双重冗余PLC控制系统的可靠性与可用性研究

张彦召

摘要：随着我国科学技术的不断发展，在工业、工程领域也取得了相当优异的成绩，作为现代科技的主要学科之一，对于双重冗余PLC控制系统的可靠性与可用性研究也显得更加具有实际意义，其作为工业生产领域的新兴技术，被广泛应用于农业、工业以及国防建筑等领域之中，并且在我国国民经济发展的过程中也发挥着越来越重要的作用，对于双重冗余PLC控制系统的灵活应用，在一定程度上可以满足人们生活过程中的需求。本文通过双重冗余PLC控制系统的可靠性与可用性进行分析研究，以期对双重冗余PLC控制系统的发展提供相应的帮助。

关键词：双重冗余；PLC控制系统；应用；优势

前言

双重冗余PLC控制系统是信息技术、机械技术以及电子技术等多方面的学科相互渗透、相互融合结果，由此来说，双重冗余PLC控制系统是一门综合性很强的技术成果，随着双重冗余PLC控制系统在各领域大型设备的广泛应用，进一步使各领域的企业生产效率和科技化水平得到了提高，大幅度的增加了企业综合竞争能力，但是由于中国在生产方面的双重冗余PLC控制系统研究起步比较晚，与国际水平还具有着相当的差距，导致双重冗余PLC控制系统的研究探讨与应用体系不够完善，是阻挡现今国内生产企业发展的主要问题。

1.双重冗余PLC控制系统的重要意义

随着工业制造水平的不断提高以及工业规模的不断扩大，更多的应用领域对生产可靠性提出了更多的要求，在实际工业生产过程中，由于生产环境以及控制对象的不统一性，导致工程的状况更加具有复杂性，在一些方面上，人为的因素也能够对控制系统产生一定的影响，进而使得系统无法保证长时间稳定持续的运行。另外，想要通过无限制提高系统软硬件本身可靠性的办法，而令整个系统满足正常运行的需要也是不现实的，基于这种情况，就要对双重冗余PLC控制系统展开利用[1]。

2.PLC冗余控制在大型设备上的应用和优势

2.1PLC冗余控制技术在大型设备上的应用

（1）PLC冗余技术在莱钢RH精炼炉中的应用

在莱钢RH精炼炉的网络系统中包括管理级和基础级网络。在基础级包含有一个工程站、两台相互冗余的服务器以及两台客户端，其中服务器为双网卡，PLC冗余控制系统与一个网卡进行数据交换，另一个网卡则是与客户端进行实时相互通讯，这样一来不仅保证了通讯的可靠性，又保证了系统之间具有相应的隔离安全性。

（2）PLC冗余技术在多晶硅还原炉电源系统中的应用

在多晶硅还原炉电源系统中，系统主站应用的是先进的冗余S7-400H系统。该产品是一种具有冗余设计的容错型自动化系统产品。在故障发生时，冗余热备功能能够在不停机的基础上自动切换到备用单元，保证了系统工作的持久不中断性能[2]。

（3）PLC冗余技术在空压机上的应用

为了保证空压机控制系统的可靠性，在空压机控制系统的设计方案上加入了冗余设计方案，控制系統的冗余方式包括I/O冗余、中央处理器冗余以及通讯冗余。其中中央处理器冗余能够保证在主处理器失效后，备用处理器能够自动的接管控制并维持运行。

2.2PLC冗余控制技术在大型设备上的优势

PLC冗余控制技术在工业的大型设备控制中占有非常重要的地位，由于我国拥有较多的工业化企业，可以根据企业设备的大小使用PLC冗余控制技术对大型设备进行调动，包括控制主站系统和远动装置，是用来对整个设备运行状态进行监控的。继而保证PLC冗余控制技术人员能够通观全局，把握施工生产过程中可能出现的问题，有效地对其进行避免，并且有效地指挥大型设备的稳定性、安全性以及可靠性运行，这样一来就能够对大型设备进行较为全面的分析和研究，然后为控制处理中心提供的设备控制处理的相应应对措施，进而将整个系统发生意外时所带来的不必要的经济损失降到最低[3]。

工业化设备运行的平稳、安全以及可靠是企业发展的重要保障，所以对工业大型设备进行在线监控、系统保护以及控制等措施是必不可少的，但是由于社会经济的不断发展，科学技术的不断进步，工业化的大型设备也逐渐增多，并且这些大型设备与主控制台之间的通讯方式也越来越复杂，为了确保工业大型设备的安全运行，国家以及企业都投入了大量的人力物力和资金，将双重冗余PLC控制技术引入到了工业大型设备控制之中，应用全微机化设备代替了原有的常规电磁式控制设备，应用计算机光缆或者电缆作为了控制信号电缆，使得生产控制中心对工业生产大型设备的控制变得快速而又安全。所以双重冗余PLC控制系统也成为了企业建设发展过程中的重要组成部分，进而保证了工业大型设备的自动化调控模式的高效性，因此对双重冗余PLC控制技术的继续研究与创新是我国发展过程中必不可少的战略性任务。

3.结论

双重冗余PLC控制技术的性能提高以及双重冗余PLC控制系统的应用是现今社会所关注的热点之一，由于这项技术的应用能够将企业生产的可靠性大幅度提高，所以也得到了国家的足够重视。双重冗余PLC控制系统的应用和工业社会是相互促进的，由于这种关系的存在，双重冗余PLC控制系统的应用对于工业社会的有着非常重要的促进作用，我国的双重冗余PLC控制技术虽然在很短的时间内取得了相当大的进步，但也不可避免的存在着一些不足，如果想要社会的工业得到大幅度的发展，就需要在双重冗余PLC控制技术方面做出更大的努力。

参考文献：

[1]冯立，王良勇，钱晓龙.冗余控制系统的原理及性能优化[J].仪器仪表学报，2011（04）：334-336.

[2]严敏等.PLC的双CPU冗余控制实现[J].“A-B 世纪杯”集成构架产品应用论文集，2011（1）：78-81.

[3]谢鲲，冯正进，罗振军.软件冗余现场总线控制系统的研究[J].仪表技术与传感器，2013（09）：43-44.