随着工业自动化的高速发展,控制器的可靠性以及传输能力成为亟待提升的关键技术。将以太网技术引入工业控制系统,提出了一种基于以太网的控制器冗余系统的设计方案。介绍了该系统的组成,以此为基础研究设计了控制器冗余系统的通信结构,并对控制器软件的工作流程进行了详细说明,最后对工作过程中可能出现的两种异常情况进行了故障分析及系统响应。以太网或以太网现场总线，是当前工业控制领域的一个重要发展方向。与传统技术相比，工业以太网具有具有以下优点[2]：1）传输速度快，数据包容量大，传输距离长，传输效率高；2）使用通用以太网元器件，性能价格比高；3）以太网是全开放、全数字化的网络，遵照网络协议不同厂商的设备可以很容易实现互联；4）以太网能实现控制网络与企业信息网络的无缝连接，形成企业级管控一体化的全开放网络。2系统组成基于以太网的主控制器冗余系统是由2台控制器、1台交换机、若干现场控制单元组成[3]，其系统结构如图1所示。本设计方案重点实现了控制器冗余，对交换机部分的冗余不作研究。控制器采用双控制器的冗余设计，两个控制器同时运行，互为热备份。两台控制器作为一个整体共同执行系统的控制命令，控制器冗余系统-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港切管机液压切管机其中一台为主控制器，一台为备用控制器[4]。双控制器经过协商处理，通过交换机向现场控制单元发送控制信息，从而完成对多个现场控制单元的控制。图1控制器冗余系统结构图系统工作状态的监测、心跳信息的收发、逻辑运算、故障响应和向现场控制单元发送控制命令等功能[4]。控制器软件由冗余部分程序段和非冗余部分程序段组成，非冗余部分程序段主要包括心跳发送、状态监测、故障响应和界面显示

转载 ，冗余部分程序段主要包括逻辑运算和控制命令发送。在两个控制器都正常工作时，两个控制器独立运行，通过输入操作来确定主控制器，主控制器执行冗余部分程序段和非冗余部分程序段组成的全部程序段，备用控制器只执行非冗余部分程序段，跳过冗余部分程序段。控制器软件的内部运行过程如图4所示。图4控制器软件工作流程3.3故障分析及响应控制器冗余系统在工作过程中可能会出现设备故障以及网络通信故障，设备故障包括控制器故障和现场控制单元故障，网络故障包括心跳网络故障和控制器与现场控制单元连接网络故障。以上故障都会影响系统的正常运转，控制系统需要及时对系统运行状态和异常情况作出判断，根据判断的故障类型进行响应及故障报警，保证控制系统能够继续工作，并为系统的故障恢复提供依据，提高系统的稳定性与可靠性[5]。对于如图2所示的控制器冗余通信结构，判断故障的依据主要为心跳包的接收，以及对控制数据包中控制单元状态的扫描。心跳包接收出现异常对应的故障可能为控制器故障或心跳网络1故障，控制单元状态扫描出现异常对应的故障可能为现场控制单元故障、网络2故障、网络3故障或网络4故障。在控制系统工作时，若不能对出现的异常情况正确的判断故障原因，就会造成双控制器争夺系统的控制权限，导致双控制器都不能正常的工作，或者系统出现逻辑操作异常，造成控制信息发送混乱。下面对系统出现故障时，心跳包接收异常和控制单元状态扫描异常两种异常情况进行分析，判断控制器冗余系统-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港切管机液压切管机 转载