罗克韦尔PLC冗余控制系统
四个主流品牌PLC冗余方案介绍
四种常见品牌冗余PLC方案介绍下面介绍四种经常使用的PLC冗余方案：西门子S7-300(400)软冗余与S7-400H硬冗余、施耐德Quantum硬冗余、罗克韦尔的ControlLogix硬冗余和SLC500软冗余〔目前快要停产〕、ABB 的AC800M硬冗余方案。
1 西门子冗余方案1.1 西门子S7-300/400软冗余方案：软冗余方案是实现冗余功能的一种低本钱解决方案，可以应用于对主备系统切换时间要求不高的控制系统中。
其软件、硬件包括：1套STEP7编程软件〔V5.4〕加软冗余软件包(V1.2)；2套PLC控制器及I/O模块，可以是S7-300或S7-400系统；3条通讯链路，主系统与从站通讯链路〔PROFIBUS 1〕、备用系统与从站通讯链路〔PROFIBUS 2〕、主系统与备用系统的数据同步通讯链路〔MPI 或PROFIBUS 或Ethernet〕；假设干个ET200M从站，每个从站包括2个IM153-2接口模块和假设干个I/O模块；除此之外，还需要一些相关的附件，用于编程和上位机监控的PC-Adapter〔连接在计算机串口〕或CP5611〔插在主板上的PCI槽上〕或CP5511〔插在笔记本的PCMIA槽里〕、PROFIBUS电缆、PROFIBUS 总线链接器等就可以组成一套完整的软冗余系统。
在软冗余系统进行工作时，A、B控制系统〔处理器，通讯、I/O〕独立运行，由主系统的PLC掌握对ET200从站中的I/O控制权。
A、B 系统中的PLC程序由非冗余用户程序段和冗余用户程序段组成，主系统PLC执行全部的用户程序，备用系统PLC只执行非冗余用户程序段，而跳过冗余用户程序段。
A路与B路CPU的程序需在OB1或OB35里调用FB 101 ‘SWR_ZYK’功能块，FB101块中封装了冗余功能的程序段，实现冗余功能。
调用FB101时，你可以在线地读出RETURN_V AL参数的数值,如果为0，说明冗余链接正常。
罗克韦尔自动化控制系统介绍
人机界面具备实时监控和数据记录功能，能够及时反映系统运行状态 和参数变化。
04
人机界面具备良好的可扩展性和可定制性，可以根据用户需求进行定 制和开发。
网络通讯
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网络通讯是罗克韦尔自动化控制系统中的重要组成部分，负责实现各 设备之间的信息传输和控制。
网络通讯采用工业以太网技术，支持多种通信协议和数据传输方式。
云计算与远程监控
借助云计算技术实现远程监控和数据存储，降低 运营成本，提高系统可扩展性和灵活性。
行业应用拓展
智能制造
随着智能制造的快速发展，罗克韦尔自动化控制系统将进 一步应用于制造业领域，实现生产过程的自动化和智能化。
能源管理
针对能源行业的节能减排需求，罗克韦尔自动化控制系统 将提供能源监测、管理和优化解决方案，提高能源利用效 率。
后期维护与升级
定期对系统进行维护和升级， 确保系统持续稳定运行。
成功案例分享
某汽车制造企业生产线自动化改造
通过实施罗克韦尔自动化控制系统，实现了生产线的自动化控制和优化，提高了生产效率 和产品质量。
某化工企业安全监控系统建设
采用罗克韦尔自动化控制系统，实现了对化工生产过程中的各项参数进行实时监测和预警 ，保障了生产安全。
网络通讯具备高可靠性和实时性，能够保证信息传输的准确性和及时 性。
网络通讯具备良好的可扩展性和灵活性，可以根据用户需求进行网络 架构的调整和扩展。
驱动与电机
驱动与电机是罗克韦尔自 动化控制系统中执行机构 的组成部分，负责将控制 器的控制信号转换为实际 动作。
驱动与电机具备高效、稳 定和可靠的性能，能够保 证生产过程的连续性和稳 定性。
某电力企业的能源管理系统建设
罗克韦尔 PlantPAx 全局控制系统 说明书
罗克韦尔自动化出版物 PROCES-UM003A-ZH-P - 2016 年 3 月
3
目录
配置报警 配置历史数据 配置 I/O 块
分配 I/O 和诊断
章节 4
考虑事项 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 配置报警组. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 配置报警和事件横幅 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
控制器项目管理器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 逻辑管理器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 构建过程策略 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 PS_AIn_Chan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 PS_PID_AIn_Chan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 PS_PF755 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 控制器与系统同步 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
罗克韦尔PLCSLC500系统介绍
随着技术的不断进步，SLC500系 统也在不断升级和改进，以适应 市场需求。
SLC500系统的应用领域
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工业自动化
广泛应用于化工、制药、 食品、饮料等行业的生产 线控制。
过程控制
在石油、天然气等行业的 生产过程中，用于监控和 调节各种工艺参数。
机械设备控制
在机床、包装机械等设备 的控制系统中，SLC500 系统发挥着核心作用。
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背板是机架内部的连接总线，用于实现各模 块之间的信号传输。
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背板具有高可靠性和稳定性，能够确保信号 传输的准确性和可靠性。
03 SLC500系统软件介绍
Control Builder F编程软件
用于编写和调试控制程序，支持结构化编程和模 块化编程。
提供丰富的指令库和函数库，方便用户快速开发 控制算法。
1 2
支持多种通讯协议
SLC500系统支持多种通讯协议，如Modbus、 Profinet、EtherNet/IP等，方便用户与第三方 设备进行通讯。
高通讯速率
SLC500系统的通讯速率高，能够快速地与传感 器和执行器进行数据交换，提高了系统的实时性。
3
远程通讯能力
SLC500系统支持远程通讯功能，可以通过以太 网或串行通讯等方式实现远程监控和控制。
罗克韦尔PLC SLC500系统介绍
contents
目录
• SLC500系统概述 • SLC500系统硬件介绍 • SLC500系统软件介绍 • SLC500系统性能与优势 • SLC500系统实际应用案例
01 SLC500系统概述
定义与特点
定义
SLC500系统是罗克韦尔自动化 公司推出的一款可编程逻辑控制
Rockwell过程控制系统冗余技术在长输管道的应用
32CHINA INSTRUMENTATION2010年 第8期石油化工本期主题 1 冗余技术冗余技术，是指“一个具有相同设备功能的备用系统”，当主设备出现故障时，冗余设备是可以立即使用的替代设备，以保证系统更加可靠、安全地工作。
在重要场合的控制系统，冗余是非常必要的。
1.1 控制系统冗余设计的目的控制系统冗余设计，主要确保系统运行不受局部故障的影响，而且故障部件的维护对整个系统的功能实现没有影响，并可以实现在线维护，使故障部件得到及时的修复。
冗余设计可以确保以下6种故障发生时系统保持稳定可靠的运行：第1种故障：CPU 故障；第2种故障：机架电源故障；第3种故障：ControlNet 网络故障； 第4种故障：EtherNet/IP 网络故障；第5种故障：服务器故障；第6种故障：软件故障。
1.2 控制系统冗余设计的关键技术冗余是一种高级的可靠性设计技术，1:1热冗余也就是所谓的双重化，是其中一种有效的冗余方式，但它并不是两个部件简单的并联运行，而是需要硬件、软件、通讯等协同工作来实现。
将互为冗余的两个部件构成一个有机的整体，通常包括以下多个技术要点：（1）信息同步技术、（2）故障检测技术、（3）故障仲裁技术和切换技术、（4）热插拔技术、（5）故障隔离技术。
Rockwell过程控制系统冗余技术在长输管道的应用The Application of Rockwell Process Control System’s Redundancy Technology in the Long-distance Pipeline33中国仪器仪表 CHINA INSTRUMENTATION2010年 第8期2 冗余设计2.1 硬件冗余2.1.1 控制站冗余两个互为冗余的控制站配置必须完全相同（图1中的主机架/从机架），冗余功能是依靠双槽冗余模块1757-SR M 实现。
当主控制器失效时，从控制器在100ms 内接替主控制器，主从控制器的同步对用户来说是完全透明的，冗余模块之间通过2根1m 长的光缆1757-SRC1（62.5/125μm 多模光纤）SC 连接。
abplcrslogix5000基础
程序故障
检查程序逻辑是否正确，是否 存在死循环等问题。
系统维护建议
定期检查
定期检查PLC硬件和软件状态，及时处理潜 在问题。
更新固件
及时更新PLC固件，以获得更好的性能和稳 定性。
备份程序
定期备份PLC程序，以防意外丢失。
培训操作人员
对操作人员进行培训，提高其操作技能和维 护意识。
编程软件用于编写、调试 和监控用户程序，提供友 好的用户界面和丰富的功 能库。
应用领域
abplcrslogix5000控制系统广泛应用于 工业自动化领域，如机械制造、电力、 石油化工、水处理等。
在水处理领域，abplcrslogix5000可用 于实现污水处理、给水处理等过程的自 动化控制和监测。
互。
通信模块
支持多种通信协议，实 现与上位机、其他PLC 等设备的数据交换。
硬件配置方法
根据控制需求选择合适的处理 器模块和I/O模块。
根据现场环境选择适当的电源 模块，确保系统稳定供电。
根据通信需求配置相应的通信 模块，实现数据交换和远程控 制。
对各模块进行参数设置和地址 分配，确保系统正常运行。
够满足复杂的控制需求。
控制系统组成
abplcrslogix5000控制系 统主要由CPU模块、I/O 模块、通信模块和编程软 件等组成。
CPU模块是控制器的核心 ，负责执行用户程序和控 制逻辑。
I/O模块负责采集现场信 号并输出控制信号，实现 与现场设备的交互。
通信模块支持多种通信协 议，实现与其他设备的数 据交换和远程监控。
在石油化工领域，abplcrslogix5000可 用于实现炼油、化工等生产过程的自动 化控制和优化。
第5章_罗克韦尔PLC冗余控制系统
如图5-1所示为冗余系统示意图。
1．冗余控制系统和热备用系统 所谓“冗余”系统，是指整个PLC控制系统由两套完全相同的系统组成，其 中一套在系统正常工作时并不需要，如图5-2所示。 在热备用（Hot）系统中，两台CPU用通信接口连接在一起，均处于通电状 态，如图5-3所示。
4．冗余控制系统中ControlNet节点地址设置 在冗余机架中，CNB模块与对等方CNB模块共用一对ControlNet节点号， 如图5-9所示。
1．冗余控制系统的组成 （1）冗余框架 （2）控制器 （3）CBN模块 （4）ENBT模块 （5）CNB和ENBT模块 （6）SRM模块 2．冗余控制系统的网络刷新时间 如果一个冗余机架中有多于一个CNB模块，但是全部CNB模块在不同的网 络上，此时如果NUT值设置较大，控制器有可能在切换期间与模块通信中断， 这可能会改变输出状态，所以，每个网络的NUT值必须按照表5-1进行设置，以 保证PLC冗余控制系统正常运行。
（2）电源冗余 在使用冗余电源的PLC冗余控制系统中，需要使用两个冗余电源，1756PA75R和1756-P示。
（3）系统框架冗余 在使用冗余系统框架的PLC控制系统中，冗余框架的尺寸大小必须相同，框架 的槽设置必须相同，如图5-8所示。
软件冗余系统中PLC内部的运行过程如图5-4所示。
2．冗余控制系统架构 在罗克韦尔PLC冗余控制系统中，可以使用确定性网络通信和非确定性网络 通信，如图5-5所示。
3．冗余控制系统分类 （1）介质冗余 在使用冗余介质的PLC冗余控制系统中，需要使用1756-CNBR ControlNet模 块，并且应有两个相同的ControlNet链路，如图5-6所示。
罗克韦尔PLC冗余步骤
PLC冗余步骤
冗余前，CPU、以太网模块、冗余模块的版本号已刷。
一、空PLC冗余
1、PLC连接1~2个机架，并且A，B网都没有问题。
把电脑与CPU
的以太网卡直连。
2、向主CPU下载勾了冗余的程序（非空程序也可以）。
3、2个CPU的以太网卡用网线连接。
4、2个CPU断电再上电，即可完成冗余。
二、下载了没勾冗余的程序
1、PLC连接1~2个机架，并且A，B网都没有问题。
2、CPU的以太网卡都连接到交换机，电脑也连接到交换机。
（如
果没有交换机，直连的话参见空PLC冗余）
3、先弄一个空的冗余程序,下载到CPU(否则标准块会报错)，如果
第二个CPU程序没有自动变化，要把第二个CPU断电重启一下就能够冗余上了。
4、向主CPU下载勾了冗余的程序。
5、2个CPU的以太网卡用网线连接。
若CPU报故障（OK灯闪红色，刚上电那段时间不算），把CPU钥匙先打到右边，再打到左边，再打到中间，即可复位。
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3．冗余控制系统的无扰切换 （1）冗余ห้องสมุดไป่ตู้制系统的切换时间 罗克韦尔PLC冗余控制系统的切换时间取决于ControlNet网络的刷新时间 （NUT）。 （2）冗余控制系统切换的数据完整性 主控制器执行完程序结尾的逻辑指令，开始刷新从控制器，如图5-10所示。
当切换中断了主控制器的执行，则从控制器重新执行被中断的程序，如图511所示。
软件冗余系统中PLC内部的运行过程如图5-4所示。
2．冗余控制系统架构 在罗克韦尔PLC冗余控制系统中，可以使用确定性网络通信和非确定性网络通 信，如图5-5所示。
3．冗余控制系统分类 （1）介质冗余 在使用冗余介质的PLC冗余控制系统中，需要使用1756-CNBR ControlNet模块， 并且应有两个相同的ControlNet链路，如图5-6所示。
4．冗余控制系统中ControlNet节点地址设置 在冗余机架中，CNB模块与对等方CNB模块共用一对ControlNet节点号，如图 5-9所示。
1．冗余控制系统的组成 （1）冗余框架 （2）控制器 （3）CBN模块 （4）ENBT模块 （5）CNB和ENBT模块 （6）SRM模块 2．冗余控制系统的网络刷新时间 如果一个冗余机架中有多于一个CNB模块，但是全部CNB模块在不同的网络 上，此时如果NUT值设置较大，控制器有可能在切换期间与模块通信中断，这可 能会改变输出状态，所以，每个网络的NUT值必须按照表5-1进行设置，以保证 PLC冗余控制系统正常运行。
（2）电源冗余 在使用冗余电源的PLC冗余控制系统中，需要使用两个冗余电源，1756-PA75R 和1756-PB75R可以任意组合。报警器接线可以连接电源模块和输入模块，如图5-7 所示。
（3）系统框架冗余 在使用冗余系统框架的PLC控制系统中，冗余框架的尺寸大小必须相同，框架 的槽设置必须相同，如图5-8所示。
4．冗余控制系统的优化 由于使用冗余器件，系统可靠性虽然得到提高，但一些相关的性能却被降低。 冗余系统的控制器相对非冗余系统的控制器在一个工作周期内增加了相关任务：将 所有输出指令的结果交叉下载给从控制器，因而增加了程序扫描周期，并且因为冗 余系统数据交换量的不同，所增加的扫描周期时间也会不同，如图5-12所示。
5.1 PLC冗余控制系统概述 5.2 罗克韦尔PLC冗余控制系统架构 5.3 罗克韦尔PLC冗余控制系统设计
如图5-1所示为冗余系统示意图。
1．冗余控制系统和热备用系统 所谓“冗余”系统，是指整个PLC控制系统由两套完全相同的系统组成，其中 一套在系统正常工作时并不需要，如图5-2所示。 在热备用（Hot）系统中，两台CPU用通信接口连接在一起，均处于通电状态， 如图5-3所示。