力控的熱備與冗余

1、監(jiān)控組態(tài)軟件的熱備與冗余田曉亮關(guān)鍵詞：雙機(jī)冗余、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、客戶端概述在流程行業(yè)，很多工藝裝置對系統(tǒng)的安全性和容錯性要求比較高，比如在石化行業(yè)中的重要裝置的控制站往往采用雙重或者三重冗余來保證系統(tǒng)的安全，由于工藝的復(fù)雜，需要多個人機(jī)監(jiān)控站來保證系統(tǒng)的不間斷運(yùn)行，監(jiān)控層的服務(wù)器、客戶端、網(wǎng)絡(luò)都需要進(jìn)行雙重或者多重冗余配置，來保證系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，需要監(jiān)控軟件能提供完整的冗余解決方案。目前在國內(nèi)應(yīng)用的監(jiān)控組態(tài)軟件中，只有少量的國外軟件具備全面的冗余解決方案，國產(chǎn)軟件廠商中，個別的廠家只是實(shí)現(xiàn)的了基本的冗余方式，而在數(shù)據(jù)吞吐、安全性和容錯性上和國外軟件還有一定的差距，北京三維力控根據(jù)多年在流程

2、行業(yè)的應(yīng)用，開發(fā)的力控監(jiān)控組態(tài)軟件5.0版本可以支持設(shè)備冗余、控制網(wǎng)絡(luò)冗余、服務(wù)器冗余、管理網(wǎng)絡(luò)冗余、客戶 端冗余等多種冗余模式，在數(shù)據(jù)吞吐、網(wǎng)絡(luò)切換上得到了很大的提高，是國產(chǎn)組態(tài)軟件中率先對軟件冗錯提供完整支持完整的產(chǎn)品，使軟件在容錯方面達(dá)到了進(jìn)口軟件的水平，對提高民族裝備業(yè)的國產(chǎn)化率提供了有競爭力的產(chǎn)品。二、監(jiān)控軟件冗余方式力控支持的典型的冗余方案見下圖：上圖整個系統(tǒng)的控制站、監(jiān)控服務(wù)器、客戶端、網(wǎng)絡(luò)都是采用冗余配置，力控軟件主從服務(wù)器的切換時間最小可以達(dá)到2秒，極大的提高了切換速度。2. 1、設(shè)備冗余設(shè)備冗余一般要求控制站的電源、CPU、通訊模塊都需要進(jìn)行冗余配置，主從控制器同時連接設(shè)備

3、總線來保證數(shù)據(jù)通訊，一般的PLC廠家的設(shè)備冗余基本都是此類的設(shè)計方案，上位機(jī)監(jiān)控軟件和此類系統(tǒng)通訊時，要考慮到當(dāng)主從控制器發(fā)生切換時，監(jiān)控軟件的通訊要同步切換來保證從正確的10設(shè)備獲取數(shù)據(jù)。力控組態(tài)軟忤'遠(yuǎn)程10畛備設(shè)備冗余控制（圖2）力控軟件正常時與主控制器進(jìn)行通訊， 若主設(shè)備損壞或者通訊出現(xiàn)故障， 軟件會根據(jù)設(shè) 備故障標(biāo)識斷開與主控制設(shè)備的通訊， 而與從控制設(shè)備進(jìn)行通訊的連接， 保證了系統(tǒng)的及時 切換，從而保證了在設(shè)備切換的同時，上位機(jī)也同時做到及時切換。2. 2、監(jiān)控層服務(wù)器冗余在SCADA系統(tǒng)中，一般意義上的雙機(jī)冗余是指監(jiān)控層服務(wù)器冗余，服務(wù)器冗余是比較廣泛的應(yīng)用模式，根據(jù)控制

4、規(guī)模的大小也可以配置一定的客戶端來保證操作人員監(jiān)控、操作的需要，一般的小規(guī)模的控制系統(tǒng)可以不需要配置客戶端。服務(wù)器冗余（圖3）主站和從站的力控軟件在獨(dú)立工作時都能夠通過控制網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備進(jìn)行通訊。在冗余熱備模式下，正常工作時只有主站和控制站通訊，從站不和控制站通訊，從站的數(shù)據(jù)通過主站來進(jìn)行備份和同步，如果主站出現(xiàn)故障，從站接管主站工作。等主站恢復(fù)之后，可以通過自動或手動方式進(jìn)行干預(yù)來進(jìn)入熱備狀態(tài)，如果主站和從站都正常，用戶可以手動地通過控制標(biāo)志位把工作從當(dāng)前站切換到熱備站（原來的主站）上。2. 3、監(jiān)控層客戶端冗余力控監(jiān)控組態(tài)軟件可以組成一個分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不同節(jié)點(diǎn)的力控可以互相通訊，可以互為服

5、務(wù)器和客戶端，客戶端有標(biāo)準(zhǔn)的C/S網(wǎng)絡(luò)方式客戶端，也有“瘦”客戶端，即B/S方式客戶端，力控軟件的客戶端 支持服務(wù)器冗余方式，即主服務(wù)器因為故障，從服務(wù)器接 管時，客戶端能自動切換到從服務(wù)器上。2. 4、控制層網(wǎng)絡(luò)冗余控制網(wǎng)絡(luò)冗余是力控軟件與控制站通過兩條物理鏈路進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的連接，控制網(wǎng)絡(luò)的任意一個節(jié)點(diǎn)均安裝兩塊網(wǎng)卡， 可以設(shè)置在兩個網(wǎng)段內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)分為主網(wǎng)絡(luò)和從網(wǎng)絡(luò)，正常時力控軟件和控制節(jié)點(diǎn)通過主網(wǎng)絡(luò)通訊，當(dāng)主網(wǎng)絡(luò)中斷時，力控軟件判斷網(wǎng)絡(luò)超時后會自動將網(wǎng)絡(luò)通訊切換到從網(wǎng)， 在主網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常時， 力控的通訊又自動切換到主網(wǎng)線路，系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀況。2. 5、監(jiān)控管理層網(wǎng)絡(luò)冗余由力控軟件組成的服務(wù)器和

6、客戶端之間采用以太網(wǎng)通訊，采用雙重網(wǎng)絡(luò)配置，網(wǎng)絡(luò)可以是2個網(wǎng)段，服務(wù)器和客戶端都有兩套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備， 如果其中一套網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障， 力控客戶端 會使用另外一套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備繼續(xù)和服務(wù)器保持通訊，保證監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通訊的連續(xù)。2. 6、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)冗余多重冗余方式是指在服務(wù)器冗余的基礎(chǔ)增加了網(wǎng)絡(luò)、客戶端冗余，服務(wù)器和客戶端既可以同時工作在同一個網(wǎng)段下，也可以在兩個網(wǎng)段內(nèi)， 網(wǎng)絡(luò)冗余和服務(wù)器冗余是相互獨(dú)立又相互聯(lián)系的，可以只存在網(wǎng)絡(luò)冗余，也可以只存在服務(wù)器冗余，也可以既有網(wǎng)絡(luò)冗余又有服務(wù) 器冗余，力控提供三種冗余配置（單獨(dú)網(wǎng)絡(luò)冗余，單獨(dú)服務(wù)器冗余，網(wǎng)絡(luò)冗余+服務(wù)器冗余） 用戶可以根據(jù)不同情況靈活選擇。在網(wǎng)絡(luò)冗余和服

7、務(wù)器冗余都存在的情況下，優(yōu)先使用服務(wù)器冗余，也就是說，當(dāng)某一個 網(wǎng)段的主站出現(xiàn)故障后首先切換到該網(wǎng)段的從站，如果該網(wǎng)段的從站也故障，再啟用冗余網(wǎng)絡(luò)的主站通訊。、軟件的數(shù)據(jù)處理:支持冗余的軟件要保證實(shí)時數(shù)據(jù)在兩臺服務(wù)器上同時存儲和顯示，監(jiān)控站出現(xiàn)故障后， 備用站能夠接替監(jiān)控站來工作，并且及時通知操作人員處理監(jiān)控站的故障，當(dāng)監(jiān)控站恢復(fù)正常以后，自動接替?zhèn)溆糜嬎銠C(jī)工作，恢復(fù)初始的工作狀態(tài)。力控軟件工作時，主站工作，從站處于熱備狀態(tài)，主站和從站不停的檢測對方的狀態(tài)， 這個檢測對方的動作被稱為“心跳”。為確保心跳的檢測不出現(xiàn)問題，力控支持多重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即“心跳”可以通過主、從站之間的多條通訊鏈路進(jìn)行檢測來保證數(shù)據(jù)備份。熱備服務(wù)器周期性向工作服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)同步請求，工作服務(wù)器響應(yīng)這些請求，實(shí)現(xiàn)兩個服務(wù)器之間的實(shí)時、歷史和報警數(shù)據(jù)同步，同時保證系統(tǒng)的時鐘同步。四、結(jié)論：力控軟件的全面冗余解決方案通過多年在流程行業(yè)的不