分布式控制系统（DCS）系列：ABB 800xA for Printing_（11）.800xA系统冗余设计.docx

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800xA系统冗余设计

1.冗余设计的必要性

在印刷业的工业控制系统中，系统冗余设计是确保生产连续性和稳定性的关键措施。印刷生产线通常涉及多个复杂且相互依赖的设备和工艺流程，任何单点故障都可能导致生产中断，造成巨大的经济损失。因此，冗余设计旨在通过提供备用的系统组件和路径，确保在主系统出现故障时，备份系统能够无缝接替，继续完成生产任务。

冗余设计可以分为硬件冗余和软件冗余两大类。硬件冗余主要通过增加冗余的物理设备来实现，如冗余的控制器、输入/输出模块、网络交换机等。软件冗余则通过软件层面的备份和容错机制来实现，如冗余的数据存储、冗余的控制逻辑等。这两种冗余方式相结合，可以显著提高系统的可靠性和可用性。

1.1硬件冗余

硬件冗余是通过在系统中增加备份的物理设备来实现的。这些备用设备在主设备正常工作时处于待机状态，一旦主设备出现故障，备用设备能够立即接管，确保系统的连续运行。以下是几种常见的硬件冗余设计：

1.1.1冗余控制器

冗余控制器是印刷控制系统中最常见的冗余设计之一。在ABB800xA系统中，冗余控制器可以采用双机热备的方式实现。主控制器和备用控制器通过高速通信链路进行数据同步，确保备用控制器随时准备接管主控制器的工作。

原理

冗余控制器的设计原理是基于双机热备机制。主控制器和备用控制器通过冗余通信模块（如冗余以太网模块）进行数据交换，实时同步控制逻辑和生产数据。一旦主控制器出现故障，备用控制器可以通过冗余通信模块检测到故障，并立即接管控制任务。

配置步骤

安装冗余控制器：在印刷控制系统中安装两台控制器，一台作为主控制器，另一台作为备用控制器。

配置冗余通信模块：在主控制器和备用控制器之间配置冗余以太网模块，确保数据的实时同步。

设置同步参数：在800xA系统中设置控制器的同步参数，如同步周期、同步数据类型等。

测试冗余切换：通过模拟故障测试冗余控制器的切换功能，确保备用控制器能够在主控制器故障时无缝接管。

代码示例

以下是一个简单的冗余控制器配置示例，假设使用的是ABB800xA系统中的冗余以太网模块。

//配置冗余以太网模块

REDUNDANT_ETHERNET_MODULE{

PRIMARY_CONTROLLER=Controller1;

BACKUP_CONTROLLER=Controller2;

SYNC_PERIOD=1000;//同步周期为1秒

DATA_TYPES=[ControlLogic,ProductionData];//同步数据类型

}

//设置主控制器

CONTROLLER{

NAME=Controller1;

IP_ADDRESS=192.168.1.101;

ROLE=Primary;

}

//设置备用控制器

CONTROLLER{

NAME=Controller2;

IP_ADDRESS=192.168.1.102;

ROLE=Backup;

}

//测试冗余切换

TEST_REDUNDANCY{

SIMULATE_FAULT_ON=Controller1;

SWITCH_OVER_TO=Controller2;

TEST_DURATION=60;//测试持续时间为1分钟

}

1.2冗余输入/输出模块

冗余输入/输出模块（I/O模块）是确保数据采集和控制信号传输可靠性的关键组件。在ABB800xA系统中，可以通过配置冗余I/O模块来实现数据的双通道传输，确保在单个I/O模块故障时，数据仍然能够正常传输。

原理

冗余I/O模块的设计原理是通过双通道传输机制实现。主I/O模块和备用I/O模块分别连接到不同的数据采集点和控制点，通过冗余通信模块进行数据同步。一旦主I/O模块出现故障，备用I/O模块能够立即接管数据传输任务。

配置步骤

安装冗余I/O模块：在印刷控制系统中安装两组I/O模块，一组作为主模块，另一组作为备用模块。

配置冗余通信模块：在主I/O模块和备用I/O模块之间配置冗余以太网模块，确保数据的实时同步。

设置同步参数：在800xA系统中设置I/O模块的同步参数，如同步周期、同步数据类型等。

测试冗余切换：通过模拟故障测试冗余I/O模块的切换功能，确保备用I/O模块能够在主I/O模块故障时无缝接管。

代码示例

以下是一个简单的冗余I/O模块配置示例，假设使用的是ABB800xA系统中的冗余以太网模块。

//配置冗余以太网模块

REDUNDANT_ETHERNET_MODU