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DCS冗余问题的具体介绍

颁布日期：

2021-10-20

冗余技术就是增长有余的设备，以保障系统越发靠得住、安全地工作。冗余的分类步骤多种多样，依照在系统中所处的地位，冗余可分为元件级、部件级和系统级;依照冗余的水平可分为1:1冗余、 1:2冗余、1:n冗余等多种。在当前元器件靠得住性不休提高的情况下，和其它大局的冗余方式相比，1:1的部件级热冗余是一种有效而又相对单一、配置矫捷的冗余技术实现方式，如I/O卡件冗余、电源冗余、主节造器冗余等。因而，目前国内表主流的过程节造系统中大多选取了这种方式。当然，在某些部门设计中也有选取元件级或多种冗余方式组合的成功范例。二个部件组成的并联系统(互为冗余)与单部件相比，均匀无故障功夫是原来的1.5倍。

但它并不是两个部件单一的并联运行，而是必要硬件、软件、通讯等协同工作来实现。将互为冗余的两个部件组成一个有机的整体，通常蕴含以下多个技术重点：

1)信息同步技术

它是工作、备用部件之间实现无扰动(Bumpless)切换技术的前提，只有按节造实时性要求进行高速有效的信息同步，保障工作、备用部件措施一致地工作，能力实现冗余部件之间的无扰动切换。

在热备用工作方式下，其中一块处于工作状态(工作卡)，实现系统的数据采集、运算、节造输出、网络通讯等职能;而另一块处于备用状态(备用卡)，它实时跟踪工作卡的内部节造状态(即状态同步)。工作/备用卡件之间的正/负逻辑是互斥的，即一个为工作卡，另一个注定是备用卡;并且它们之间有冗余节造电路(又称工作/备用节造电路)和信息通讯电路，以协调两块卡件同时并且有序地运行，保障对表输入输出个性的统一性，即对于用户使用而言，能够以为只有一个部件。通常在设计中，工作、备用部件之间通过高速的冗余通讯通路(串行或并行)实现运行状态互检和节造状态的同步(如组态信息、输出阀位、节造参数等)。

2)故障检测技术

为了保障系统在出现故障时实时将冗余部门投入工作，必须有高精确的在线故障检测技术，实现故障发现、故障定位、故障隔离和故障报警。故障检测蕴含电源、微处置器、数据通讯链路、数据总线及I/O状态等。其中故障诊断蕴含故障自诊断和故障互检(工作、备用卡件之间的相互查抄)

3) 故障仲裁技术和切换技术

精的确时地发现故障后，还必要实时确定故障的部位、分析故障的严沉性，依赖前文提到的冗余节造电路，对工作、备用故障状态进行分析、比力和仲裁，以判定是否必要进行工作/备用之间的状态切换�＝谠烊ㄇ谢坏饺哂啾赣貌考贡匦氡Ｕ霞本纭踩⑽奕哦�。当处于工作状态的部件出现故障(断电、复位、软件故障、硬件故障等)或者工作部件的故障较备用部件严沉时，备用部件必须急剧地无扰动地接替工作部件的所有节造工作，对现场节造不造成任何影响。同时要求切换功夫应为毫秒级，甚至是微秒级，这样就不会由于该部件的故障而造成表部节造对象的失控或检测信息失效等等。另表，还必要尽快通过网络通讯或当场LED显示进行报警，通知用户出现故障的部件和故障情况，以便进行实时守护。

4)热插拔技术

为了保障容错系统拥有高靠得住性，必须尽量削减系统的均匀建复功夫MTBR。要做到这一点，在设计上应致力提高单元的独立性、可建复性、故障可守护性。实现故障部件的在线守护和更换也是冗余技术的沉要组成部门，它是实现节造系统故障部件急剧建复技术的关键。部件的热插拔职能能够在不中断系统正�＝谠熘澳艿那榭鱿略龀せ蚋蛔榧�，使系统安稳地运行。

5)故障隔离技术

冗余设计时，必须思考工作、备用部件之间的故障应该做到尽可能互不影响或影响的概率相当幼(0.01%)，即可以为故障是隔离的。这样能够保障：处于备用状态的部件产生故障时，不会影响冗余工作部件或其他关联部件的正常运行，保障冗余的有效性。

1)主节造卡/器即CPU的冗余

2) 电源系统冗余

3) 网络系统冗余

选取冗余网卡和冗余网络接口。正常工作时，冗余的两条数据高速通路同时并走运行，自动分摊网络流量，并思考了负载平衡的冗余设计，使系统网络通讯带宽提高。当其中一路故障(网卡败坏或出现线路故障)时，另一路自动地承担全数通讯负载，保障通讯的正常进行。

4)冷却系统冗余

利用节造柜内可自动切换的冗余电扇，对电扇和机柜内温度进行实时监测，发现工作电扇故障或柜内温度过高时城市自动报警，并自动启动备用电扇。

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