倪静
南京空港油料有限公司 江苏省南京市 210000
摘要：本文以Rockwell公司的控制器为对象研究了增强型冗余技术在油库PLC系统中的应用，包括系统的总体架构、安装调试步骤，以及安装完成后的测试方式，旨在通过对这一技术的研究与应用，提升机场供油系统的运行稳定性和可靠性。
关键词：PLC、冗余技术、ControlLogix、同步
一、增强型冗余技术的概念及研究背景
1.2.3.1.1 PLC冗余技术
在油库自动化系统中，普遍采用了可编程逻辑控制器(PLC)作为控制器，通过PLC系统的I/O输入输出以及逻辑控制功能，实现系统的自动化控制和运行，也称为自控系统。
由于自控系统接入了传感器、阀门、泵等各类现场设备，因此对于运行中的自控系统，除了在功能和性能上的要求以外，对于可靠性的要求也是非常高的，一旦系统出现故障，轻则系统瘫痪不能正常运转，严重时可造成各种安全事故。随着技术的发展，组建冗余系统成为了提高系统可靠性、安全性的一种有效方式。
1.2 Rockwell增强型冗余技术
罗克韦尔自动化有限公司是全球最大的工业自动化公司之一，研发并生产了ControlLogix、CompactLogix等各类大中小型PLC系统，在其最高端的ControlLogix系统中，基于原有的PLC冗余技术进行改进，推出了增强型冗余技术。
增强型冗余技术与普通的PLC冗余技术相比，具备更高的冗余性能，主要特点如下：
1)使用两个1756-RM2/A模块时，冗余模块的速度可达1000Mbps。使用两个1756-RM/A模块和两个1756-RM/B模块时，冗余模块的速度可达100Mbps。
2)支持对EtherNet通信模块使用以下FactoryTalk®应用程序：
–FactoryTalkAlarmsandEvents
–FactoryTalkBatch
–FactoryTalkPhaseManager™
3)通过EtherNet/IP网络可访问远程I/O模块。
4)通过EtherNet/IP网络访问1715冗余I/O系统。
5)1756-EN2T支持套接字。
二、基于增强型冗余技术的机场油库供油自控系统
1.2.3.1.2.3.4.4.1.安装和配置步骤
1)安装软件
需要安装的软件如下：
RSLogix5000软件
RSLinxClassic通信软件
冗余模块配置工具(RMCT)
如果系统中已经安装了RSLinxClassic软件，则在安装其他软件前，需要完全关闭RSLinxClassic，方法如下：
右键单击屏幕通知区域中的RSLinxClassic图标，并选择ShutdownRSLinxClassic。
或采用第二种方法：RSLinxClassic软件打开后，从File菜单中选择ExitandShutdown。
2)安装硬件
模块的放置和配对原则如下：
每对控制器和通信模块必须包含兼容的配对模块。同一插槽中的两个模块，仅在它们包含兼容的硬件和固件时，才被视为兼容的配对模块，模块本身可能还遵循其它规则。兼容性状态（兼容或不兼容）取决于主机架中的模块或其在从机架中的配对模块。
冗余模块对必须在其各自的机架中占据相同的插槽。如果冗余模块处于不同的插槽，则即使其它模块的配对模块位于同一插槽，该冗余模块对也不会认为机架对已配对。
如果不兼容的模块位于冗余控制机架对中，冗余模块会阻止特定冗余操作，例如验证。
为获取最佳性能，请在机架中将冗余模块尽可能靠近控制器放置。
3)更新固件
使用ControlFLASH软件升级各个机架中各模块的固件。
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需要注意以下事项：
只对要升级固件的模块所在的机架通电。每次只升级一个模块中的固件。
增强型冗余系统固件包中包含的冗余模块固件适用于1756-RM、1756-RM2/A、1756-RMXT和1756-RM2XT冗余模块。
首先升级第一个机架中的固件，步骤如下：
1.接通机架的电源。
2.将控制器上的模式开关切换至REM。
3.等待冗余模块显示完其启动滚动消息。检查模块和状态指示灯。等待45秒钟，然后开始更新1756-RM固件。在此期间，冗余模块会执行内部操作，为更新做准备。如果是新模块，请等待直到显示APPLICATIONUPDATEREQUIRED，状态指示灯呈红色闪烁。
4.启动ControlFLASH软件，单击Next开始更新过程。
5.选择模块的目录号（先升级冗余模块），然后单击Next。
6.展开网络驱动程序，找到要升级的模块或冗余模块。
7.选择模块并单击OK。
8.选择要更新的固件版本并单击Next。
9.单击Finish。将会显示一个确认对话框。
10.单击Yes。更新完成后，将会显示UpdateStatus对话框，指示更新已成功完成。
11.单击OK。
12.确认冗余模块状态显示PRIM，这表示升级成功。
13.对机架中的每个模块完成步骤4…12。
4)指定主机架和从机架
按照以下步骤指定冗余机架对的主机架和从机架。
1.确认已断开两个机架的电源。
2.接通要指定为主机架的机架电源，等待模块的状态指示灯显示PRIM。
3.接通要指定为从机架的机架电源。
4.查看模块状态显示屏和PRI指示灯，确认主机架和从机架的标识。
如果两个模块同时通电，则IP地址最低的模块被指定为主机架，并在模块的四字符显示屏上显示PRIM。此外，主冗余模块的PRI状态指示灯呈绿色。从机架的显示屏显示DISQ或SYNC，具体取决于从机架的状态。此外，从冗余模块的PRI状态指示灯未点亮。
在验证时，模块状态显示屏从DISQ（未验证）变为QFNG（验证中），再变为SYNC（已同步）。验证过程在1…3分钟内完成，然后模块状态显示屏会指示验证状态。
4.2.冗余测试和验证
1)冗余切换测试
按照以下步骤确认冗余系统按预期进行切换。在开始之前，系统必须完全合格。
1.在RSLinxClassic软件中，访问主冗余模块的RMCT。
2.单击Synchronization选项卡。
3.单击InitiateSwitchover。将会打开RedundancyConfigurationTool对话框。
4.单击Yes。切换开始。
5.查看HMI或其它状态监视设备，确认已成功切换。
2)冗余切换验证
对系统冗余切换状态的验证，分为两种方式。
第一种方式为可视化验证，即通过PLC系统的运行状况进行判断：
冗余切换后，所有设备的开关量和模拟量状态是否均保持正常。
所有PLC控制逻辑是否都可以使用，并且控制逻辑与切换前一直。
第二种方式为系统自检验证，即通过PLC系统模块的自检功能，以及对应的状态码进行判断：
可以参考以下表格，通过冗余模块以及主从ControlNet和EtherNet/IP通信模块的状态显示屏和指示灯来查看验证状态。
4.3.研究结论
根据研究结果，可将主PLC系统改造为冗余PLC系统，实现PLC控制器故障下的热冗余快速切换，再结合独立备用PLC的冷冗余，打造一套同时具备高可靠性和快速切换能力的自控系统。
三、参考文献
【1】ControlLogix冗余系统用户手册
【2】ControlLogix增强型冗余系统
【3】ControlLogix Enhanced Redundancy System
论文作者:倪静
论文发表刊物:《科技新时代》2019年11期
论文发表时间:2020/1/7
标签：冗余论文; 模块论文; 机架论文; 系统论文; 状态论文; 单击论文; 固件论文; 《科技新时代》2019年11期论文;