下面以熔鹽爐自控系統(tǒng)為實例詳述雙CPU冗余控制的實現(xiàn)方法。

一,、熔鹽爐自動系統(tǒng)綜述

熔鹽爐自控系統(tǒng)是一水硬鋁管道化溶出生產(chǎn)線上的重要環(huán)節(jié),，控制熔鹽的加熱和循環(huán)，用熔鹽的熱量去循環(huán)加熱鋁礦石漿,。鋁礦石漿的加熱至關(guān)重要,，影響*終產(chǎn)品—氧化鋁的質(zhì)量和產(chǎn)量，因此,，熔鹽的溫度控制和循環(huán)控制非常重要,。

由于熔鹽爐系統(tǒng)在管道化工程中的重要性，同時考慮到熔鹽是一種活躍的化學品,，在不同的溫度下有不同的形態(tài),，低溫下凝固，高溫下不穩(wěn)定會發(fā)生化學反應(yīng),，從而腐蝕管壁甚至于爆炸,，所以安全、可靠,、操作簡便和自動化管理是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵,，因此考慮用一套雙CPU冗余的PLC,、兩套工控機、高質(zhì)量的傳感器,、變送器和執(zhí)行機構(gòu)來控制兩臺1200萬大卡的熔鹽爐,、一臺鹽泵、一組鹽閥,、一個熔鹽槽和其他相關(guān)設(shè)備，實現(xiàn)熔鹽的加熱和循環(huán)過程自動化,、計算機操作,、監(jiān)控和管理的自動化控制。該系統(tǒng)如圖1所示,。

    控制器PLC,、工控機(包括顯示器)、通訊網(wǎng)絡(luò)和電源及關(guān)鍵測試點等系統(tǒng)中的重要部件均采用冗余結(jié)構(gòu),，兩套工控機和大屏幕顯示器組成的兩套監(jiān)控操作管理臺并行運行,；兩條冗余的ControlNet高速通訊網(wǎng)絡(luò)同時傳送數(shù)據(jù)；兩套直流電源同時向控制器PLC,、變送器和開關(guān)量輸入模塊供電,，關(guān)鍵測試點同時設(shè)置兩個傳感器測試數(shù)據(jù)。

冗余設(shè)計使系統(tǒng)關(guān)鍵部件的可靠性提高了一倍,，而使系統(tǒng)的整體可靠性大大的提高,。

二、雙CPU的PLC控制器

       PLC控制器是系統(tǒng)控制的中心,，采集系統(tǒng)的全部工況信號,，實時控制相關(guān)的設(shè)備動作；同時監(jiān)視生產(chǎn)過程參數(shù)和設(shè)備運行狀態(tài),，當危險工況出現(xiàn)時,，及時發(fā)出聲光報警，當極限工況出現(xiàn)時,，聯(lián)鎖保護設(shè)備,，保障生產(chǎn)過程安全。為此,，我們選擇了以產(chǎn)品可靠性高著稱的羅克韋爾自動化公司的新一代控制平臺：A-B ControlLogix系列,，同時考慮采用雙CPU模塊冗余，進一步提高系統(tǒng)可靠性,，避免因故障出現(xiàn)所引起的生產(chǎn)停頓或安全事故,。

三、兩種雙CPU冗余方式的比較

      ControlLogix提供有兩種CPU冗余解決方法,，一種為純硬件冗余,，另一種為軟件冗余,。

硬件冗余的方法，是將兩個CPU模塊插在不同的兩個機架上,，每個機架上除了CPU模塊,，還要有通訊模塊CNBR、熱備模塊SRM和兩個熱備模塊間的連接光纜,，如圖2所示,。

     軟件冗余，是將兩個CPU模塊插在同一個框架上,，利用背板通訊,，進行冗余控制，如圖3所示,。

    從以上可以看出,，純硬件冗余的方式硬件投入較多，成本開支較大大,。而軟件冗余,，只需增加一塊CPU模塊，成本增加很少,，因為一般像CPU這種PLC的,，廠家都會配有備件，用備件來實現(xiàn)冗余控制,，既提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護性（可做到在線維護,，不影響生產(chǎn)線運行），又不會顯著增加成本開支,。

單純從可靠性方面分析,，純硬件的冗余較之軟件冗余并無優(yōu)勢。因為增加了較多的部件,、模塊,，這些部件和模塊的故障，也會影響系統(tǒng)的可靠性,。例如,，當兩個熱備模塊之間的連接光纜出現(xiàn)故障，同樣會使冗余控制失效,。而軟件冗余,，只增加了一塊CPU模塊，而兩個CPU模塊的同時故障率幾乎為零,。

純硬件冗余的優(yōu)點之一,，就是不需要軟件進行專門的編程，CPU的狀態(tài)監(jiān)視和控制權(quán)的轉(zhuǎn)移是由兩個熱備模塊來完成的,。而軟件冗余中兩個CPU模塊的狀態(tài)監(jiān)視和控制權(quán)的轉(zhuǎn)移是通過軟件編程解決的,。因此,，軟件冗余編程相對比較復雜，工作量較大,。

    綜合考慮以上因素,，本熔鹽爐自動系統(tǒng)采用軟件方式實現(xiàn)PLC的雙CPU冗余控制。兩塊CPU模塊同時在系統(tǒng)中運行,，一塊運行于主控模式,，另一塊運行于熱備份模式。當其中任一塊CPU發(fā)生故障時另一塊CPU立即監(jiān)視到并發(fā)出報警,，自動將正常的CPU投入主控模式,。CPU的無擾動切換，使系統(tǒng)一直受控,，確保了安全，同時,，使管道化生產(chǎn)線一直處于正常運行的良好工況中,。

COBALT 1" X 1" M42 L: 5.441  ROUGHING END MILL
BANNER B3-1500 OUTPUT MODULE
COLONIAL V17273N 1-1/2'' TRUE union BALL CHECK VALVE
ALLEN BRADLEY 872C-A2N8-A2 CABLE SER. A  872CA2N8A2
IFM EFFECTOR OU5003 SENSOR  OU5003
CAT 092-9690-E-00 BRAKE  0929690E00
CAT 092-9715 VALVE  0929715
SQUARE D 9007-AW36 POSITION SWITCH  9007AW36
HONEYWELL 1LN1-5-LM SWITCH  1LN15LM
ACME ELECTRIC 0000-301834-01 POWER SUPPLY 000030183401
TRANSITION NETWORKS J/E-CX-TBT-02 NIB J/ECXTBT02
HOFFMAN 58150 ENCLOSURE  E4PBX