控制器冗余提供高性價(jià)比的高可用性解決方案

艾默生PACSystems控制產(chǎn)品總監(jiān)Darrell Halterman解釋了新的高可用性技術(shù)如何使PLC、PAC和邊緣控制器的冗余策略更加經(jīng)濟(jì)。

最大化工廠正常運(yùn)行時(shí)間，提高運(yùn)營(yíng)效率和增加盈利能力是制造商的基本目標(biāo)。為了幫助他們實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，他們?cè)絹?lái)越多地尋求實(shí)現(xiàn)高可用性(HA)技術(shù)和系統(tǒng)，以幫助確保持續(xù)運(yùn)行。工業(yè)自動(dòng)化控制器，可以控制一系列關(guān)鍵任務(wù)設(shè)備和應(yīng)用，提供了一個(gè)關(guān)鍵的機(jī)會(huì)。

對(duì)新的高可用性技術(shù)的需求

長(zhǎng)期以來(lái)，分布式控制系統(tǒng)一直具有內(nèi)建的HA功能，因?yàn)榇笮土鞒坦S依賴它們進(jìn)行連續(xù)運(yùn)行。然而，在可編程邏輯控制器(PLC)和可編程自動(dòng)化控制器(PAC)控制的應(yīng)用中，HA功能只在最關(guān)鍵的情況下被使用。

這是因?yàn)閷?duì)于傳統(tǒng)的操作可用性需求，這些控制器的典型故障率是可以接受的，而構(gòu)建和維護(hù)冗余PLC或邊緣控制器架構(gòu)通常是復(fù)雜和昂貴的。因此，備件備份通常是減輕控制器故障的最經(jīng)濟(jì)有效的方法。

PLC、PAC和邊緣控制器現(xiàn)在在工業(yè)應(yīng)用中扮演著越來(lái)越重要的角色，包括數(shù)據(jù)分析和通信方面的關(guān)鍵功能。現(xiàn)在，控制器故障可能會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)工廠或操作的正常運(yùn)行時(shí)間和效率，對(duì)始終在線控制解決方案的需求正在推動(dòng)對(duì)HA控制體系結(jié)構(gòu)的需求增加。

現(xiàn)代控制器使得在這些系統(tǒng)中輕松、快速地實(shí)現(xiàn)HA成為可能，成本并不比傳統(tǒng)的備件模型高多少，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了增加正常運(yùn)行時(shí)間、降低風(fēng)險(xiǎn)和支持更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)安全的好處。

艾默生Pacsystems控制器

例如，在艾默生 PACSystems?RX3i控制器中，兩個(gè)成對(duì)的控制器通過并行運(yùn)行、完全同步、實(shí)時(shí)鎖步執(zhí)行和訪問相同的I/O來(lái)監(jiān)督系統(tǒng)。因此，控制器不再是單點(diǎn)故障，因?yàn)橹骺刂破髦械墓收蠈?dǎo)致在毫秒內(nèi)無(wú)顛簸地傳輸?shù)酱慰刂破鳌＿@是通過反射存儲(chǔ)器技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，該技術(shù)在每次掃描時(shí)將必要存儲(chǔ)器的圖像從活動(dòng)控制器傳輸?shù)狡涑蓪?duì)的備份控制器。

一流的HA控制解決方案結(jié)合了一系列的功能和條件，在具有成本效益和可維護(hù)性的解決方案中提供一致的、確定的、可靠的應(yīng)用控制。

首先，兩個(gè)控制器都需要對(duì)所有I/O和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有相同的訪問權(quán)限，這可以通過容錯(cuò)以太網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。

其次，控制器之間需要通過高性能鏈路進(jìn)行通信，這些鏈路設(shè)計(jì)用于支持鎖步同步和掃描對(duì)掃描，因此備用控制器始終具有與主動(dòng)控制器相同的數(shù)據(jù)集。這些鏈路允許在一次PLC掃描中以三毫秒的速度進(jìn)行控制故障轉(zhuǎn)移。故障轉(zhuǎn)移時(shí)間是確定的，不會(huì)因其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或事件的副作用而變化。

第三，雖然兩個(gè)控制器可以安裝在同一個(gè)位置，但最好將它們?cè)诘乩砩戏珠_，以避免它們都受到常見的局部問題的影響，如停電、火災(zāi)或洪水。最新的HA解決方案使用專用的控制器到控制器鏈路，并通過光纖支持高達(dá)10公里的I/O網(wǎng)絡(luò)。

第四，最新的HA解決方案被設(shè)計(jì)成即使在配對(duì)的控制器上安裝不同的軟件或固件版本也能繼續(xù)無(wú)縫操作。如果控制軟件或固件需要更新以部署新的網(wǎng)絡(luò)安全補(bǔ)丁，則可以在運(yùn)行第二程序時(shí)更新主程序，反之亦然，這意味著機(jī)器或進(jìn)程不必關(guān)閉。