描述
故障隔離技術
冗余設計時,必須考慮工作、備用部件之間的故障應該做到盡可能互不影響或影響的概率相當?。?.01%),即可認為故障是隔離的。這樣可以保證:處于備用狀態(tài)的部件發(fā)生故障時,不會影響冗余工作部件或其他關聯(lián)部件的正常運行,保證冗余的有效性。
冗余技術在控制系統(tǒng)中的應用實現(xiàn)分析
通過控制系統(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值較低而能對系統(tǒng)正常運行造成重大影響的部件,如主控制卡、網絡、電源、通訊轉發(fā)卡等。在系統(tǒng)設計中對關鍵部件進行冗余設計,可以大大提高系統(tǒng)的可用性。
根據控制系統(tǒng)內各個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
主控制卡是整個系統(tǒng)的核心控制單元,完成系統(tǒng)的控制任務。而冗余技術各個設計要點在此得到充分應用?;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)軟件和應用程序,在工作/備用冗余邏輯電路的控制下,其中一個運行在工作狀態(tài)(工作卡),另外一個運行在備用狀態(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用的高速對等冗余通訊通道,同時也可以通過I/O總線和過程控制網絡進行信息交互或故障診測?;槿哂嗟闹骺刂瓶ǘ寄茉L問I/O和過程控制網絡,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),通過周期查詢工作卡件中的數據存儲器,接受工作卡發(fā)送的實時控制運行信息。備用處理器可隨時保存最新的控制數據,以保證工作/備用的無擾動切換,但工作模式下的主控制卡起著控制、輸出、實時過程信息發(fā)布,等決定性的作用(具有發(fā)言權)。冗余技術的關鍵在于實現(xiàn)信息同步,而信息同步的最終目的是為了實現(xiàn)冗余部件之間無擾動切換。我們把信息同步的方法分為“自然同步”和“強制同步”。
互為冗余的兩個主控制卡作為一個整體與外界交換信息(網絡通訊、I/O通訊 ),共享進入這個整體的輸入信息,這就是冗余部件的同一性(也可以稱為單一性)。對外輸出信息時工作卡掌握主動權,代表這個整體發(fā)言,即冗余的協(xié)同性。通俗地講,兩個互為冗余的部件,對于用戶使用和外部控制對象而言,可被視為一個整體。
為了保證互為冗余的兩個卡件具有平等獲取外部信息(I/O通訊、網絡通訊)的權利,冗余部件具有同樣的通訊接口,保證卡件內輸入信息的一致。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通信通路上同時進行傳輸,兩塊卡件就可以獲得相同的信息。這種憑借外部設備實現(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)和外部設備之間。工作卡掌握主動權,代表整體發(fā)言,并通過冗余通信將各種狀態(tài)信息傳送給備用卡,達到控制任務的同步,這就是“強制同步”。“強制同步”通過冗余通信使備用卡內部控制狀態(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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