基于PROFINET的冗余解決方案

如果環(huán)路中斷，幀仍然可以通過另一個完好的路徑到達目標節(jié)點，對應用沒有任何影響。如果路徑丟失，因為副本無法到達，所以很容易被檢測到。 HSR將多播報文的可用網(wǎng)絡帶寬減半。HSR限制在第2層廣播域，需要一個硬件實現(xiàn)(ASIC 或者 FPGA)來滿足時間約束?；贗EEE 1588的時鐘同步可能需要每個節(jié)點(clock A和clock B)重新同步。

4. SCADA冗余

人機界面(HMI)軟件與PLC的數(shù)據(jù)交換采用OPC通信方式，OPC是以OLE/COM/DCOM機制作為應用程序的通訊標準。OPC規(guī)范了接口函數(shù)，不管現(xiàn)場設備以何種形式存在，客戶都以統(tǒng)一的方式去訪問，從而保證軟件對客戶的透明性，使得用戶完全從低層的開發(fā)中脫離出來。

菲尼克斯電氣的OPC服務器AX-OPC-Server用于分布式INTERBUS網(wǎng)絡或PROFINET網(wǎng)絡和應用程序之間的數(shù)據(jù)交換。采用 OPC技術(shù)，INTERBUS/PROFINET技術(shù)提供了自動化標準數(shù)據(jù)接口，控制軟件與應用之間不需要專用的軟件實現(xiàn)連接。OPC服務器為PC應用程序(如SCADA/MES系統(tǒng))的讀寫訪問提供控制系統(tǒng)的過程數(shù)據(jù)和中間變量。

增強版的AX-OPC-Server將支持冗余PLC，這意味著應用程序的數(shù)據(jù)點以透明的方式呈現(xiàn)，而無需關(guān)注數(shù)據(jù)來自于哪臺PLC。因此，對于SCADA系統(tǒng)而言，不需要專用的冗余驅(qū)動，不需要在客戶端進行附加的配置。

在OPC Configurator中，只需配置Primary PLC的IP地址，OPC Server將自動推算出Backup PLC的IP地址。OPC Server內(nèi)部將使用兩個資源，每個資源將從其對應的PLC獲取所需的數(shù)據(jù)。OPC Server通過推算兩臺PLC的狀態(tài)信息，來識別哪臺PLC處于Primary狀態(tài)，該PLC的數(shù)據(jù)將提供給上位的SCADA軟件。寫數(shù)據(jù)只對 Primary PLC有效，并通過數(shù)據(jù)同步的方式傳給Backup PLC。

為了取得快速的切換時間，兩個資源的數(shù)據(jù)都同時在OPC Server中進行緩存。來自于Primary PLC的數(shù)據(jù)傳送給OPC Client，而來自Backup PLC的數(shù)據(jù)則被丟棄。當切換發(fā)生時，OPC Server根據(jù)PLC的狀態(tài)信息立即切換到備用資源，該備用資源也變?yōu)橹髻Y源。OPC Client無需再重新連接到OPC數(shù)據(jù)點，切換時間只是取決于所定義的數(shù)據(jù)更新時間和客戶端當前使用的數(shù)據(jù)量。

隨著工業(yè)以太網(wǎng)的逐漸普及，基于工業(yè)以太網(wǎng)的冗余解決方案的需求將會越來越多。本文提出的冗余方案基于PROFINET通信網(wǎng)絡，可實現(xiàn)控制器冗余、I/O冗余、網(wǎng)絡冗余以及SCADA冗余等功能。與傳統(tǒng)的CPU冗余或者現(xiàn)場總線冗余系統(tǒng)相比，具有技術(shù)先進、結(jié)構(gòu)靈活、配置簡單及功能完善等優(yōu)點。

隨著IT技術(shù)在工業(yè)自動化系統(tǒng)的進一步集成應用，工業(yè)以太網(wǎng)和PROFINET技術(shù)的不斷發(fā)展，基于PROFINET的冗余解決方案還會有比較大的改進和發(fā)展空間，并將得到廣泛的應用。