(lián)系統(tǒng)圖PLC1 和 PLC2 同時(shí)并聯(lián)工作，當(dāng)錯(cuò)誤檢測器發(fā)現(xiàn)某一臺(tái)輸出不正常時(shí)，通過診斷邏輯起動(dòng)停止開關(guān)，截?cái)喑鲥e(cuò) PLC 的輸出，并由另一臺(tái) PLC 接替出錯(cuò)的 PLC 工作。本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是在并聯(lián)通道的后部交叉設(shè)置了與門和或門，當(dāng)兩路都正常工作時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)兩臺(tái) PLC 無空閑雙重工作；當(dāng)有一路發(fā)生故障時(shí)，另一路通過與門和或門同時(shí)支持兩路的輸出。這一設(shè)計(jì)完全解決了并聯(lián)冗余系統(tǒng)必須有一路或多路空閑的缺點(diǎn)，不僅提高了系統(tǒng)的可靠性，而且節(jié)約了系統(tǒng)的成本。致 謝┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊美好的日子總是短暫的，畢業(yè)在即，我們?cè)诖髮W(xué)的最后一段時(shí)間完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。首先，我要衷心的感謝我的指導(dǎo)老師任老師。本論文是在任老師的悉心指導(dǎo)下完成的，從選定畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目開始到課題的研究及設(shè)計(jì)的完成，任老師都給予了很大的幫助。當(dāng)我在課題設(shè)計(jì)遇到疑問的而停滯不前的時(shí)候，是任老師幫我走出困境，沒有任老師的幫助，我也無法如此順利的完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。其次，我還要感謝和我一起學(xué)習(xí)的組員們，在設(shè)計(jì)課題的過程中，我們相互學(xué)習(xí)，相互鼓勵(lì)，在設(shè)計(jì)期間，我們一起選擇課題、設(shè)計(jì)課題，在設(shè)計(jì)課題的時(shí)候他們同樣給予了我很多的幫助，在這里我再一次對(duì)他們表達(dá)我的感謝。最后，我還要衷心的感謝在三年中教育、關(guān)心過我的老師們，還有與我日夜生活在一起、朝夕相處并不斷給我?guī)椭耐瑢W(xué)和朋友們！ 參考文獻(xiàn)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊[1] [M]. 北京：人民郵電出版社，2022.[2] 王平，劉復(fù)玉 .PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)可靠性研究[M]. 北京：中國石油大學(xué)，2022.[3] 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