PLC軟冗余系統軟硬件組成及實現原理

若數據接收完成是在備CPU調用FBl01執行接收功能之前，則備CPU將馬上得到主CPU狀態，并在調用發送功能時備CPU切換成主CPU。此時tD最小，僅為一個FBl01的執行時間，即
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若數據接收完成是在備CPU調用FBl01執行接收功能之后，則備CPU要等到下個周期調用接收功能時才能獲得主站的狀態控制工程網版權所有，并在調用發送功能時切換成主CPU。此時tD是最大的。
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由以上分析可知，在以下2種情況將得到這2類故障主備CPU切換時間的極限值。
a．如果故障發生后主CPU馬上發送故障狀態，并且備CPU接收完數據是在備CPU調用接收功能之前，主備切換時間是最短的。
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b．如果故障發生時主CPU已經開始發送數據。并且此數據發送完畢是在主CPU調用完發送數據功能之后，而備CPU接收完數據是在備CPU調用完接收功能時，主備切換時問是最長的。
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以上所涉及的時間中，tE、t．和k所占比重最大，其余時問經測量均約為1 ms。如果要減小主備切換時間，必須減小tE、t，和k。要減小tE就要減少ET200M從站數量，即在滿足要求的情況下減少I／0數量。減少t。最好的方法是選擇主站與備站之間較快的數據同步通信方式。如Profibus總線方式比西門子PLC自帶的MPI方式能在較短的時間內發送更多個字節數據。但前一種方式需要另外配置通信模塊。k為PLC循環掃描周期，與用戶程序長度有關。典型的中等規模的PLC控制系統，經計算主備切換時間的極限值范圍約為150---500 ms。
3、數據同步時間分析
在PLC軟冗余系統中，要使主系統發生故障時，備系統接替主系統繼續工作，則系統在正常運行時，主控制器必須把需要同步的數據發送給備控制器，從而當故障發生時能夠實現無擾切換。
數據同步時間是指系統正常運行時，主站將同步數據發送至備站所需時間。西門子軟冗余系統的數據同步是根據數據量的大小通過定時中斷方式分多次進行，單次同步的數據量相同。主CPU在同步開始時將所有需要同步的數據保存起來，然后每次發送相同長度的數據塊到備CPU。備CPU每接收到一個數據塊就將其分配到對應的地址空間中去。這種方式將時間平均分配到了各個執行周期，避免了單次發送所有數據消耗過多時間。但是這也導致了備站得到的數據將滯后手主站。
通過分析可知控制工程網版權所有，數據同步時間為
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其中，LD為同步數據量。它為PLC輸出過程映像區、位地址區所有冗余數據塊、定時器和計數器的背景數據塊和非冗余數據塊長度之和。N為1次數據傳送量，與數據同步方式有關。如Profibus總線方式可在1．5 Mbit／s傳輸速率下。每60 ms傳送240個字節數據。而西門子PLC自帶的MPI方式只能在187．5 Kbit／s傳輸速率下，每152 ms傳送76個字節數據。行為傳送1次數據程序執行周期數，即
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式中td為傳送1次數據的時間，與數據同步方式有關；Tob35為定時中斷間隔時間。
為減小數據同步時間，應盡量減少同步數據量LD，選擇較快的數據同步方式以增加1次數據傳送量N和減少傳送1次數據時間td。典型的中等規模PLC控制系統，數據同步時間可能超過l s。
4、結論
綜上所述，PLC軟冗余系統出現特定故障時，系統通過軟件冗余主備切換機制，使備站在經過主備切換時間后接替主站保持系統繼續T作，避免系統停止運行。主備切換完成后，備用系統以最后一次完整的同步數據作為基礎執行控制任務。PLC軟冗余系統主備切換的功能控制工程網版權所有，達到了提高可靠性、降低成本的目的。
但是，由于主備切換時間較長，在主備切換過程中系統暫時失去了控制功能，故不適合實時性要求較高的控制場合。PLC軟冗余系統比較適合應用于實時性要求較低的過程控制應用場合。