描述

控制系統(tǒng)冗余的關鍵技術
冗余是一種高級的可靠性設計技術， 1:1熱冗余也就是所謂的雙重化，是其中一種有效的冗余方式，但它并不是兩個部件簡單的并聯運行，而是需要硬件、軟件、通訊等協同工作來實現。將互為冗余的兩個部件構成一個有機的整體，通常包括以下多個技術要點：

信息同步技術
它是工作、備用部件之間實現無擾動（Bumpless）切換技術的前提，只有按控制實時性要求進行高速有效的信息同步，保證工作、備用部件步調一致地工作，才能實現冗余部件之間的無擾動切換。

在熱備用工作方式下，其中一塊處于工作狀態(tài)（工作卡），實現系統(tǒng)的數據采集、運算、控制輸出、網絡通訊等功能；而另一塊處于備用狀態(tài)（備用卡），它實時跟蹤工作卡的內部控制狀態(tài)（即狀態(tài)同步）。工作/備用卡件之間的正/負邏輯是互斥的，即一個為工作卡，另一個必定是備用卡；而且它們之間有冗余控制電路（又稱工作/備用控制電路）和信息通訊電路，以協調兩塊卡件同時而且有序地運行，保證對外輸入輸出特性的同一性，即對于用戶使用而言，可以認為只有一個部件。一般在設計中，工作、備用部件之間通過高速的冗余通訊通道（串行或并行）實現運行狀態(tài)互檢和控制狀態(tài)的同步（如組態(tài)信息、輸出閥位、控制參數等）。

故障檢測技術
為了保證系統(tǒng)在出現故障時及時將冗余部分投入工作，必須有高精確的在線故障檢測技術，實現故障發(fā)現、故障定位、故障隔離和故障報警。故障檢測包括電源、微處理器、數據通訊鏈路、數據總線及I/O狀態(tài)等。其中故障診斷包括故障自診斷和故障互檢（工作、備用卡件之間的相互檢查）

故障仲裁技術和切換技術
精確及時地發(fā)現故障后，還需要及時確定故障的部位、分析故障的嚴重性，依賴前文提到的冗余控制電路，對工作、備用故障狀態(tài)進行分析、比較和仲裁，以判定是否需要進行工作/備用之間的狀態(tài)切換?？刂茩嗲袚Q到冗余備用部件還必須保證快速、安全、無擾動。當處于工作狀態(tài)的部件出現故障（斷電、復位、軟件故障、硬件故障等）或者工作部件的故障較備用部件嚴重時，備用部件必須快速地無擾動地接替工作部件的所有控制任務，對現場控制不造成任何影響。同時要求切換時間應為毫秒級，甚至是微秒級，這樣就不會因為該部件的故障而造成外部控制對象的失控或檢測信息失效等等。另外，還需要盡快通過網絡通訊或就地LED顯示進行報警，通知用戶出現故障的部件和故障情況，以便進行及時維護。

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