冗余控制的重要意義

冗余，是重復(fù)配置系統(tǒng)的一些部件，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，冗余配置的部件介入并承擔(dān)故障部件的工作，由此減少系統(tǒng)的故障時間。冗余在PLC控制中非常常見，即在PLC控制系統(tǒng)中增加備用關(guān)鍵設(shè)備，一旦PLC系統(tǒng)在運(yùn)行模式下出現(xiàn)故障，控制系統(tǒng)以最快速度啟動備用設(shè)備，從而維持系統(tǒng)的正常工作。

在冗余模式下，通常有硬件冗余模式和軟件冗余模式。前者主要是通過對重要部件或者容易發(fā)生故障部件增加的雙重或者高備份實(shí)現(xiàn)容錯要求，以提高系統(tǒng)的可靠性。后者則是利用系統(tǒng)中不同部件在功能上的冗余性，結(jié)合程序設(shè)計來提高整個PLC系統(tǒng)的冗余度，從而改善PLC系統(tǒng)的容錯性能。

軟件冗余的實(shí)現(xiàn)原理是當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中兩個CPU同時啟動和運(yùn)行，但是在正常運(yùn)行時只有主CPU發(fā)出控制命令，而備用CPU檢測主CPU狀態(tài)和記錄主CPU發(fā)出的命令，當(dāng)主CPU發(fā)生故障時能夠延續(xù)當(dāng)時的實(shí)際狀態(tài)接替主CPU發(fā)出執(zhí)行命令。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生特定故障時，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)主備切換，備站接替主站繼續(xù)運(yùn)行。

硬件冗余系統(tǒng)的冗余結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)可靠性得到了確保，比如所有的重要部件都采用冗余配置，包括了冗余的CPU、供電模件和用于冗余CPU通信的同步模塊。根據(jù)特定的需求還可相應(yīng)配置冗余客戶服務(wù)器、冗余接口模件、冗余通訊介質(zhì)等。一般情況下硬件冗余系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能：錯誤識別和錯誤定位功能集成；自動事件同步與平滑的主從切換；類似標(biāo)準(zhǔn)CPU的在線編程；在操作期間可修改系統(tǒng)或者對部件進(jìn)行更換；下載程序時，只考慮單個CPU，程序可自動拷貝到另一個CPU中，且修復(fù)后自動再進(jìn)入；運(yùn)行中所有部件可更換。

本期由蔡衛(wèi)江撰寫的《基于冗余網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的智能化水輪機(jī)調(diào)速器設(shè)計》從葛洲壩智能調(diào)速器的設(shè)計出發(fā)，給出了調(diào)速器在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、硬件結(jié)構(gòu)等方面的設(shè)計方案，闡述了調(diào)速器在網(wǎng)絡(luò)通訊的冗余及可靠性方面的設(shè)計思路，提出了調(diào)速器的網(wǎng)絡(luò)對時方案，介紹了采用IEC61850通訊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。研究表明：新一代調(diào)速器解決了調(diào)速器和監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)接和系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)問題，滿足智能化水電站的建設(shè)要求，為今后智能水電站調(diào)速器的設(shè)計提供較高的參考價值。