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雙CPU的PLC控制器

       PLC控制器是系統(tǒng)控制的中心，采集系統(tǒng)的全部工況信號，實時控制相關(guān)的設(shè)備動作；同時監(jiān)視生產(chǎn)過程參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)危險工況出現(xiàn)時，及時發(fā)出聲光報警，當(dāng)極限工況出現(xiàn)時，聯(lián)鎖保護(hù)設(shè)備，保障生產(chǎn)過程安全。為此，我們選擇了以產(chǎn)品可靠性高著稱的羅克韋爾自動化公司的新一代控制平臺：A-B ControlLogix系列，同時考慮采用雙CPU模塊冗余，進(jìn)一步提高系統(tǒng)可靠性，避免因故障出現(xiàn)所引起的生產(chǎn)停頓或安全事故。

三、兩種雙CPU冗余方式的比較

      ControlLogix提供有兩種CPU冗余解決方法，一種為純硬件冗余，另一種為軟件冗余。

硬件冗余的方法，是將兩個CPU模塊插在不同的兩個機(jī)架上，每個機(jī)架上除了CPU模塊，還要有通訊模塊CNBR、熱備模塊SRM和兩個熱備模塊間的連接光纜，如圖2所示。

     軟件冗余，是將兩個CPU模塊插在同一個框架上，利用背板通訊，進(jìn)行冗余控制，如圖3所示。

    從以上可以看出，純硬件冗余的方式硬件投入較多，成本開支較大大。而軟件冗余，只需增加一塊CPU模塊，成本增加很少，因為一般像CPU這種PLC的心臟，廠家都會配有備件，用備件來實現(xiàn)冗余控制，既提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性（可做到在線維護(hù)，不影響生產(chǎn)線運(yùn)行），又不會顯著增加成本開支。

單純從可靠性方面分析，純硬件的冗余較之軟件冗余并無優(yōu)勢。因為增加了較多的部件、模塊，這些部件和模塊的故障，也會影響系統(tǒng)的可靠性。例如，當(dāng)兩個熱備模塊之間的連接光纜出現(xiàn)故障，同樣會使冗余控制失效。而軟件冗余，只增加了一塊CPU模塊，而兩個CPU模塊的同時故障率幾乎為零。

純硬件冗余的優(yōu)點之一，就是不需要軟件進(jìn)行專門的編程，CPU的狀態(tài)監(jiān)視和控制權(quán)的轉(zhuǎn)移是由兩個熱備模塊來完成的。而軟件冗余中兩個CPU模塊的狀態(tài)監(jiān)視和控制權(quán)的轉(zhuǎn)移是通過軟件編程解決的。因此，軟件冗余編程相對比較復(fù)雜，工作量較大。

    綜合考慮以上因素，本熔鹽爐自動系統(tǒng)采用軟件方式實現(xiàn)PLC的雙CPU冗余控制。兩塊CPU模塊同時在系統(tǒng)中運(yùn)行，一塊運(yùn)行于主控模式，另一塊運(yùn)行于熱備份模式。當(dāng)其中任一塊CPU發(fā)生故障時另一塊CPU立即監(jiān)視到并發(fā)出報警，自動將正常的CPU投入主控模式。CPU的無擾動切換，使系統(tǒng)一直受控，確保了安全，同時，使管道化生產(chǎn)線一直處于正常運(yùn)行的良好工況中。

四、軟件實現(xiàn)
      CPU冗余控制的軟件實現(xiàn)編程主要從下面兩方面考慮：

1、控制權(quán)的裁決和轉(zhuǎn)移

    塊CPU同時在線運(yùn)行，一塊處于主控制模式，另一塊處于熱備模式。擁有主控制權(quán)的CPU具有輸出控制權(quán)，而熱備CPU同時采集數(shù)據(jù)和保持通訊連接，但輸出被禁止。

兩個CPU模塊互相監(jiān)視對方的運(yùn)行狀態(tài)和通訊情況，一旦發(fā)現(xiàn)對方故障，立即發(fā)出報警，通過ControlNet網(wǎng)，傳送給上位工控機(jī)，在操作管理臺上顯示報警。如果是主控CPU模塊故障，熱備CPU模塊自動獲得主控制權(quán)?？刂茩?quán)的裁決和轉(zhuǎn)移的軟件框圖如圖4所示。

2、兩塊CPU模塊的同步控制

    由于熱備CPU隨時準(zhǔn)備著，一旦主CPU故障，就立即獲取主控制權(quán)而成為主控CPU，因此，主CPU必須將自己的信息隨時傳遞給熱備CPU，而熱備CPU必須跟蹤主CPU的變化，與主CPU保持同步，這樣，在兩塊CPU模塊進(jìn)行控制權(quán)的轉(zhuǎn)移時，實現(xiàn)無擾動切換。CPU模塊的同步控制程序框

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