控制器冗余提供高性價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。

最大化工廠正常運行時間，提高運營效率和增加盈利能力是制造商的基本目標。為了幫助他們實現(xiàn)這些目標，他們越來越多地尋求實現(xiàn)高可用性(HA)技術(shù)和系統(tǒng)，以幫助確保持續(xù)運行。工業(yè)自動化控制器，可以控制一系列關(guān)鍵任務(wù)設(shè)備和應(yīng)用，提供了一個關(guān)鍵的機會。

對新的高可用性技術(shù)的需求

長期以來，分布式控制系統(tǒng)一直具有內(nèi)建的HA功能，因為大型流程工廠依賴它們進行連續(xù)運行。然而，在可編程邏輯控制器(PLC)和可編程自動化控制器(PAC)控制的應(yīng)用中，HA功能只在最關(guān)鍵的情況下被使用。

這是因為對于傳統(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)建和維護冗余PLC或邊緣控制器架構(gòu)通常是復雜和昂貴的。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?，F(xiàn)在，控制器故障可能會嚴重影響整個工廠或操作的正常運行時間和效率，對始終在線控制解決方案的需求正在推動對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，同時實現(xiàn)了增加正常運行時間、降低風險和支持更強的網(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，兩個成對的控制器通過并行運行、完全同步、實時鎖步執(zhí)行和訪問相同的I/O來監(jiān)督系統(tǒng)。因此，控制器不再是單點故障，因為主控制器中的故障導致在毫秒內(nèi)無顛簸地傳輸?shù)酱慰刂破?。這是通過反射存儲器技術(shù)實現(xiàn)的，該技術(shù)在每次掃描時將必要存儲器的圖像從活動控制器傳輸?shù)狡涑蓪Φ膫浞菘刂破鳌?/span>

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，兩個控制器都需要對所有I/O和現(xiàn)場設(shè)備具有相同的訪問權(quán)限，這可以通過容錯以太網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。

其次，控制器之間需要通過高性能鏈路進行通信，這些鏈路設(shè)計用于支持鎖步同步和掃描對掃描，因此備用控制器始終具有與主動控制器相同的數(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行控制故障轉(zhuǎn)移。故障轉(zhuǎn)移時間是確定的，不會因其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或事件的副作用而變化。

第三，雖然兩個控制器可以安裝在同一個位置，但最好將它們在地理上分開，以避免它們都受到常見的局部問題的影響，如停電、火災或洪水。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10公里的I/O網(wǎng)絡(luò)。

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