描述
故障隔離技術(shù)
冗余設(shè)計(jì)時(shí),必須考慮工作、備用部件之間的故障應(yīng)該做到盡可能互不影響或影響的概率相當(dāng)?。?.01%),即可認(rèn)為故障是隔離的。這樣可以保證:處于備用狀態(tài)的部件發(fā)生故障時(shí),不會(huì)影響冗余工作部件或其他關(guān)聯(lián)部件的正常運(yùn)行,保證冗余的有效性。
冗余技術(shù)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)分析
通過(guò)控制系統(tǒng)冗余原理與方法的具體分析可以看到,系統(tǒng)的可用性在很大程度上取決于那些MTBF值較低而能對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行造成重大影響的部件,如主控制卡、網(wǎng)絡(luò)、電源、通訊轉(zhuǎn)發(fā)卡等。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行冗余設(shè)計(jì),可以大大提高系統(tǒng)的可用性。
根據(jù)控制系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)部件功能定位的不同,采用了具體方式有所差別,具體策略為:
主控制卡的冗余
主控制卡是整個(gè)系統(tǒng)的核心控制單元,完成系統(tǒng)的控制任務(wù)。而冗余技術(shù)各個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)在此得到充分應(yīng)用?;槿哂嗟膬蓧K主控制卡軟件、硬件完全一致,它們執(zhí)行同樣的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用程序,在工作/備用冗余邏輯電路的控制下,其中一個(gè)運(yùn)行在工作狀態(tài)(工作卡),另外一個(gè)運(yùn)行在備用狀態(tài)(備用卡)。工作卡和備用卡之間具有公共的冗余邏輯控制電路和專(zhuān)用的高速對(duì)等冗余通訊通道,同時(shí)也可以通過(guò)I/O總線和過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互或故障診測(cè)?;槿哂嗟闹骺刂瓶ǘ寄茉L問(wèn)I/O和過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò),備用模式下的主控制卡執(zhí)行診斷程序,監(jiān)視工作卡的狀態(tài),通過(guò)周期查詢工作卡件中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,接受工作卡發(fā)送的實(shí)時(shí)控制運(yùn)行信息。備用處理器可隨時(shí)保存最新的控制數(shù)據(jù),以保證工作/備用的無(wú)擾動(dòng)切換,但工作模式下的主控制卡起著控制、輸出、實(shí)時(shí)過(guò)程信息發(fā)布,等決定性的作用(具有發(fā)言權(quán))。冗余技術(shù)的關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)信息同步,而信息同步的最終目的是為了實(shí)現(xiàn)冗余部件之間無(wú)擾動(dòng)切換。我們把信息同步的方法分為“自然同步”和“強(qiáng)制同步”。
互為冗余的兩個(gè)主控制卡作為一個(gè)整體與外界交換信息(網(wǎng)絡(luò)通訊、I/O通訊 ),共享進(jìn)入這個(gè)整體的輸入信息,這就是冗余部件的同一性(也可以稱為單一性)。對(duì)外輸出信息時(shí)工作卡掌握主動(dòng)權(quán),代表這個(gè)整體發(fā)言,即冗余的協(xié)同性。通俗地講,兩個(gè)互為冗余的部件,對(duì)于用戶使用和外部控制對(duì)象而言,可被視為一個(gè)整體。
為了保證互為冗余的兩個(gè)卡件具有平等獲取外部信息(I/O通訊、網(wǎng)絡(luò)通訊)的權(quán)利,冗余部件具有同樣的通訊接口,保證卡件內(nèi)輸入信息的一致。冗余的兩塊卡件有各自的通訊通路,只要保證相同的輸入信息在兩個(gè)通信通路上同時(shí)進(jìn)行傳輸,兩塊卡件就可以獲得相同的信息。這種憑借外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)輸入信息的同步稱為“自然同步”?!白匀煌健卑l(fā)生在冗余系統(tǒng)和外部設(shè)備之間。工作卡掌握主動(dòng)權(quán),代表整體發(fā)言,并通過(guò)冗余通信將各種狀態(tài)信息傳送給備用卡,達(dá)到控制任務(wù)的同步,這就是“強(qiáng)制同步”?!皬?qiáng)制同步”通過(guò)冗余通信使備用卡內(nèi)部控制狀態(tài)與工作卡保持一致,它發(fā)生在互為冗余的卡件之間。根據(jù)變量特性的不同,具體采用的同步方式也各不相同。
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