PLC常用双机热备系统介绍与比较

PLC常用双机热备系统介绍与比较

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对热备系统的简单分类（基于热备切换方式的分法）：

一．硬件级双机热备产品：

A．单机架双机热备：

同一块机架上插双电源，双CPU，有1套热备单元（欧姆龙为1个而三菱为2个），一般还可以插双通讯模块（如双以太网单元），CPU的数据交换通过机架底板电路，一般不是RIO式的分布式结构，切换速度快，一般在50ms以下。

1．Omron CVM1D和CS1D

2．Mitsubishi Q4AR

注意：

Siemens使用UR2机架的S7-400H不是此类，该产品虽然插在同一块机架上，但该机架在电气上完全独立的，即把2个机架作成一体式。

B．双机架硬件级热备产品：

主、从两个机架，两套完整独立的系统，两套机架上的热备单元一般通过光纤通讯，切换速度飞快。施耐德Quantum切换速度在48ms以下。西门子的S7-400H不太清楚，请咨询技术支持。GE S90-70的切换速度看资料，在25-50ms。

1．Schneider Quantum

2．Siemens S7-400H

3．GE S90-70

4．AB ControlLogix 5000

二．总线级双机热备产品：

我不知道把此类划到硬件级热备好还是软件级热备好，还是另外拉出来单独说吧。基于总线级的通讯传输速率，总线通讯单元兼有热备切换功能。当主CPU故障时，从CPU接管I/O的控制，夺取I/O总线的控制权。切换速度其实还可以，在150-300ms内。

典型代表：

1．AB SLC500，由1747-BSN 实现RIO结构的热备。

2．Mitsubishi小Q，由CC-Link单元实现RIO结构的热备。

其实三菱的大Q和A也可以，但三菱技术支持建议用小Q。

三．软件级双机热备产品：

这是喊叫的的最热闹的阵营，大家经常打口水仗。完整独立的两套系统，RIO结构，依靠软件实现切换，这种结构的切换速度跟程序量、I/O 点数、总线传输速率都有关，切换速度最容易受外界影响而差异较大。1．GE S90-30，需使用名为MaxON的热备软件。且MaxON还有点数限制。但在软件级热备中，它的切换速度最块了。比S7-400还快。典型值是250-500ms。

2．Schneider Premium，需使用一个“温备软件”。切换速度在秒级，典型值是750-1500ms。模拟量多时可能会达到2秒。

3．Siemens S7-400和S7-300，需使用Step7 redundancy 冗余软件。切换速度也在秒级，理所当然的S7-400比S7-300要快，S7-300典型值是1-3s，S7-400的典型切换值不知。

4．Motsubishi大QnA，2套QnA机架，一主一从，I/O从站基于MelsecNet结构网络。这家的系统有点那个......，不用热备软件。简单的编程就可以实现切换，因为MelsecNet网的传输速率很快，所以，切换的传输速率也不是很慢。一般是1秒内，对于网线断落这类故障的响应是3s内切换。本来水平是不错的，但糟糕的是，一旦主CPU故障，从CPU接管控制权。则切换不可逆，即主CPU修好后，从CPU故障，不能再反向切换回来。我感觉将之叫热备可能不合适，叫冷备可能会更合适。

注意，软件级的热备对上位机组态软件有要求。做工程要特别注意：三菱的热备机型，最好用Fix和iFix，原因不想多说。GE的S90-30热备可以使用iFix和Cimplicity。Siemens的S7-300和S7-400软件热备最好使用WinCC，但是iFix也可以使用，国产的力控也有工程案例。施耐德的Premium软件温备对上位机软件没有特殊要求，但是建议使用iFix，特别不建议使用Intouch。

I/O最开放的应数西门子，基本上第三方的Profibus-DP I/O 都能用，当然，AB的热备结构中也可以使用第三方的ControlNet I/O。而Schneider Quantum的I/O只能使用自家的S908 RIO。

关于热备系统的I/O部分：

1．施耐德Quantum全系列I/O均可以带电插拔，可以预置状态。

施耐德Premium全系列I/O支持带电插拔，但不完全支持状态预置。

2．西门子ET 200M系列需要特殊的有源底板支持。

这家伙使用的是背部总线连接，第二快接在第一块上，第三块接在第二块上。一旦拔掉比如第三块I/O模板，后边的第四、五、六等信号全部归零，所以必须使用特殊的有源底板，就这支持也不好。

3．GE VersaMax 100％支持带电插拔，支持状态预置。

4．AB ControlLogix I/O支持带电插拔，支持状态预置。

但是，AB的热备结构是可以使用别的I/O的，只要从站与2个CPU主站之间走ControlNet网即可，所以，你大可以使用ControlLogix CPU热备系统，而把I/O配成第三方或SLC500系列的（1746）没有问题，成本更低，但是带电插拔基本上就没戏了。

5．Omron CS1D系列I/O全部支持带电插拔，支持状态预置。

6．三菱大Q I/O支持带电插拔，但不支持状态预置。小Q I/O基本上都支持带电插拔，部分支持状态预置。

其实AB 的ControlLogix也可以做软件热备的，不过用的人不多罢了。2个1756-SRM用1根1756-SRC1连起来，跟施耐德Quantum的1套140CHS21000没有任何区别，只不过，AB的这3件加起来采购价不足3万，而一个ControlLogix的方案配下来也在几十万，所以很少有人这么做的。软件热备的切换时间在200-250ms。硬件切换，时间小于35ms。注意，硬件切换时，网络地址会交换，而软件切换不会。

关于CPU与I/O之间的总线网络

一般的把CPU机架称主站，把I/O机架称从站，主站/从站之间一般是总线结构。

1．Schneider Quantum系列。RIO主站与I/O从站之间是施耐德专用的S908 总线网络，传输速率1.5Mbps。最多可以连接31个从站，使用75Ω同轴电缆布线。电缆一般采用RG-6，如果从站距离主站太远，可以考虑使用RG-11或半刚性电缆.。因为其使用了专用协议，所以别家的模块是不可能用在施耐德的RIO从站机架上去的。2．AB ControlLogix系列。使用开放的ContrilNet网络总线来连接主站和从站，传输速率为5Mbps，连接介质电缆和施耐德相同。RG-6可以互换哦。而且AB电缆比施耐德的便宜，本来很少有人去这么做，但不幸的是，华南区某个代理商，既是施耐德代理，又是AB分销商，在一次偶尔的发现，AB的电缆其实不是自己生产的，是美国IBDN。而施耐德手册中明确说明，IBDN是其兼容电缆生产商。所以，ControlNet是开放网络，国际标准，任何符合ControlNet规范的从站理论上都是可以做ControlLogix的I/O 的。AB自己的就有1756 ControlLogix I/O和较便宜的1794 Flex I/O，都可以做ControlLogix 双机热备系统的从站。另外，日本的M-System公司的也可以，德国Wago和Phoenix应该也可以，因为有相应的ControlNet 通讯模块，但是我不能确认，有兴趣的人自己去查资料。

3．AB SLC500系列。主站和从站之间走专用的RIO网络，协议不清楚，只知道是RS485电路，传输速率随同距离的延伸不断降低，可以使用自家的I/O模块做从站。一是PLC-5系列(不过该系列I/O比SLC500还贵)，二是SLC500 1746系列，但是1746 I/O 不支持带电插拔的。

4．Siemens S7-300和S7-400系列。主站与从站之间走开放的Profibus-DP总线网络，传输速率随距离的延伸而衰减，1000m时最多只到100多Kbps，12Mbps的传输速率虽然号称业界最高，但是那是在100m距离的事呀，不像施耐德和AB那样的同轴电缆总线介质，传输速率不随距离降低，不管主站使用S7-400还是S7-300，从站都可以使用S7-300的I/O，加ET 200M的Profibus DP从站通讯模块即可。不过好多人都在用兼容厂家的模块，比如和利时、德国VIPA、Wago，Phoenix也没有问题，好象OPTO22也行，不过我只用S7-300的I/O。5．Omron CS1D系列。这种结构的I/O只能插在CPU机架和I/O扩展机架上了，而且CPU机架和I/O扩展机架之间是很短的电缆连接，最多12m长的距离。典型的集中控制没有办法实现总线式网络的那种分布式结构了。

6．Mitsubishi Q4AR系列。和欧姆龙一样，典型的集中式结构，但是小Q的新热备机型马上就要出来，配合CC-Link V2.0协议，有可能会实现分布式结构。就是说，同一块CPU底板，插2个CPU，2个电源，2个热备模