雙重冗余PLC控制系統的可靠性與可用性研究

張彥召

摘要：隨著我國科學技術的不斷發展，在工業、工程領域也取得了相當優異的成績，作為現代科技的主要學科之一，對于雙重冗余PLC控制系統的可靠性與可用性研究也顯得更加具有實際意義，其作為工業生產領域的新興技術，被廣泛應用于農業、工業以及國防建筑等領域之中，并且在我國國民經濟發展的過程中也發揮著越來越重要的作用，對于雙重冗余PLC控制系統的靈活應用，在一定程度上可以滿足人們生活過程中的需求。本文通過雙重冗余PLC控制系統的可靠性與可用性進行分析研究，以期對雙重冗余PLC控制系統的發展提供相應的幫助。

關鍵詞：雙重冗余；PLC控制系統；應用；優勢

前言

雙重冗余PLC控制系統是信息技術、機械技術以及電子技術等多方面的學科相互滲透、相互融合結果，由此來說，雙重冗余PLC控制系統是一門綜合性很強的技術成果，隨著雙重冗余PLC控制系統在各領域大型設備的廣泛應用，進一步使各領域的企業生產效率和科技化水平得到了提高，大幅度的增加了企業綜合競爭能力，但是由于中國在生產方面的雙重冗余PLC控制系統研究起步比較晚，與國際水平還具有著相當的差距，導致雙重冗余PLC控制系統的研究探討與應用體系不夠完善，是阻擋現今國內生產企業發展的主要問題。

1.雙重冗余PLC控制系統的重要意義

隨著工業制造水平的不斷提高以及工業規模的不斷擴大，更多的應用領域對生產可靠性提出了更多的要求，在實際工業生產過程中，由于生產環境以及控制對象的不統一性，導致工程的狀況更加具有復雜性，在一些方面上，人為的因素也能夠對控制系統產生一定的影響，進而使得系統無法保證長時間穩定持續的運行。另外，想要通過無限制提高系統軟硬件本身可靠性的辦法，而令整個系統滿足正常運行的需要也是不現實的，基于這種情況，就要對雙重冗余PLC控制系統展開利用[1]。

2.PLC冗余控制在大型設備上的應用和優勢

2.1PLC冗余控制技術在大型設備上的應用

（1）PLC冗余技術在萊鋼RH精煉爐中的應用

在萊鋼RH精煉爐的網絡系統中包括管理級和基礎級網絡。在基礎級包含有一個工程站、兩臺相互冗余的服務器以及兩臺客戶端，其中服務器為雙網卡，PLC冗余控制系統與一個網卡進行數據交換，另一個網卡則是與客戶端進行實時相互通訊，這樣一來不僅保證了通訊的可靠性，又保證了系統之間具有相應的隔離安全性。

（2）PLC冗余技術在多晶硅還原爐電源系統中的應用

在多晶硅還原爐電源系統中，系統主站應用的是先進的冗余S7-400H系統。該產品是一種具有冗余設計的容錯型自動化系統產品。在故障發生時，冗余熱備功能能夠在不停機的基礎上自動切換到備用單元，保證了系統工作的持久不中斷性能[2]。

（3）PLC冗余技術在空壓機上的應用

為了保證空壓機控制系統的可靠性，在空壓機控制系統的設計方案上加入了冗余設計方案，控制系統的冗余方式包括I/O冗余、中央處理器冗余以及通訊冗余。其中中央處理器冗余能夠保證在主處理器失效后，備用處理器能夠自動的接管控制并維持運行。

2.2PLC冗余控制技術在大型設備上的優勢

PLC冗余控制技術在工業的大型設備控制中占有非常重要的地位，由于我國擁有較多的工業化企業，可以根據企業設備的大小使用PLC冗余控制技術對大型設備進行調動，包括控制主站系統和遠動裝置，是用來對整個設備運行狀態進行監控的。繼而保證PLC冗余控制技術人員能夠通觀全局，把握施工生產過程中可能出現的問題，有效地對其進行避免，并且有效地指揮大型設備的穩定性、安全性以及可靠性運行，這樣一來就能夠對大型設備進行較為全面的分析和研究，然后為控制處理中心提供的設備控制處理的相應應對措施，進而將整個系統發生意外時所帶來的不必要的經濟損失降到最低[3]。

工業化設備運行的平穩、安全以及可靠是企業發展的重要保障，所以對工業大型設備進行在線監控、系統保護以及控制等措施是必不可少的，但是由于社會經濟的不斷發展，科學技術的不斷進步，工業化的大型設備也逐漸增多，并且這些大型設備與主控制臺之間的通訊方式也越來越復雜，為了確保工業大型設備的安全運行，國家以及企業都投入了大量的人力物力和資金，將雙重冗余PLC控制技術引入到了工業大型設備控制之中，應用全微機化設備代替了原有的常規電磁式控制設備，應用計算機光纜或者電纜作為了控制信號電纜，使得生產控制中心對工業生產大型設備的控制變得快速而又安全。所以雙重冗余PLC控制系統也成為了企業建設發展過程中的重要組成部分，進而保證了工業大型設備的自動化調控模式的高效性，因此對雙重冗余PLC控制技術的繼續研究與創新是我國發展過程中必不可少的戰略性任務。

3.結論

雙重冗余PLC控制技術的性能提高以及雙重冗余PLC控制系統的應用是現今社會所關注的熱點之一，由于這項技術的應用能夠將企業生產的可靠性大幅度提高，所以也得到了國家的足夠重視。雙重冗余PLC控制系統的應用和工業社會是相互促進的，由于這種關系的存在，雙重冗余PLC控制系統的應用對于工業社會的有著非常重要的促進作用，我國的雙重冗余PLC控制技術雖然在很短的時間內取得了相當大的進步，但也不可避免的存在著一些不足，如果想要社會的工業得到大幅度的發展，就需要在雙重冗余PLC控制技術方面做出更大的努力。

參考文獻：

[1]馮立，王良勇，錢曉龍.冗余控制系統的原理及性能優化[J].儀器儀表學報，2011（04）：334-336.

[2]嚴敏等.PLC的雙CPU冗余控制實現[J].“A-B 世紀杯”集成構架產品應用論文集，2011（1）：78-81.

[3]謝鯤，馮正進，羅振軍.軟件冗余現場總線控制系統的研究[J].儀表技術與傳感器，2013（09）：43-44.