控制器冗余提供高性价比的高可用性解决方案

艾默生PACSystems控制产品总监Darrell Halterman解释了新的高可用性技术如何使PLC、PAC和边缘控制器的冗余策略更加经济。

最大化工厂正常运行时间，提高运营效率和增加盈利能力是制造商的基本目标。为了帮助他们实现这些目标，他们越来越多地寻求实现高可用性(HA)技术和系统，以帮助确保持续运行。工业自动化控制器，可以控制一系列关键任务设备和应用，提供了一个关键的机会。

对新的高可用性技术的需求

长期以来，分布式控制系统一直具有内建的HA功能，因为大型流程工厂依赖它们进行连续运行。然而，在可编程逻辑控制器(PLC)和可编程自动化控制器(PAC)控制的应用中，HA功能只在最关键的情况下被使用。

这是因为对于传统的操作可用性需求，这些控制器的典型故障率是可以接受的，而构建和维护冗余PLC或边缘控制器架构通常是复杂和昂贵的。因此，备件备份通常是减轻控制器故障的最经济有效的方法。

PLC、PAC和边缘控制器现在在工业应用中扮演着越来越重要的角色，包括数据分析和通信方面的关键功能。现在，控制器故障可能会严重影响整个工厂或操作的正常运行时间和效率，对始终在线控制解决方案的需求正在推动对HA控制体系结构的需求增加。

现代控制器使得在这些系统中轻松、快速地实现HA成为可能，成本并不比传统的备件模型高多少，同时实现了增加正常运行时间、降低风险和支持更强的网络安全的好处。

艾默生Pacsystems控制器

例如，在艾默生 PACSystems™RX3i控制器中，两个成对的控制器通过并行运行、完全同步、实时锁步执行和访问相同的I/O来监督系统。因此，控制器不再是单点故障，因为主控制器中的故障导致在毫秒内无颠簸地传输到次控制器。这是通过反射存储器技术实现的，该技术在每次扫描时将必要存储器的图像从活动控制器传输到其成对的备份控制器。

一流的HA控制解决方案结合了一系列的功能和条件，在具有成本效益和可维护性的解决方案中提供一致的、确定的、可靠的应用控制。

首先，两个控制器都需要对所有I/O和现场设备具有相同的访问权限，这可以通过容错以太网环形网络实现。

其次，控制器之间需要通过高性能链路进行通信，这些链路设计用于支持锁步同步和扫描对扫描，因此备用控制器始终具有与主动控制器相同的数据集。这些链路允许在一次PLC扫描中以三毫秒的速度进行控制故障转移。故障转移时间是确定的，不会因其他网络设备或事件的副作用而变化。

第三，虽然两个控制器可以安装在同一个位置，但最好将它们在地理上分开，以避免它们都受到常见的局部问题的影响，如停电、火灾或洪水。最新的HA解决方案使用专用的控制器到控制器链路，并通过光纤支持高达10公里的I/O网络。

第四，最新的HA解决方案被设计成即使在配对的控制器上安装不同的软件或固件版本也能继续无缝操作。如果控制软件或固件需要更新以部署新的网络安全补丁，则可以在运行第二程序时更新主程序，反之亦然，这意味着机器或进程不必关闭。