施耐德电气 Quantum PLC的IO冗余解决方案.pdf
QuantumPLC的IO冗余解决方案
新的利润增长点
2010.11
作者：王斌
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摘要
本文详细介绍了IO冗余的原理，模板IO冗余和通道IO冗余的区别，以及QuantumPLC的IO冗余的硬件实
现方法和软件编程等。
©2010年SchneiderElectric。保留所有权利。未经版权所有人的书面许可，不得使用、复制、复印、发送或用任何性质的存2
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引言
当前在很多行业，如焦化行业的化产、冷鼓控制系统、水电站的升船机控制系统、锅炉控制系统、化工或石化控制系统等，为了提高系统
的可靠性和稳定性，要求采用IO冗余的解决方案。
目前，施耐德所有PLC产品中只有SafetyQuantum和PremiumPLC支持IO冗余的解决方案，而这两种PLC由于功能限制目前无法满足上
述控制系统的要求。QuantumPLC在中国得到了广泛的应用，该PLC具有可靠性高、稳定性较好、支持模板类型较多、通讯功能较强、性
价比较高等优点。如果能利用QuantumPLC实现IO冗余功能，将大大拓展了QuantumPLC的应用领域。
1
IO冗余概述
1.1
IO冗余定义
当系统包含两套模块，且这些模块被组态为冗余对，并作为冗余对操作时，即被视为冗余I/O模块。I/O冗余的使用提供了最高程度的冗余，
即：当系统中CPU发生故障，或信号模块故障，不会影响到控制系统的安全、可靠运行。
IO冗余根据冗余的功能又分为：
1)模板冗余
2)通道冗余
1.1.1
模板冗余
IO冗余主要利用整个模板实现相应的冗余功能，即：当在第一个冗余模板发生通道错误时，整个模板及其通道都切换至去功能化状态。由
另一个模板上的通道实现相应的控制功能。
1.1.2
通道冗余
IO冗余主要利用模板的通道实现相应的冗余功能，即如果模板的某个通道发生故障，不会导致整个模板切换至去功能化状态，而仅仅是相
应的通道进入去功能化状态。
通道冗余在以下情况下可提高系统的可靠性和可用性：
1)外部传感器或执行器经常发生故障
2)检修时间较长
3)模板的通道容易发生故障
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1.2
IO冗余系统分类
IO冗余系统根据输入传感器信号和输出执行器信号是否冗余又分为：
1)冗余信号的IO冗余系统：使用了冗余输入/输出信号的IO冗余系统可提高整个控制系统的可靠性和可用性。
2)单信号的IO冗余系统
IO冗余系统根据IO模板是利用扩展机架方式安装还是利用RIO或DIO方式连接又分为：
1)机架扩展连接的IO冗余系统
2)RIO/DIO连接的IO冗余系统
IO冗余系统根据控制系统采用单机系统还是热备（或冗余）系统又分为：
1)单机型IO冗余系统
2)热备（或冗余）型IO冗余系统
1.2.1
冗余信号的IO冗余系统
冗余输入/输出信号的IO冗余系统连接方式详见下图1所示：
图1冗余信号的IO冗余系统
传感器PLC执行器
DIDO
DI