工业控制网络系统中冗余的实现方法
工业控制网络与通信技术考核试卷
D. SCADA系统
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
1.工业控制网络的通信协议主要包括以下哪些？（）
A. Modbus
B. Profinet
C. HTTP
D. OPC
2.工业控制网络的物理层介质主要包括以下哪些？（）
A.交换机
B.路由器
C.集线器
D.网桥
10.以下哪种技术可实现工业控制网络的远程监控？（）
A. VPN
B. DNS
C. DHCP
D. FTP
11.在工业控制网络中，以下哪种通信方式适用于传输距离较近的场景？（）
A.光纤通信
B.无线通信
C.有线通信
D.同轴电缆通信
12.关于工业控制网络的可靠性，以下哪项描述是正确的？（）
8.工业控制网络的冗余设计是为了提高网络的传输速率。（）
9.工业控制网络的远程监控可以通过公共互联网实现。（）
10.在工业控制网络中，所有的智能设备都可以直接与上级系统进行通信。（）
五、主观题（本题共4小题，每题5分，共20分）
1.请简述工业控制网络与普通数据网络的主要区别，并说明工业控制网络在实时性、可靠性和安全性方面的要求。
B. CAN
C. DeviceNet
D. TCP/IP
9.以下哪些技术可以用于工业控制网络的远程访问？（）
A. VPN
B. SSH
C. Telnet
D. VNC
10.工业控制网络中的时间同步技术主要包括以下哪些？（）
A. NTP
B. IEEE 1588
C. SNTP
D. GPS
CAN网状冗余及基于ARM节点设计.
CAN网状冗余及基于ARM节点设计一、概述CAN(ControllerAreaNetwork)即控制器局域网，是一种串行数据总线，CAN总线是国际上应用最广泛的现场总线之一。
作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的远程网络通讯控制方式，CAN总线已被广泛应用于各个自动化控制系统中。
在汽车电子、自动控制、电力系统等领域中，CAN 总线尤其具有不可比拟的优越性。
但是，工业控制现场工况条件十分恶劣，电缆受拉、压、砸、挤等造成故障的情况很多，这对于以总线为核心的CAN总一、概述CAN(Controller Area Network)即控制器局域网，是一种串行数据总线，CAN 总线是国际上应用最广泛的现场总线之一。
作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的远程网络通讯控制方式，CAN总线已被广泛应用于各个自动化控制系统中。
在汽车电子、自动控制、电力系统等领域中，CAN总线尤其具有不可比拟的优越性。
但是，工业控制现场工况条件十分恶劣，电缆受拉、压、砸、挤等造成故障的情况很多，这对于以总线为核心的CAN总线系统是一种极大的威胁。
如何保证现场总线控制系统在恶劣环境下安全、可靠地工作是CAN应用中的一个重要课题。
解决可靠性问题的一个有效的办法就是对总线进行不同程度的冗余，同时使用两(多)条总线电缆。
本文简单列举了目前CAN冗余的几种方式，同时提出了网状冗余的全新冗余结构。
采用内置多路CAN总线控制器的LPC2294作为主控制器，设计给出了应用于电源模块控制系统中的CAN总线网状冗余节点方案。
二、目前几种总线冗余方法典型的CAN电路可分为4个环节，即单片机、总线控制器、CAN总线驱动器、总线。
以下是目前从以上4个环节考虑的不同程度的冗余方法：（1）总线驱动器的冗余使用两条总线电缆，每个节点内部使用两个总线驱动器，但只有一个总线控制器，在总线控制器与两个总线驱动器之间设置判断电路。
如果一个总线发生故障，则关闭它与总线控制器之间的信号通道，而正常总线上的报文仍能顺利送往总线控制器。
工业生产中的双系统冗余控制
关 键 词 双 系统 继 电器 冗余 控 制
中 图分 类 号
Ｔ Ｈ８ ６ ２ ． ２
文 献 标 识 码 Ｂ
文章 编 号 １ ０ ０ ０ － ３ ９ ３ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ － ０ ４ ２ ５ － ０ ２
从 严格 意 义上说 ， “ 冗余” 正 如 在 韦 氏字 典 中 所 定义 的 ： “ 一 个 具 有 相 同设 备 功 能 的 备用 设 备 系统 ” 。当主 设 备 出 现 故 障 时 ， 冗 余 设 备 是 可 以 立 刻 使 用 的替 代 设 备 。通 常情 况 下 ， 冗余有 Ｃ Ｐ Ｕ 冗余 ， Ｉ ／ Ｏ卡件 冗余 ， 控 制 网络 冗余 等 形式 。笔者
图 ２ 双 系统 冗余 控 制 示 意 图
旦 控制 系统 故 障将 会 造 成 停 车 等 事故 ， 还 会 有 大
量 的减排 收 益 受 到 损 失 。 由 于 选 用 的 Ｐ Ｌ Ｃ 系统
不 具备冗 余 功能 ， 再增 加 系统会 投人 较大 资金 量 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ １ － ２ ９ （ 修改 稿 ）
提高 。
２ 方案 的确定
首 先通 过研 究 Ｐ Ｌ Ｃ的控 制方 案 ， 在 Ｔ Ｐ Ｓ系统 中建 立 相 应 的 频 率 调 节 回路 ， 使用 Ｔ Ｐ Ｓ系 统 的 Ａ Ｕ Ｔ Ｏ Ｍ Ａ Ｎ控制 器 。其好 处是 在 同一个 控 制 回路 （ Ｒ Ｃ ） 中， 输入 与 输 出可 以不 关 联 ， 即输 出 既可 以
频 器 的频 率 实 现 自动 调 节 。该 套 Ｐ Ｌ Ｃ有 一 台 上 位 机供 操作 人 员 进行 远 程 操 作 ， 并 监 视 压 缩 机 的
DCS系统冗余技术分析
DCS系统冗余技术分析作者：张华汤文松来源：《中国科技博览》2013年第33期[摘要]高可靠性是过程控制系统的第一要求。
冗余技术是计算机系统可靠性设计中常采用的一种技术，是提高计算机系统可靠性的最有效方法之一。
为了达到高可靠性和低失效率相统一的目的，我们通常会在控制系统的设计和应用中采用冗余技术。
合理的冗余设计将大大提高系统的可靠性，是值得研究的课题。
[关键字] 冗余技术可靠性中图分类号：B841.11：冗余技术冗余技术概要：冗余技术就是增加多余的设备，以保证系统更加可靠、安全地工作。
冗余的分类方法多种多样，按照在系统中所处的位置，冗余可分为元件级、部件级和系统级；按照冗余的程度可分为1：1冗余、1：2冗余、1：n冗余等多种。
在当前元器件可靠性不断提高的情况下，和其它形式的冗余方式相比，1：1的部件级热冗余是一种有效而又相对简单、配置灵活的冗余技术实现方式，如I/O卡件冗余、电源冗余、主控制器冗余等。
因此，目前国内外主流的过程控制系统中大多采用了这种方式。
当然，在某些局部设计中也有采用元件级或多种冗余方式组合的成功范例。
控制系统冗余设计的目的：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。
冗余设计会增加系统设计的难度，冗余配置会增加用户系统的投资，但这种投资换来了系统的可靠性，它提高了整个用户系统的平均无故障时间（MTBF），缩短了平均故障修复时间（MTTR），因此，应用在重要场合的控制系统，冗余是非常必要的。
二个部件组成的并联系统（互为冗余）与单部件相比，平均无故障时间是原来的1.5倍。
系统的可用性指标可以用两个参数进行简单的描述，一个是平均无故障时间（MTBF），另一个是平均修复时间（MTBR）。
系统的可用性可用下式表示：系统可用性=MTBF/（MTBF+MTBR）当可用性达到99.999%时，系统每年停止服务的时间只有6分钟。
基于DCS系统冗余技术实现
基于DCS系统的冗余技术实现摘要：冗余，也就是备份。
在工业控制或在航空、航天领域，为了提高设备运行的可靠性，一般都使用冗余的技术。
本文主要介绍冗余技术在dcs系统中的应用。
关键词：冗余dcs系统中图分类号： tl503.6 文献标识码： a 文章编号：0 前言dcs系统是石油、化工、电力、冶金等领域中广泛使用的一种控制系统，主要对现场的温度、压力、流量、液位等参数进行显示和控制，对于某些涉及安全环保、产品质量的工艺参数需在软、硬件发生故障时自动切换到备用软、硬件设备上，这种能在发生故障时自动切换到备用的软、硬件设备上，而不影响原有系统运行状态的技术，称为冗余技术。
dcs系统硬件冗余主要在以下几个方面实现：1 电源冗余电源冗余就是对dcs供电的交流电、直流电进行冗余，主要由以下4个层次：1.1系统电源冗余dcs的系统电源一般为220v的交流电，为了保证在市电断电情况下，能继续对现场的压力、温度等参数进行监控，故一般采用ups 对系统进行供电。
ups是一种独立于控制系统的设备，它一般由电池组、整流器、逆变器、高速电子切换开关等组成。
ups工作原理图如下：图1.1 ups工作原理图fig.1.1 ups principle figureups的基本原理：正常情况下由市电给dcs系统供电，给电池充电，而在市电故障时，在断电后很短的时间内（ms级），由电池组通过逆变器对系统供电，保证系统不掉电，能继续运行。
对某些要求更高可靠性的系统，采用多台ups并机均流方式，这样可以几台ups同时给控制系统提供220v电源，当一台ups出现故障后，并机控制程序自动将该台ups关机，其原负载由剩余的的ups按照比例平均分配。
1.2控制器电源控制器的电源一般为24v直流电源，它将ups送来的220v交流电经过转换成24v电源供控制器使用，而电源转换器为了保证运行安全，一般也采取冗余技术，即使用二个电源转换器，当一个发生故障时，另一个能正常使用。
工业和信息化部关于印发工业控制系统网络安全防护指南的通知
工业和信息化部关于印发工业控制系统网络安全防护指南的通知文章属性•【制定机关】工业和信息化部•【公布日期】2024.01.19•【文号】工信部网安〔2024〕14号•【施行日期】2024.01.19•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】工业和信息化管理综合规定正文工业和信息化部关于印发工业控制系统网络安全防护指南的通知工信部网安〔2024〕14号各省、自治区、直辖市、计划单列市及新疆生产建设兵团工业和信息化主管部门，有关企事业单位：现将《工业控制系统网络安全防护指南》印发给你们，请认真抓好落实。
工业和信息化部2024年1月19日工业控制系统网络安全防护指南工业控制系统是工业生产运行的基础核心。
为适应新时期工业控制系统网络安全（以下简称工控安全）形势，进一步指导企业提升工控安全防护水平，夯实新型工业化发展安全根基，制定本指南。
使用、运营工业控制系统的企业适用本指南，防护对象包括工业控制系统以及被网络攻击后可直接或间接影响生产运行的其他设备和系统。
一、安全管理（一）资产管理1.全面梳理可编程逻辑控制器（PLC）、分布式控制系统（DCS）、数据采集与监视控制系统（SCADA）等典型工业控制系统以及相关设备、软件、数据等资产，明确资产管理责任部门和责任人，建立工业控制系统资产清单，并根据资产状态变化及时更新。
定期开展工业控制系统资产核查，内容包括但不限于系统配置、权限分配、日志审计、病毒查杀、数据备份、设备运行状态等情况。
2.根据承载业务的重要性、规模，以及发生网络安全事件的危害程度等因素，建立重要工业控制系统清单并定期更新，实施重点保护。
重要工业控制系统相关的关键工业主机、网络设备、控制设备等，应实施冗余备份。
（二）配置管理3.强化账户及口令管理，避免使用默认口令或弱口令，定期更新口令。
遵循最小授权原则，合理设置账户权限，禁用不必要的系统默认账户和管理员账户，及时清理过期账户。
工业以太网交换机环网冗余的实现
Network World •网络天地Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 11【关键词】工业 以太网技术 冗余工业以太网它的成本低，效率高，方便安装且功耗较低吸引了越来越多的厂商。
控制系统和自动化系统通常使用的该技术来完成任务。
核电力的实际应用在许多领域，电力和运输是一个复杂的工业，控制环境变化使用户对以太网的可靠性的要求也越来越高。
为了保证整个通信系统的网络系统不受干扰通信系统的影响，或产生其他通信或通信系统瘫痪的问题，以太网冗余技术被广泛采用来提高容错率。
1 工业以太网技术以太网具有通信速率高、兼容性好、互联扩展性好、功耗低、安装方便等优点。
所谓的工业以太网是什么？其实就是在工业上广泛应用的一种技术，与其他以太网的技术都是类似的。
因此，工业以太网技术继承了以太网技术的优势，与传统的现场总线相比较具有很多优点。
主要的有点体现在下面几个方面：（1）以太网在计算机网络技术中的应用中最为广泛，它得到了广泛的技术支持。
以太网最典型的应用形式是以太网+TCP/IP+Web 。
常用的编程语言，如Java 、VisualC++和Visual Basic ，都支持以太网的应用开发，这些编程语言特别受欢迎，软件开发人员都喜欢应用这些编程语言，开发前景一片良好。
工业控制领域采用以太网通信，可以选择更多的开发工具，开发环境。
（2）由于商用以太网的广泛应用，主要的通信设备开发商和制造商致力于以太网交换机的开发和生产，这使得工业以太网交换机更便宜。
因为他应用的广泛，硬件价格很低，现在以太网网卡它的价格在现场总线价格的十分之一左右，而且随着集成电路技术的快速发展，其价格还会更低。
（3）目前，该技术比较成熟，广泛使用的以太网通信速率为10M 、100M 和1000M 。
这比任何当前的现场总线都快。
因此，以太网能够满足工业控制对带宽不断增长的要求。
基于DCS系统的冗余技术实现
基于DCS系统的冗余技术实现摘要：冗余，也就是备份。
在工业控制或在航空、航天领域，为了提高设备运行的可靠性，一般都使用冗余的技术。
本文主要介绍冗余技术在DCS系统中的应用。
关键词：冗余DCS系统0 前言DCS系统是石油、化工、电力、冶金等领域中广泛使用的一种控制系统，主要对现场的温度、压力、流量、液位等参数进行显示和控制，对于某些涉及安全环保、产品质量的工艺参数需在软、硬件发生故障时自动切换到备用软、硬件设备上，这种能在发生故障时自动切换到备用的软、硬件设备上，而不影响原有系统运行状态的技术，称为冗余技术。
DCS系统硬件冗余主要在以下几个方面实现：1 电源冗余电源冗余就是对DCS供电的交流电、直流电进行冗余，主要由以下4个层次：1.1系统电源冗余DCS的系统电源一般为220V的交流电，为了保证在市电断电情况下，能继续对现场的压力、温度等参数进行监控，故一般采用UPS对系统进行供电。
UPS 是一种独立于控制系统的设备，它一般由电池组、整流器、逆变器、高速电子切换开关等组成。
UPS工作原理图如下：图1.1 UPS工作原理图Fig.1.1 UPS principle figureUPS的基本原理：正常情况下由市电给DCS系统供电，给电池充电，而在市电故障时，在断电后很短的时间内（ms级），由电池组通过逆变器对系统供电，保证系统不掉电，能继续运行。
对某些要求更高可靠性的系统，采用多台UPS并机均流方式，这样可以几台UPS同时给控制系统提供220V电源，当一台UPS出现故障后，并机控制程序自动将该台UPS关机，其原负载由剩余的的UPS按照比例平均分配。
1.2控制器电源控制器的电源一般为24V直流电源，它将UPS送来的220V交流电经过转换成24V电源供控制器使用，而电源转换器为了保证运行安全，一般也采取冗余技术，即使用二个电源转换器，当一个发生故障时，另一个能正常使用。
如ABB的SD823直流电源就可以实现这个功能。
工业控制系统中的假冗余问题及维护策略
工业控制系统中的假冗余问题及维护策略在工业控制领域，冗余指的是在系统设计中引入额外的原件或者模块，通过监测、比较、切换机制来实现故障的检测和自动恢复，保证系统能够在单个元件或模块发生故障时继续运行，并尽可能减少因故障引起的停机时间和生产损失，以提高系统的可用性，增强对故障和异常情况的容错能力。
工业控制领域普遍采用冗余设计，但是有的冗余设计实际是假冗余，并没有提供真正的冗余功能或者没有达到预期的容错效果。
在最近几年中，某公司工业控制系统产品在多个生产现场均发生过由于假冗余问题导致的停机事件： 2018年江苏某1000MW电厂由于level1工业总线交换机故障，传输数据频繁丢包，系统无法识别该类故障模式，没有切换到冗余网络导致汽机跳闸。
2019年广西某1000MW电厂由于控制系统通讯卡件存在缺陷，主侧通讯卡件故障后冗余切换不成功导致汽机跳闸。
2022年，广东某1000MW电厂由于控制系统冗余切换不成功导致汽机跳闸。
以上频繁发生的假冗余跳机事件给企业造成了重大的经济损失，因此有必要对假冗余问题进行全面梳理并提出有效的维护策略。
工业控制系统常见的冗余方式有以下几种：1、网络拓扑冗余：例如由两个总线型网络组成一个虚拟环网，2个总线网络一主一备，自动荣誉切换主备。
2、设备冗余：在一个工业控制系统中，关键位置的网络设备常常配置为冗余设备。
例如，一个生产线上的交换机。
3、控制系统冗余：采用冗余控制器的策略。
例如，一个控制系统可以同时运行两个主控制器，它们独立地监测和操作同一个过程，主控制器故障后自动切换到从控制器。
4、数据存储冗余：在记录和存储重要数据的系统中，可以使用磁盘冗余阵列（RAID）技术。
5、网络通信冗余：采用多路径通信的策略。
例如，链路聚合技术、采用双网卡配置。
6、电源冗余：重要设备的电源及空开应冗余并独立配置。
7、输入输出设备冗余：输入输出卡件及重要传感器应冗余配置。
一、工业控制系统假冗余主要表现在以下几方面：1、网络拓扑冗余失效：（1）环路间的路径切换延迟过高，导致数据传输中断。
dcs 冗余的逻辑
DCS冗余逻辑详解一、引言随着工业自动化技术的不断发展，分布式控制系统（DCS）已成为工业领域重要的自动化解决方案。
在DCS系统中，冗余逻辑是实现系统高可用性和稳定性的关键技术。
本文将详细介绍DCS冗余逻辑的概念、工作原理、实现方式及其在工业领域的应用。
二、DCS冗余逻辑的概念冗余逻辑是指在DCS系统中，通过增加额外的硬件、软件或通信资源，以提高系统的可靠性和可用性。
当系统中的某个部分出现故障时，冗余部分可以迅速接管并继续执行相应的功能，从而确保整个系统的稳定运行。
三、DCS冗余逻辑的工作原理1.硬件冗余：通过在关键部件，如控制器、I/O模块、电源等采用冗余设计，当主部件出现故障时，备份部件可立即替换并接管其功能。
硬件冗余通常包括热备份和冷备份两种方式。
热备份是指备份部件始终处于工作状态，与主部件同步更新数据；而冷备份则是备份部件在需要时才启动并接管功能。
2.软件冗余：通过编写具有容错能力的软件程序，当某个程序段或任务出现故障时，其他程序段可以继续执行，确保系统的正常运行。
软件冗余通常采用多线程、多进程或分布式计算等技术实现。
3.通信冗余：通过采用多通道、多路径的通信方式，确保数据传输的稳定性和可靠性。
当某条通信线路出现故障时，其他线路可以继续传输数据，保证系统各部分之间的信息交互不受影响。
四、DCS冗余逻辑的实现方式1.控制器冗余：在DCS系统中，控制器是实现控制策略的核心部分。
通过采用双控制器或多控制器冗余设计，可以确保在单个控制器故障时，系统仍能保持正常运行。
控制器之间的数据同步和切换逻辑是实现控制器冗余的关键技术。
2.网络冗余：DCS系统中的通信网络是实现数据传输和信息交互的基础。
通过采用环形、星形或网状等多拓扑结构的网络设计，可以实现网络的冗余性。
同时，在网络设备上也可以采用冗余配置，如交换机、路由器等设备的热备份技术。
3.电源冗余：电源是DCS系统稳定运行的基础保障。
通过采用双电源或多电源供电设计，并配备UPS（不间断电源）设备，可以在主电源故障时确保系统的连续供电。
工业以太网冗余技术分析(精)
工业以太网冗余技术分析什么是工业以太网工业以太网是指在工业控制领域中使用的以太网技术。
与传统的计算机网络不同，工业以太网需要满足实时性、可靠性和安全性等需求，因此需要特别设计。
工业以太网的发展经历了多个阶段，最早的版本是10Mbps的以太网，之后又出现了100Mbps和1Gbps的版本。
随着工业控制领域的不断发展，工业以太网已经成为工业自动化的主流通信技术。
工业以太网冗余技术在工业现场应用中，通信的可靠性是非常重要的。
如果通信出现故障，可能会导致整个生产过程停止，给企业带来很大的损失。
工业以太网冗余技术可以提高通信的可靠性，从而保证工业自动化生产的正常运行。
工业以太网冗余技术包括链路聚合、跨交换机链路聚合和环路切换等。
下面逐一进行分析。
链路聚合链路聚合是将多条物理链路的带宽合并成一条逻辑链路的技术。
通过此技术可以提高带宽的容错能力，当有一条物理链路发生故障时，数据包会被发送到另一条链路上，从而达到冗余的效果。
链路聚合可以在切换过程中对应用程序没有影响。
跨交换机链路聚合跨交换机链路聚合是指将两个或两个以上不同交换机的物理端口连接成逻辑链路的技术。
跨交换机链路聚合可以提供更好的冗余效果和更高的容错性。
当其中一台交换机发生故障时，数据包可以直接通过另一台交换机进行传输，从而达到冗余的效果。
环路切换环路切换是指在一个包含多个交换机的网络中，当其中某一个交换机发生故障时，系统能够自动切换到备用路径，从而保证通信的正常运行。
环路切换可以通过不同的方式实现，如RSTP、MSTP等。
工业以太网冗余技术的应用场景工业以太网冗余技术在现实生产中具有广泛的应用场景。
其中包括：自动化生产线在自动化生产线中，工业以太网冗余技术可以提高生产的可靠性和稳定性，保证生产线不会因为通信中断而停止运行。
这对于大型工业企业的生产效率和成本控制都有着重要的意义。
机器人控制在机器人控制中，工业以太网冗余技术可以保证机器人的实时性和稳定性，从而提高生产效率。
第七章 冗余功能
网络工程的冗余
对于网络工程，即整个工程的所有功能分别由专用服务器来完成时，可以根据 系统的重要性来决定对哪些服务器采取冗余，例如对于实时数据采集非常重要，而 历史数据和报警信息不是很重要的系统来说，可以只对IO服务器设置冗余，如果历 史数据和报警信息也同样重要的话，则需要分别设置IO服务器、历史记录服务器和 报警服务器的冗余机。下面将详细介绍其冗余的实现。网络结构示意如图7:
当从机正常运行，主机后启动时，从机先将实时数据和当前报警缓冲区中的报 警和事件信息发送到主机上，完成实时数据的热备份。然后主从机同步，暂停变量 历史数据记录，主机从从机上将所缺的历史记录文件通过网络拷贝到本地，完成历 史数据的热备份。这时也可以在主从机的组态王信息窗中看到提示信息“开始备份 历史数据”和“停止备份历史数据”。历史数据文件备份完成后，主从机转入正常 工作状态。
对于网络上的其他每个站点都这样设置，例如“报警数据站”，本机节点名为 “报警数据站”，或者输入IP地址“100.100.100.2”，备份网卡输入“200.200.200.2”。
四网卡双网络
以上两种网络的组合方式。
北京亚控科技有限公司
83
第七讲 冗余功能――提高工程系统可靠性的方案
第二节 双设备冗余
设备冗余,即两台相同的采集设备之间的相互冗余。设备冗余的实现分为两种： 一种是设备自身提供的冗余功能（如大部分的PLC设备）；一种是通过组态王软件实 现的冗余（如大部分的模块设备）。系统结构示意如图1：
组态王
主设备
从设备
设备冗余要求从设备与主设备应完全一样，即两台设备定义完全相同。组态王 中在定义该设备的IO变量时，只能定义变量与主设备建立连接，而从设备无需定义 变量，完全是对主设备的冗余。正常情况下，主设备与从设备同时采集数据，但组 态王只与主设备通讯，若组态王与主设备通讯出现故障，将自动断开与主设备的连 接，与从设备建立连接，组态王从设备中采集数据。此后，组态王一边与从设备通 讯，一边监视主设备的状态，当主设备恢复正常后，组态王自动停止与从设备的通 讯，与主设备建立连接，进行通讯
工业自动化中的可靠性与冗余设计
06
总结与展望
总结
01
冗余设计在工业自动化中的重要性
冗余设计是为了提高系统的可靠性和稳定性，在工业自动化中尤为重要
。通过冗余设计，可以降低系统故障的概率，减少生产中断和损失。
02 03
冗余设计的分类
冗余设计可以分为硬件冗余和软件冗余。硬件冗余是通过增加额外的硬 件设备来提高系统的可靠性，而软件冗余则是通过增加软件的多样性和 复杂性来提高系统的可靠性。
工业自动化中的可靠性与冗余设计
目录
• 工业自动化概述 • 可靠性设计 • 冗余设计 • 可靠性与冗余设计在工业自动化中的应用 • 案例分析 • 总结与展望
01
工业自动化概述
工业自动化定义
工业自动化是指利用计算机技术、控制理论、电子设备等手段实现工业生产过程的自动化控制和管理 的过程。它通过自动化设备、仪器和系统，完成生产过程中的数据采集、分析、处理、控制和优化， 提高生产效率、降低成本、保证产品质量和安全。
进行严格的测试和验证
在产品开发过程中，进行各种环境试 验、寿命试验和功能测试，确保产品 在各种条件下都能正常工作。
采用故障诊断和预测技术
利用传感器和监测系统实时监测产品 的运行状态，及时发现潜在故障并进 行预警或自动修复。
可靠性设计原则
预防为主
在设计阶段充分考虑产品的可 靠性和安全性，尽可能减少故
02
可靠性是衡量产品性能的重要指标，它涉及到产品的使用寿命
、故障率、维修性等方面。
在工业自动化领域，可靠性设计对于确保生产过程的稳定性和
03
安全性至关重要。
提高可靠性的方法
选用高质量的元器件和材料
选择经过严格筛选和测试的元器件和 材料，确保其性能稳定可靠。
dcs 冗余的逻辑
dcs 冗余的逻辑一、什么是DCS冗余逻辑DCS（Distributed Control System，分布式控制系统）冗余逻辑是指在自动化控制领域，通过设计多余的部件或系统，以确保主要控制系统的正常运行。
冗余逻辑是一种容错机制，当主要控制系统出现故障时，冗余部分可以接管并维持系统的正常运行。
二、DCS冗余逻辑的必要性在关键性的工业生产过程中，如石油、化工、电力等领域，DCS系统的可靠性至关重要。
由于生产过程的复杂性，单个控制系统出现故障可能会导致整个生产线瘫痪，造成严重的经济损失甚至危及人身安全。
因此，引入冗余逻辑以提高系统的可靠性变得尤为重要。
三、DCS冗余逻辑的实现方法1.硬件冗余：通过备份关键设备，如控制器、输入/输出模块、通信模块等，当主要设备故障时，备用设备可以自动接管，确保系统的持续运行。
2.软件冗余：通过编写备份程序或采用双份软件实现，当主程序出现故障时，备份程序可以自动启动，接管系统控制。
3.网络冗余：采用双网结构，主备网络互为备用，当主网络故障时，备用网络可以立即接管，保证数据的传输和控制指令的发布。
四、DCS冗余逻辑的应用场景1.关键生产线：对于生产线等重要环节，采用DCS冗余逻辑可以确保生产过程的稳定运行，降低因系统故障导致的生产损失。
2.安全关键系统：如核电站、化工厂等，DCS冗余逻辑可以确保在紧急情况下，系统能够自动切换到备用模式，保障设备和人员安全。
3.远程监控与控制：在远程监控和控制系统中，DCS冗余逻辑可以实现远程站点的主备切换，确保数据的实时传输和远程控制的稳定执行。
五、如何评估DCS冗余逻辑的有效性1.系统故障模拟：通过模拟系统故障，检验冗余逻辑的触发和切换是否正确、快速。
2.系统性能测试：在正常运行和故障状态下，评估系统的响应速度、数据传输稳定性等性能指标。
3.用户满意度调查：了解用户对冗余逻辑的实际应用效果和满意度。
六、总结与展望DCS冗余逻辑在提高控制系统可靠性方面具有重要意义。
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目是 日产 １ ０ 合成 氨 、 ０ 大颗 粒尿 素 的单 ０ ５ ｔ ２ ０ｔ ７
方 面取决 于 系统 的结 构设计 、 软硬 件选 型 ， 另一
套 国内先 进 化 肥 生 产 厂 ， 料 为海 底 天 然 气 ， 原 在
合 成 氨 、 素生 产 流 程 后 ， 品尿 素还 要 经 过一 尿 成 系列 由皮 带 输送 机 组 成 的输 送 线 、 料 设 备 、 给 中 间暂 存 仓 、 配 仓 等 过 程 ， 达 成 品 尿 素 贮 存 分 到 仓 ， 根 据 需 要 对 尿 素 进 行 散 料 出库 或 袋 包 包 再
装 出库 。
方 面取决 于系 统 应 用程 序 的编制 。也 就 是说 ， 工
业控 制 网络 系统 的运行 效果 既取决 于系统 结构设
计上 的合 理 性 、 稳定 性 、 靠性 ， 取 决 于应用 软 可 也 件编 制 的实 用性 、 安全性 。 在工业 生产 环境 中 ， 出现 设备 、 信 和软件运 通 行上 的故 障是很 现 实 的 问题 ， 业 控制 网络 系统 工
尿 素的仓储 配送 流 程 如 图 １ 整 个 流 程 既 与 ，
述 ， 出冗 余 功 能 是 一 个工 业 控 制 网络 系 统 成 功 的关 键 环 节 ， 保证 系统 稳 定 、 指 是 安全 、 靠 的 重要 手 段 。 可 关键 词 ： 余 ； 障 ； 制 网络 冗 故 控
中 图 分 类 号 ： Ｐ ７ Ｔ ２８ 文献标识码 ： Ａ
Ｒｅ ｌｚ ｔｏ ｅ ｈ ｄ ｏ ｄ ｎｄ ｎ ｙ ｉ ｎ ｓｒ ａ ｎｔｏ ｔ ｒ Ｓ ｓ ｅ ａ ｉ ａ ｉ ｎ Ｍ ｔ ｏ ｆＲｅ ｕ ａ ｃ ｎ Ｉ ｄｕ ｔ ｉｌＣｏ ｒ ｌＮｅ ｗｏ ｋ ｙ ｔ ｍ
１ 引 言
随着计 算机 控制 技 术 和 网络 技 术 的发 展 ， 工 业控 制 网络 系统 得 到 了广 泛 的应 用 ， 其 体 现在 尤
工厂 监控 系统 的实现 。工业控 制 网络系统 的实 现
一
稳定、 安全 、 可有 限公 司海南 海洋石 油化肥 项
电气 传 动 ２ ０ ０８年 第 ３ 卷 第 １ 期 ８ ２
Ｅ Ｅ Ｔ Ｉ Ｒ ＶＥ ２０ Ｖｏ．８ Ｎ ． ２ Ｌ Ｃ ＲＣＤ Ｉ ０８ １３ ｏ １
工业控制 网络 系统 中冗余 的实现方法
高素萍 （ 深圳 职业技 术 学院 自动 化技 术研 究所 ， 东 深圳 ５ ８ ５ ） 广 １ ０ ５
Ａｂ ｔａ ｔ Ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｆ ｔ ｅ ｒ ｄ ｎ ａ ｃ ｕ ｃ ｉ ｎ ｉ ｎ ｕ ｔｉ ｌｃ ｎ ｒ ｌｎ ｔ ｒ ｙ ｔ ｍ ， ｈ ｓ ｒ ｃ ： ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｑ ｉｅ ｎ ｓ ｏ ｈ ｅ ｕ ｄ ｎ ｙ ｆ ｎ ｔ ｎ ｉ ｄ ｓ ｒａ ｏ ｔ ｏ ｅ ｗｏ ｋ ｓ ｓ ｅ ｔ ｅ ｏ ｒ ａｉａ ｉ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｅ ｕ ｄ ｎ ｙ ｗａ ｉｃ ｓ ｅ ｏ ｉ ｅ ｔ ｎ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｅ ａ ｌ ｒ ｍ ｅ ｅ ａ ｉ ｅ ｅ ｅ ｌ ｔ ｔ ｏ ｆ ｄ ｎ ａ ｃ ｓｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｃ ｍｂ ｎ ｄ ｗｉｈ ａ ｎ ｉ ｅ ｒ ｘ ｍｐ ｅ ｆｏ ｓ ｖ ｒ ｌ ｄ ｓｉ ｒ — ｚ ｏ ｒ ｎ ｓ ｎ
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（ ｔｍａ ｉｎ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ ｔｔ ｔ Ａｕ ｏ ｔ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｉ ｓｉ ｅ，Ｓ ｅ ｚ ｅ ｌ ｔｃ ｎ ｃ Ｕ ｉ ｅ ｓｔ ｏ ｕ ｈ ｎ ｈ ｎＰｏ ｙ ｅ ｈ ｉ ｎ ｖ ｒｉｙ，Ｓ ｅ ｚ ｅ １ ０ ５， ａ ｇ ｏ ｇ， ｈ ｎ ） ｈ ｎ ｈ ｎ ５ ８ ５ Ｇｕ ｎ ｄ ｎ Ｃ ｉ ａ
摘 要 ： 于 工 业控 制 网络 系 统 对 冗 余 功 能 的需 求 ， 合 工 程 实例 从 系统 的冗 余 结 构 、 件 冗 余 和 软 件冗 余 基 结 硬 几方 面论 证 了工 业 控 制 网络 系 统冗 余 的 实 现 方 法 ， 其 对 软 件 冗 余 的 实 现 及 在 线 检 测 手 段 等 进 行 了 重 点 阐 尤