软冗余指南
冗余解决方案
冗余解决方案冗余解决方案什么是冗余？在计算机领域中，冗余指的是系统中存在相同或相似的数据、功能或组件。
冗余一般是为了提高系统的可靠性和可用性而设计和实现的。
但冗余也可能导致资源的浪费和系统的复杂性增加。
冗余的问题冗余带来了以下几个问题：1.资源浪费冗余数据、功能或组件占用了额外的存储空间、计算资源和带宽等。
这些资源本可以被更加有效地利用，而不是被用于存储重复的数据或执行相同的功能。
2.系统复杂性增加冗余导致系统的结构变得更加复杂，难以理解和维护。
系统中的每个冗余组件都需要独立进行配置、管理和维护，增加了人力成本和出错的风险。
3.数据一致性问题当系统中存在冗余数据时，数据的一致性可能会成为一个问题。
如果更新了其中一个冗余数据副本，但没有及时更新其他副本，就会导致数据不一致的情况发生。
冗余解决方案为了解决冗余带来的问题，可以采取以下一些解决方案：1. 数据去冗余对于存在冗余数据的情况，可以采取数据去冗余的措施。
具体来说，可以通过以下方式进行：- 数据分析：对系统中的数据进行分析，找出其中的重复、冗余和无效数据。
- 数据清洗：将重复、冗余或无效的数据进行清理和去除。
- 数据归一化：对数据进行归一化处理，避免相同数据的多次存储和维护。
2. 功能去冗余对于存在冗余功能的情况，可以采取功能去冗余的措施。
具体来说，可以通过以下方式进行：- 功能分析：对系统中的功能进行分析，找出其中相似或重复的功能。
- 功能合并：将相似或重复的功能进行合并，避免重复的开发和维护。
- 功能优化：对功能进行优化，提高其性能和效率。
3. 组件去冗余对于存在冗余组件的情况，可以采取组件去冗余的措施。
具体来说，可以通过以下方式进行：- 组件分析：对系统中的组件进行分析，找出其中重复、相似或无效的组件。
- 组件替换：将重复、相似或无效的组件进行替换或删除，简化系统的结构。
- 组件整合：将相似或重复的组件进行整合，避免重复的配置和管理。
4. 数据备份和恢复冗余解决方案中，数据备份和恢复也起到了重要的作用。
软冗余和硬冗余的区别
从字面上讲，也就是实现的方式上：1）软冗余是通过软件实现，也就是是西门子的SWR软件包；硬冗余，则是使用CPU417H；414H；412H来实现，对于PLC 本身的操作系统及硬件设置上均不同，硬冗余的同步机理为事件同步。
2）硬冗余的两个热备系统必须使用相同的PLC；软冗余的两个暖被系统可以使用不同的PLC。
3）硬冗余的同步链路采用同步模块和光纤，有长距，短距两种；软冗余则使用MPI，DP（CP343-5,CP443-5）和IE（CP343－1，CP443－1），程序内部调用的是xsend/xrcv;AGsend/rcv以及Bsend/rcv（仅对400），这也就是为什么S7－300 PN CPU 无法使用集成PN口来实现同步的原因。
从性能上来：1）冗余的层级：软冗余无法进行IO冗余；IO冗余仅能在硬冗余里实现。
此外，Y－link仅能在硬冗余中实现。
2）系统切换的时间：硬冗余：PLC无切换时间，因为程序同时在两个CPU里运行，硬冗余里成为主动切换；被动切换，也就是从站切换的时间<100ms；对于软冗余，冗余程序仅在主CPU内执行，备用CPU仅执行非冗余段程序，切换时为整个系统的切换。
切换时间取决于同步链路的类型，速率和同步数据量的大小，DP从站的多少，多为秒级。
对于切换，软冗余系统中，DP从站的接口模板或DP链路故障均会造成主备CPU的切换，而引起整个系统的切换；而在硬冗余中，从站的故障不会造成主备CPU的切换。
3）信息的丢失：2）提到了切换，很自然的，CPU间的切换可能导致部分信息，如报警的丢失，因为报警在当前激活的主CPU 中进行处理。
所以，软冗余系统中会存在信息的丢失；而硬冗余系统中，由于CPU间为事件同步的方式，且切换无时间，保证了信息不会丢失，也就是硬冗余中所说的平滑切换。
4）通信架构：400H系统与上位机间的通信有多种架构，需要使用CP1613和redconnect实现，网络构成方式：双通道，四通道，单环，双环等；400H间建立的是容错S7连接。
wincc实现软冗余手册
wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc 实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册1 Software RedundancyWithin WinCC, the software redundancy feature makes it possible to monitorcritical sections of a plant by using a redundant connection to several PLCs.Software redundancy considerably improves reliability when critical plantsections are to be monitored. For example, a redundant connection to twoPLCs means that one PLC takes over if the other PLC fails. Using softwareredundancy does not mean that you can only establish redundant connectionsto the PLCs configured. It is still possible to connect any PLC in a non- redundant layout. The switchover between redundant PLCs isperformedautomatically in the event of a malfunction. However, a manual switchover isalso possible by specifying a tag (@ForceConnectionState).NoteEstablishing a redundant connection requires two PLCs.1-1wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc 实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册1-2Setting up software redundancy:In order to use software redundancy under WinCC, the following settings arerequired in the Control Center:Step 1The computer properties must be set to the following values:Step2Within the Alarm Logging system, the “sh ort-term archive" must be activated:If the "short-term archive" has not yet been activated, proceed as follows:In the navigation window, open the pop-up menu of the "Archives" objectand select the "Add/Remove" menu item. Within the "Assign StorageParameters" dialog box, activate the "Short-Term Archive Active" checkbox.wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc 实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册Step 3Within the Alarm Logging, the system messages must be retrieved; selectthe "Options" and "WinCC System Messages" menu items for thispurpose. In the "WinCC system messages" dialog box, activate the "CreateNew System Messages Only" option and press the "Create" button. Thisprocedure retrieves the system messages associated with softwareredundancy.1-3wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc 实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册1-4Step 4By means of the "DynWizEdit.exe" program, integrate the DynamicWizard for software redundancy into the WinCC system (GraphicsDesigner). This integration procedure requires the following steps: In theWindows Explorer, start the"C:\Siemens\WinCC\bin\DynWizEdit.exe"program. Select the "German" language in the toolbar. Retrievethe"C:\Siemens\WinCC\wscripts\wscripts.deu\SW_Redundanz.wnf" script byselecting the "Dynamic Wizard" and "Retrieve Wizard Script" menuitems. The compilation progress is shown in the output window. After thecompilation has been completed successfully, the new entry "Establish Redundant Connection" appears in the "Dynamic Wizard"window.Step 5Integrate the "__ S7 __L SUITE" communications driverwithin the tag management.Step 6Within the required bus type (e.g. MPI), create a logical connection in the"__ S7 __L SUITE" communications driver. Give anexpressive name to this connection.Step 7Open an existing picture in the Graphics Designer. Within the Dynamic-Wizard (in the "System Functions" tab), start the "Establish RedundantConnection" program by double-clicking.wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc 实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册Step 8Press the "More" button in the welcome screen.Step 9Select the main connection in the "Set Options" dialog box. Thenpress the"More" button.1-5wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc 实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册Step 101-6Edit the settings for the back-up connection in the "Set Options" dialogbox. Then press the "More" button. The "Automatic Switchover" checkbox must be active (default setting).The settings for the back-up connection (S7 network address) can be foundin the "Connection" tab. Access this tab via the connection propertiesdialog box for the connection.wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc 实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册Step 11The settings you specified are displayed in the final "Finished" dialog box.By pressing the "Finish" button, connection-specific internal tags are created in a tag group. This tag group is stored within the tag managementunder "__ S7 __L SUITE" and the associated channelunit.NoteBy pressing the "Back"u button, you can go back one step and make anynecessary changes.1-7wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc 实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册1.1 Connection-specific Internal Tags1-8Connection control is accomplished by means of connection-specific internaltags. The connection-specific internal tags are created by a wizard. The nameof a connection-specific internal tag is composed of the name of the associatedconnection and an identifier. The connection name is provided with a '@'prefix to identify it as a system tag. Example:"@connectionname@identifier". All connection-specific internal tags are assembled to forma "@connection name" tag group.NoteOnly if the associated connection is ready for operation does the WinCC datamanager permit access to connection-specific tags. However, it ispossible tohave read and write access to connection-specific internal tags independentlyof the connection status.The following system tags are available for __ S7 __L SUITEsoftwareredundancy:@ConnectionStateMeaning:connectionstatusType:DWORDAccess:readDefault:0 = "faulty"The current connection status can be determined by means of the'ConnectionState' tag.0 = connection faulty1 = connection ready foroperation@ConnectionErrorMeaning:errorcauseType:DWORDAccess:readDefault:0 = "no error"The tag contains an error cause describing the reason why theconnection was interrupted. Default = 0, i.e. connection not yetloaded with 0 (no error) again. The error code is interpreted in ahere.0 = no error 0 = S7 DOS error code wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc 实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册@ConnectionErrorStringMeaning:Type:Access:Default:error cause as stringTEXT8 read"" = "no error"language currently selected. Default = "", i.e. connection not yetestablished or without error. The following texts are entered in the S7 channel in English, without regard to the selected language."No Error""Error hhhh"@ConnectionErrorCountMeaning:Type:Access:Default:= No error= hhhh error occurred(hhhh = S7 DOS hexadecimal error code)communication error counterDWORDread0 = "no error"The value of this tag is incremented by 1 each time a connection isinterrupted.In the event of an overflow the count starts again with0.@ConnectionEstablishModeMeaning:connect modeType:DWORDAccess:writeDefault:1 = "automatic"This tag enables you to specify a connection to be establishedautomatically. The S7 channel then attempts to reestablish a failedconnection at intervals of approx. 4 seconds. If a value = 0 is entered in this tag, the connection will not be reestablished automatically atintervals of 4 seconds, but remains interrupted.0 = manual connecting mode- deactivate automatic connecting0 = automatic connect mode- activate automatic connecting1-9wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc 实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册1-10@ForceConnectionStateMeaning:preferred connection statusType:DOWRDAccess:writeDefault:1 = "established"This tag can be used to notify the channel of the preferred connectionstatus. Usually this tag has the value 1, i.e. the channel attempts toestablish the connection (at regular intervals of approx. 4 seconds, ifapplicable). If the value 0 is written to this tag, the channel interruptsthe connection.Writing to this tag takes the following effect:0 = preferred connection status: connection interrupted- if connection established- cause connection to be interrupted1 = preferred connection status: connection established- if connection interrupted- cause connection to beestablished@ForceConnectionAdressMeaning:selecting the connection addressType:DWORDAccess:writeDefault:0 = "configured"This tag specifieswhich of the connection addresses is to be used forestablishing the connection.Writing to this tag takes the following effect:0 = connection via configured connection parameters- if @ForceConnectionAddress previously 1- cause connection to be interrupted1 = connection via alternative connection parameters- if @ForceConnectionAddress previously 0- cause connection to be interrupted-If connect mode is set to "automatic", the connection isautomatically established with the corresponding address.wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc 实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册@AlternateConnectionAdressMeaning:Alternative connection addressType:TEXT8Access:writeDefault:"..." = "configured"The alternative connection address string can be entered in this tag.This is the same string as the one which is displayed as connectionparameter in the WinCC Control Center. The string is channel-specific. On system start-up (runtime), the configured address isentered here as default for the S7 channel. If an address has not beenExample of an address specified for an S7 PLC with station address 3 via MPI: “MPI,3 0,,0,0,02“Writing to this tag takes the following effect:-If the address is changed by the write process, the "Connection via alternative connection parameters" setting causes the connection to beinterrupted.-If the "automatic" connect mode has been set, the connection isestablished automatically, using the address just previously written.1-11wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc 实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册2 Master-Reserve Change-over on the S7When the Dynamics Wizard has finished setting up the redundant-backup link, you canextend the script by adding the Master-Reserve Change-over“ option.To do so, you open the script under Global Script - Actions - Global Actions“. If yourselected connection is called CPU_3“ as in the illustrations above, open @CPU_3.pas.Control Center- (Projekt.MCP)ProjektVariablenhaushaltEditorenGlobal ScriptAktionenGlobale AktionenCPU_3.pasCPU_4.pasCPU_5.pasHaving opened it, you then insert the sequence printed in bold type and highlighted ingray. Here too it is assumed that your connection is call ed CPU_3“. If you have used adifferent name, replace each occurrence of CPU_3“ with the name you have used. The bitvariable SWR.Standby“ is the bit Reserve“ from the status word (DW 9.1) from theinstance DB of the call for FB101 SWR_ZYK“. If you have used a different name forthis, replace the name accordingly............{MSRTStopMsgService ( ServiceID, Error );}If ( GetTagDWordWait( "@CPU_3@ConnectionState" ) == 0 ){SetTagDWord( "@CPU_3@ForceConnectionState", 1 );}else{if ( GetTagBitWait( "SWR.Standby" ) == TRUE ){SetTagDWord( "@CPU_3@ForceConnectionState", 0 );}}return 1;}}2-12wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc 实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册wincc实现软冗余手册Note: you can add the Standby bit“ to the structure for the redundant software backupscreen block (see section 7.2.2 in the user documentation for the redundant-backupsoftware blocks) as follows:NameData typeOffsetBit。
服务器冗余技术
服务器冗余技术在当今数字化的时代，服务器对于企业和组织的运营至关重要。
无论是处理大量的业务数据，还是确保关键应用的持续运行，服务器的稳定性和可靠性都是不可或缺的。
而服务器冗余技术，作为保障服务器不间断运行的重要手段，正发挥着越来越关键的作用。
服务器冗余技术，简单来说，就是为了防止服务器出现故障而导致服务中断，通过增加额外的硬件、软件或网络组件，以提供备份和容错能力。
这就好比我们在出行时多带了一个备用轮胎，以防路上轮胎出现问题，能够及时更换，不影响行程。
常见的服务器冗余技术包括硬件冗余、软件冗余和网络冗余。
硬件冗余方面，最常见的就是电源冗余。
服务器通常会配备多个电源模块，当其中一个电源出现故障时，其他电源能够立即接管，确保服务器不会因为电源问题而突然停机。
此外，硬盘冗余也是十分重要的一环。
通过采用磁盘阵列（RAID）技术，将多个硬盘组合在一起，实现数据的冗余存储。
例如，RAID 1 模式会将数据同时写入两个硬盘，当一个硬盘损坏时，另一个硬盘中的数据可以立即被使用，保证数据的完整性和可用性。
还有一种常见的硬件冗余是服务器本身的冗余。
在一些关键业务场景中，会部署多台相同配置的服务器，通过负载均衡设备将工作负载分配到这些服务器上。
当其中一台服务器出现故障时，负载均衡设备会自动将工作转移到其他正常的服务器上，从而实现服务器的高可用性。
软件冗余方面，操作系统和应用程序的冗余同样不可忽视。
通过采用双机热备或集群技术，在主服务器出现故障时，备用服务器能够迅速接管服务，保证业务的连续性。
例如，在数据库系统中，可以配置主从复制，将主数据库中的数据实时同步到从数据库中。
当主数据库出现故障时，从数据库可以快速切换为主数据库，继续提供服务。
网络冗余也是保障服务器稳定运行的重要环节。
网络连接的稳定性对于服务器与外界的通信至关重要。
通过采用多条网络链路，如多条以太网线路或不同运营商的网络线路，并结合智能路由技术，可以在某条链路出现故障时，自动切换到其他可用的链路，确保网络通信不受影响。
冗余解决方案
冗余解决方案现代社会中，信息技术的发展提供了许多高效便捷的解决方案。
其中，冗余解决方案作为一种备份和容错机制，已经被广泛应用于各个领域。
它的作用是在主要系统出现故障或异常时，能够立即切换到备用系统上，保障系统的可用性和可靠性。
一、信息技术中的在信息技术领域，冗余解决方案主要应用于计算机网络、数据库系统和服务器等方面。
首先，计算机网络中常用的冗余解决方案有冗余链路和冗余路由器。
冗余链路指的是在网络中建立多个互相独立的传输线路，当其中一条线路发生故障时，流量会自动切换到其他正常的线路上，确保网络的连通性。
而冗余路由器则是在网络中设置备用路由器，在主要路由器故障时能够迅速接管，确保网络的正常运行。
其次，数据库系统中常用的冗余解决方案有主从复制和镜像技术。
主从复制是指在数据库系统中设置一个主数据库和多个从数据库，主数据库负责写入和更新数据，从数据库负责读取数据。
当主数据库故障时，系统会自动切换到从数据库上，确保数据的连续性和一致性。
而镜像技术是通过实时将主数据库的数据同步到一个或多个镜像数据库中，当主数据库发生故障时，系统能够快速切换到镜像数据库，保证数据的安全和可用性。
再次，服务器中常用的冗余解决方案有冗余电源和冗余硬盘。
冗余电源即备用电源，当主要电源发生故障时，备用电源可以迅速接管供电，保障服务器的正常运行。
而冗余硬盘是指在服务器中使用多个硬盘进行数据冗余存储，当其中一个硬盘发生故障时，系统可以自动通过数据重建将数据从其他正常硬盘中恢复，确保数据的可靠性和完整性。
二、冗余解决方案的优势和应用冗余解决方案具有许多优势，使其成为各行业常用的技术手段。
首先，冗余解决方案能够提高系统的可用性和可靠性，减少系统因为单点故障而造成的停机时间和损失。
其次，冗余解决方案能够提高系统的容错性，即使主要系统出现故障，备用系统仍能继续运行，保证业务的连续性和稳定性。
再次，冗余解决方案能够提高系统的性能和响应速度，通过并行处理和负载均衡，分担系统的压力和负荷，提高系统的运行效率。
软冗余调试
调试步骤：安装软冗余软件包。
安装完成之后，在STEP7库中会出现以下几个功能块和功能。
从图中可以看到，300和400相对应的功能软件包，我们根据‘软冗余调试手册’的描述，选择应该用到的相应功能，在这里我们是用以太网的方式进行同步，故选用了以下的功能块：软件的网络组态如下图所示：在我们的程序中，主要对以下几个块进行编程：OB1，OB100步骤一：由于我们是需要对全部程序进行冗余，故在OB1的开头处编写如下程序,调用FB101FB101调用之后出现两段程序，分别放在程序开头和结尾处，此操作表示，在两段程序之间的程序块为冗余程序块。
它是如下判断的：如果判断此CPU为主CPU的时候，执行冗余程序段，如果不是，则直接跳到结尾处，即不执行冗余程序段。
设置好之后保存关闭，之后对OB100进行编程。
（冗余设置成功之后在线监视返回值是0.表示软冗余同步成功）步骤二：对OB100进行编程。
在OB100中调用FC100。
如下图所示：相应参数我们参照“软冗余操作手册”进行设置。
到此为止，编程的部分已经完成。
在调试过程中有几点需要注意：1、如果是采用以太网的方式进行同步，那么要在CP341中要选择ISO传输，并且相应的MAC地址要填写正确，此处不能用IP地址。
2、下载时需要CPU为STOP状态，在每次更改OB100的参数后都要选择在线删除CPU中的DB1,DB2,DB3（300的CPU必须用MPI连接方式进行删除，以太网的方式删除不掉），此地方必须注意。
如下图所示：3、在同步的DB块中每个DB块的长度不得小于4个字节，并且DB号必须连续，DB数据块的总大小小于8KB，（400的CPU是64KB），否则会报错（读写长度的错误），导致CPU停机。
4、软冗余所支持的定时器必须是IEC定时器，S5定时器是不支持软冗余的。
5、软冗余功能的实现需要一些其它的系统块支持，在安装完软冗余软件包后打开例子程序，将所有的块复制到自己的程序中按照手册再进行修改即可。
西门子S7-300软冗余指南
PLC系统软件冗余的说明与实现软件冗余基本信息介绍软件冗余是Siemens实现冗余功能的一种低成本解决方案,可以应用于对主备系统切换时间要求不高的控制系统中。
A．系统结构Siemens软件冗余系统的软件、硬件包括：1套STEP7编程软件（V5.x）加软冗余软件包(V1.x)；2套PLC控制器及I/O模块，可以是S7-300或S7-400系统；3条通讯链路，主系统与从站通讯链路（PROFIBUS 1）、备用系统与从站通讯链路（PROFIBUS 2）、主系统与备用系统的数据同步通讯链路（MPI 或 PROFIBUS 或 Ethernet）；若干个ET200M从站，每个从站包括2个IM153-2接口模块和若干个I/O模块；除此之外，还需要一些相关的附件，用于编程和上位机监控的PC-Adapter（连接在计算机串口）或CP5611（插在主板上的PCI槽上）或CP5511（插在笔记本的PCMIA槽里）、PROFIBUS电缆、PROFIBUS总线链接器等；下图说明了软冗余系统的基本结构：图2可以看出，系统是由两套独立的S7-300或S7-400 PLC系统组成，软冗余能够实现：I．主机架电源、背板总线等冗余；II．PLC处理器冗余；III．PROFIBUS现场总线网络冗余（包括通讯接口、总线接头、总线电缆的冗余）；IV．ET200M站的通讯接口模块IM153-2冗余。
软冗余系统由A和B两套PLC控制系统组成。
开始时，A系统为主，B系统为备用，当主系统A中的任何一个组件出错，控制任务会自动切换到备用系统B当中执行，这时，B系统为主，A系统为备用，这种切换过程是包括电源、CPU、通讯电缆和IM153接口模块的整体切换。
系统运行过程中，即使没有任何组件出错，操作人员也可以通过设定控制字，实现手动的主备系统切换，这种手动切换过程，对于控制系统的软硬件调整，更换，扩容非常有用，即Altering Configuration and Application Program in RUN Mode 。
西门子软冗余指南
PLC系统软件冗余的说明与实现朱震忠SIEMENS A&D CS2004-04-06首先我们建议您访问siemens A&D公司的技术支持网站：www4.ad.siemens.de在检索窗口中键入相关产品或问题的 关键字，获取关于产品或问题的详细信息和手册。
图1软件冗余基本信息介绍软件冗余是Siemens实现冗余功能的一种低成本解决方案,可以应用于对主备系统切换时间要求不高的控制系统中。
A．系统结构Siemens软件冗余系统的软件、硬件包括：1套STEP7编程软件（V5.x）加软冗余软件包(V1.x)；2套PLC控制器及I/O模块，可以是S7-300或S7-400系统；3条通讯链路，主系统与从站通讯链路（PROFIBUS 1）、备用系统与从站通讯链路（PROFIBUS 2）、主系统与备用系统的数据同步通讯链路（MPI 或 PROFIBUS 或 Ethernet）；若干个ET200M从站，每个从站包括2个IM153-2接口模块和若干个I/O模块；除此之外，还需要一些相关的附件，用于编程和上位机监控的PC-Adapter（连接在计算机串口）或CP5611（插在主板上的PCI槽上）或CP5511（插在笔记本的PCMIA槽里）、PROFIBUS电缆、PROFIBUS总线链接器等；下图说明了软冗余系统的基本结构：图2可以看出，系统是由两套独立的S7-300或S7-400 PLC系统组成，软冗余能够实现：I． 主机架电源、背板总线等冗余；II． PLC处理器冗余；III． PROFIBUS现场总线网络冗余（包括通讯接口、总线接头、总线电缆的冗余）；IV． ET200M站的通讯接口模块IM153-2冗余。
软冗余系统由A和B两套PLC控制系统组成。
开始时，A系统为主，B系统为备用，当主系统A中的任何一个组件出错，控制任务会自动切换到备用系统B当中执行，这时，B系统为主，A系统为备用，这种切换过程是包括电源、CPU、通讯电缆和IM153接口模块的整体切换。
冗余设计基本方法
冗余设计基本方法冗余设计是一种在系统中引入冗余元素以提高系统的可靠性和容错性的设计方法。
冗余设计的基本方法有多种，下面将介绍几种常见的冗余设计方法。
1. 硬件冗余设计：硬件冗余是指在系统中使用多个相同或相似的硬件组件来实现冗余。
常见的硬件冗余设计方法包括备份冗余、冗余执行单元和冗余存储器等。
备份冗余是指使用多个相同的硬件组件，当一个组件发生故障时，系统可以自动切换到备份组件继续工作。
冗余执行单元是指在系统中使用多个相同的处理器或运算单元，可以同时进行相同的运算操作，当一个单元发生故障时，可以切换到其他正常的单元继续运算。
冗余存储器是指在系统中使用多个相同的存储器模块，可以实现数据的冗余存储，当一个模块发生故障时，可以从其他正常的模块中恢复数据。
2. 软件冗余设计：软件冗余是指在系统中使用多个相同或相似的软件模块来实现冗余。
常见的软件冗余设计方法包括备份冗余、N版本编程和重试机制等。
备份冗余是指使用多个相同的软件模块，当一个模块发生故障时，可以切换到备份模块继续工作。
N版本编程是指使用多个相同功能的软件模块，每个模块都由不同的开发团队独立开发，当一个模块发生故障时，可以切换到其他正常的模块继续工作。
重试机制是指在软件执行过程中，对可能发生错误的操作进行多次尝试，以增加操作的成功率和系统的容错性。
3. 数据冗余设计：数据冗余是指在系统中对重要数据进行多次备份存储，以提高数据的可靠性和可用性。
常见的数据冗余设计方法包括镜像备份、容错码和数据冗余存储等。
镜像备份是指将数据同时存储在多个磁盘或存储设备上，当一个设备发生故障时，可以从其他正常的设备中恢复数据。
容错码是一种通过添加冗余校验码来检测和纠正数据错误的方法，常见的容错码有海明码和纠错码等。
数据冗余存储是指将数据分散存储在多个存储设备或服务器上，当一个设备或服务器发生故障时，可以从其他正常的设备或服务器中恢复数据。
综上所述，冗余设计是一种重要的系统设计方法，通过引入冗余元素可以提高系统的可靠性和容错性。
冗余技术
冗余技术应用的意义20世纪90年代以来，随着工业自动化的飞速发展，工业部门对生产设备及控制系统的可靠性也提出了越来越高的要求。
仅仅通过提高单个硬件的可靠性已经不能满足特殊工业部门对可靠性的要求。
所以如何提高系统的可靠性成为人们共同研究的课题。
冗余技术是提高控制系统可靠性的一种技术和最有效方法之一。
冗余技术就是通过增加多余的同等功能的部件，并通过一定的冗余逻辑使它们协调地同步运行，使系统应用功能得到多重保证。
冗余技术的目的是使系统运行时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。
所以为了达到高可靠性和低失效率相统一的目的，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，有效地避免由于控制系统出现故障而引起的停产或设备损坏造成的极大经济损失。
因此研究冗余技术的应用对工程应用具有很大的现实意义。
冗余技术的发展冗余技术并不是新兴的技术，国内外在这方面的研究并不少见。
早期冗余技术被应用在微机上，例如：通过数据备份保证数据安全，通过以太网交换数据来构建双机并联系统，实现基于微机的现场总线控制系统。
冗余技术发展到今天，已经被广泛应用到了各个领域，目前冗余技术的分类很多，比如根据产品应用和客户需求的不同可分为：处理器冗余、通信冗余、I/O冗余、电源冗余；根据冗余的切换方式不同，可分为：热冗余、暖冗余、冷冗余等；根据冗余实现方式的不同，分为硬件冗余和软件冗余，本文所研究的软冗余便是来源于此分类方法。
硬件冗余是指通过系统硬件实现冗余所需要的数据同步和主备切换。
目前，因为条件所限，国内对硬件冗余技术的研究只能停留在国外产品的应用和效果评价的层次，无法对该技术的原理进行深入剖析，这将不利于我国自身技术的提高。
而通常所说的软件冗余，指主要通过程序实现数据同步和主备切换的冗余技术。
软件冗余是从本世纪七十年代初首先在美国发展起来的。
数据库设计中的数据冗余和冗余消除技巧
数据库设计中的数据冗余和冗余消除技巧引言：在数据库设计中，数据冗余是一个常见的问题。
数据冗余指的是在数据库中存储了重复或多余的数据，这不仅会导致数据存储空间的浪费，还会增加数据的不一致性和更新的复杂性。
因此，了解和掌握一些冗余消除技巧对于优化数据库设计是非常重要的。
冗余的原因：数据冗余的原因可以分为两类：结构性冗余和应用性冗余。
结构性冗余是指数据库表中存在重复字段或重复的数据记录。
常见的例子是在多个表中重复存储相同的数据，例如在客户表和订单表中都存储了客户的名称和联系方式。
应用性冗余是指为了提高查询性能或方便数据分析而在数据库中存储冗余数据。
这种冗余通常是经过精心考虑而添加的，但它也增加了数据一致性的难度。
冗余的危害：数据冗余的存在会带来一些问题。
首先，它增加了数据存储空间的需求。
冗余数据不仅占用了物理存储空间，还增加了备份和恢复的成本。
其次，冗余数据会导致数据的不一致性。
当多个副本之间的数据发生变化时，需要保证数据的一致性，这增加了数据更新和维护的复杂性。
最后，冗余数据还会降低查询性能。
当需要查询某个字段时，需要在多个表中进行查找，这会增加查询的时间。
冗余消除技巧：1. 规范化：规范化是一种常见的冗余消除技巧。
它通过将数据分解为更小的表，避免了数据的冗余。
规范化的过程包括将存在冗余的字段提取到单独的表中，并通过主外键关系来建立表的关联。
这种方式可以减小数据的存储空间需求，提高数据的一致性，并优化查询性能。
2. 范式设计：范式设计是一种常用的规范化方法。
范式设计通过分解数据到不同的表中，确保每个表中的数据只有一个可识别的候选键。
这样可以消除冗余数据，提高数据的一致性和查询性能。
范式设计按照不同的规范级别来分为一至五个范式，每个级别都有不同的要求和优化目标。
3. 垂直拆分和水平拆分：垂直拆分是将一个大型表拆分为多个关联的小型表，每个表只包含相关的字段。
这种方法可以减少表的列数，降低数据的冗余。
水平拆分是将一个大型表拆分为多个相同结构的小型表，每个表只包含部分记录。
服务器冗余技术
服务器冗余技术在当今的数字化世界中，服务器的高可用性和稳定性对于企业的正常运营至关重要。
服务器冗余技术是一种确保服务器系统在遇到硬件或软件故障时仍能继续运行的技术。
本文将探讨服务器冗余技术的几个关键方面。
一、服务器冗余的类型1、热备：热备是最常见的冗余方式之一。
在热备系统中，一台服务器作为主服务器，另一台作为备份服务器。
备份服务器会实时监控主服务器的状态，一旦主服务器出现故障，备份服务器将立即接管。
2、冷备：冷备是一种较为简单的冗余方式。
在这种方式中，备份服务器只在主服务器发生故障时才启动。
因此，冷备的切换时间较长，可能会造成一定的服务中断。
3、温备：温备是介于热备和冷备之间的冗余方式。
在这种方式中，备份服务器会定期启动，以测试其功能和与主服务器的连接。
这种方式结合了热备和冷备的优点，提高了系统的可用性。
二、服务器冗余的技术1、RAID技术：RAID（独立冗余磁盘阵列）是一种通过将多个硬盘组合成一个逻辑硬盘来提高数据可靠性和性能的技术。
RAID可以通过数据冗余和校验实现数据的完整性和可靠性。
2、集群技术：集群技术是一种通过将多个服务器联合起来以实现高可用性和可伸缩性的技术。
在集群中，一个节点（服务器）发生故障时，其他节点可以接管并继续提供服务。
3、负载均衡：负载均衡是一种通过将网络流量分配到多个服务器上以提高性能和可用性的技术。
这种方式可以确保服务器的负载不会过重，同时还可以提供更好的用户体验。
三、服务器冗余的优点1、提高可用性：通过实现服务器的冗余，可以确保在单点故障发生时，服务能够继续运行，从而提高了系统的可用性。
2、提高性能：通过负载均衡和集群技术，可以将网络流量分配到多个服务器上，从而提高系统的整体性能。
3、数据保护：RAID技术可以提供数据冗余和校验功能，从而保护数据的安全性和完整性。
4、可伸缩性：集群技术可以方便地添加或移除节点，从而使系统能够适应不断变化的业务需求。
四、总结服务器冗余技术对于企业的业务连续性和稳定性至关重要。
s7-300软冗余手册
S7-300的软冗余要求从站必须通过有源底板连接。
从站的所有模块需要确保没有故障，即SF灯不亮尤其是通讯模块。
S7-300的软冗余分为三种方式：MPI ,DP ,以太网。
三种冗余方式的通讯速度不同，以太网通讯速度最快，DP通讯速度次之，MPI通讯速度最慢。
不同的通讯方式选择的功能块不相同，具体功能块的选择如图1所示：S7-300的块薮期包图1下面以以太网冗余为例，简述冗余过程：（一）插入两个S7-300 的站，SIMATIC 300（A）和SIMATIC 300（B）。
（二）设置A站的IP地址为192.168.0.10 ,B站的地址为192.168.0.20 。
（三）在A站的块中插入0B100 0B350B8组织块，并对其中的0B100 0B35 OB86进行编程。
（四）在组态网络中新建ISO-ON-TC链接。
要求ID号要大于2且主从站的ID 号一致。
MPI主站设置如左图所示步骤， 从站不需要再次设定但需 要在从站中给该从站的通 讯ID 号与主站相同且大于2。
图例设置为0007（五） 在OB10（中我们调用FC1O0 SWR_START 进行软冗余的初始化FC100 SWR STA 的各个引脚的注释请参照最后的附录调用FC10啲位置如图鬥."irg 二工说编程和欽据益控Ma5ter_Line-F'门二!~l I 、境押ET20<m 站的 PROF I BUSS gSync h ronizati on^Bus fndustrial EthernetReserve LinePROFIBUS E 站和 ET200 从站的 PROFIBUSK^鎰體蛊申ZF 」4J I .塹瞬冋也屈.眄典机晖过I OCi 中 FC 100块 中的 YEEE_IE 零数一致， 舍前诗宿为T MasterIHDDPCP 343"1IM 153^2. RedundantReserveCP^J ；DF 31^2 : DP :IM 153-2, Redundant----------------------Local ID Partner IDPartnerType |Acnve [subnet 0007A05O 0007 A050Reserve/CPU 315-2 DP lSO-cn-TCP c-onnectlon Yes Syncihroniza«lon_Bus (IE]7握 LAD/STMFeO ” 106100 * 'OOMPLETf RESTART 1 -口那旧 祸罔 A ?.'I ) nc 澹衣㈣㈣□ D ^^HIS -： 0* ： 址：B **◎ Ml*Ft- • Star ddf J Libr 冲5-电k 札eduiicrit 10 CG& V4D B 猶 K-eduhtfinft 10 MG^ Vil kL •札edgtrri ： !□匸"殆】 』橹 SI ；IVlArK ：_NET_CP 4f CP 3tPi 占桂 SWi_L[B_V12 | 11 丹?WR_KSJENC_«D i 申 勿 WR.KSJEND.aOO :il 勿SW 町冷⑷严i i t| 冋 SWfLA^SFNDjilM ；力 id SWPLA.G5FNDJD0O FB101 5WRJVK SWRED O 5WR^S_COM 尸曲口 OO FC102 5WR.EMAG SWREDR ◎ Mod bus 4It!Ikv,1? ^Til J SW. RFn图中2填写对方的地址，MPI_ADR 表示对方的MPI 地址，LADDR 表示CP 通讯 处理器组态的硬件地址，采用PROFIBU 或Ethernet 网络进行数据同步时才有意 义，默认FC1OO 时 R.STk 7V^FP皿L 卞阳L5TAET#AG KFWMTTMGHR wriPTC 加=TiR1DB_SEND_JIO -DB2 CB_RC¥_N0 =I )B3 WPT iTiR =?LADDR =256VERB_ID =7 CP_MA£TEK_SYS_ID 二 1 「口 cc ・ ua ----- —T ■口DP_KOM1OT =1 J1DR_MODUS =1pon FTP CTST-107PC 100MB_LEN 1=4 IEC_N0 :=40 IEC-LEM :=5 DB 五:=20DB H0 LEN: = lb呢 T AWP MH * = ^ SLAVE _LE11 ：=2■nr AE NTbMTe7-1 a ■! 1 ■ ■ 卜丄 J* 1』DB A B NO;=JB46 DB A D NO LEN:=T#16fO:^B46DB_B 」JQ_LENRETORN_VAL ；=W1QEXT INFO:=JW4*>123 45图中1表示为当前CPU 的站号, A 站写A , B 站写Bo值为256不需要更改。
WinCC中文手册-WINCC冗余
1.1
组态 WinCC 系统 ................................................. 3
1.1.1
不带冗余的 WinCC 系统结构 ....................................... 3
1.1.2
带冗余的 WinCC 系统结构 ......................................... 5
2
冗余
05.2005
1.1 组态 WinCC 系统
1.1.1 不带冗余的 WinCC 系统结构
引言
WinCC 冗余
上图显示了 WinCC 控制级的上方为公司级、下方为过程级的典型结构。
可以看到，控制级的任务分布在多台 PC 之间。按照客户机服务器的结构对任务进行 分配。
在线帮助的发行版
冗余
3
WinCC 冗余
注意： 如果“应用程序正常检查”功能检测到软件出错，且启动了客户机的切换，则必须 重新启动相关的服务器。只有如此，才能将客户机与服务器重新链接。 冗余服务器上必须安装有 Windows 2000 Server，而客户机 PC 上必须安装有 Windows 2000 或 Windows XP。
在线帮助的发行版
1.3.3.2 用户归档同步如何工作 .......................................... 13
1.3.4
消息在线同步 .................................................. 15
1.4
使用冗余 ...................................................... 16
如何进行计算机系统的容错和冗余设计
如何进行计算机系统的容错和冗余设计计算机系统是现代社会中不可或缺的一部分，它们承担着重要的任务和功能。
然而，计算机系统也存在着硬件或软件故障的风险，这可能会对系统的正常运行和数据的完整性造成严重影响。
为了应对这些风险，容错和冗余设计成为一种常见的解决方案。
本文将介绍如何进行计算机系统的容错和冗余设计。
一、容错设计容错设计是指在计算机系统中加入一定的机制，使其能够在面对硬件或软件故障时保持正常运行。
容错设计的关键目标是确保系统的可用性，即系统能够持续提供服务而不中断。
以下是一些常见的容错设计技术：1. 容错硬件：容错硬件是指采用特殊设计的硬件组件，能够在硬件故障发生时进行自动修复或切换，以保持系统的正常运行。
例如，采用冗余电源、磁盘阵列等硬件设备可以实现故障切换，从而避免单点故障。
2. 容错软件：容错软件是指在系统的设计和编程过程中采用特殊的算法和技术，以实现故障的自动检测、纠正和恢复。
例如，使用冗余数据和校验位进行数据校验和纠错，可以保证数据的完整性。
3. 容错网络：容错网络是指通过网络协议和拓扑设计来提高系统的可靠性和容错性。
例如，采用双机热备份、链路冗余等技术可以防止网络故障对系统的影响。
二、冗余设计冗余设计是指在计算机系统中增加额外的硬件或软件资源，以实现故障恢复和性能提升。
冗余设计的关键目标是提高系统的可靠性和可用性。
以下是一些常见的冗余设计技术：1. 硬件冗余：硬件冗余是指在计算机系统中加入备用的硬件设备，以备份主要设备的功能。
例如，采用双电源供电、磁盘镜像等技术可以确保系统在硬件故障时正常运行。
2. 数据冗余：数据冗余是指在计算机系统中保存备份数据的副本，以保证数据的可靠性和安全性。
例如，数据库的备份和复制可以避免数据丢失。
3. 服务冗余：服务冗余是指在计算机系统中提供备用的服务节点，以确保系统在主服务不可用时仍能继续提供服务。
例如，通过部署多个服务器节点和负载均衡技术，可以实现服务的冗余和故障切换。
S7-300软冗余系统调试心得
S7-300软冗余系统调试心得S7-300软冗余系统调试心得集成工程部张宏伟1 基本结构及工作原理1.1 基本结构硬件结构包括一对S7-300控制器及I/O、ET200从站（每个从站必须包括2个IM153-2和对应的I/O模块,必须采用有源端子板）及3个通讯（A站对分布式IO PROFIBUS-A、B站对分布式IO PROFIBUS-B、A站对B站数据同步（MPI\PROFIBUS\Ethernet））。
软件需要STEP7 V5.x 及软冗余软件包V1.x基本结构如下图所示：图1.1 S7-300软冗余基本结构由上图可以看出，软冗余可以实现的冗余有主机架电源及总线冗余控制器冗余现场总线冗余1.2 工作原理在软冗余系统进行工作时，A、B控制系统（CPU、通讯、I/O）独立运行，有主系统的PLC 掌握对ET200从站的I/O控制权。
A、B 系统中的PLC程序有非冗余用户程序段和冗余用户程序段组成，CPU 在执行冗余程序段之前会读取系统的冗余状况，若为主系统则PLC执行全部程序，若为备用系统则跳过冗余程序段只执行非冗余用户程序。
图1.2 软冗余工作流程1.3 程序结构对于硬件组态，可采用西门子提供的冗余模板，修改CPU信号并添加ET200从站，比较简单，没有什么特别的地方，这里就不再赘述。
S7-300软冗余系统的用户程序包括非冗余程序段、用户程序段、系统诊断功能块、站间冗余数据备份等组成，一般建议将非冗余程序段写到OB1中，而冗余程序段写在OB35中。
非冗余程序段和冗余程序段与普通系统的写法一样，区别只是放置的位置不同。
在编制冗余程序的时候需要先调用FB 101 功能块，用来判断整个系统的冗余状况，在FB101 的背景DB块中可以读取到冗余连接状况和标志位。
利用冗余标志位来选择执行或者不执行冗余程序段。
因此编制冗余程序可分为4部分，如下图所示：图 1.3 软冗余程序结构首先启动系统冗余数据同步功能，根据状态字判断是否为主控制器，是否需要执行冗余程序段，若为主控制器执行冗余程序段，否则停止系统冗余程序段。
冗余
软冗余又称软件冗余，是西门子实现冗余功能的一种解决方案，可以应用于对主备系统切换时间要求不高的控制系统中。
软冗余能够实现：主机架电源、背板总线等冗余；PLC处理器冗余；PROFIBUS网络冗余（包括通信接口、总线接头、总线电缆等冗余）；接口模块IM153-2冗余。
在软冗余系统进行工作时，主、备控制系统（处理器，通讯、I/O）独立运行，由主系统的PLC掌握对冗余部分ET200M从站中的I/O控制权，主、备系统通过软冗余专用程序进行数据同步。
PLC程序由非冗余（non-duplicated）用户程序段和冗余（redundant backup）用户程序段组成，主系统PLC执行全部的用户程序，备用系统PLC通过判断冗余状态跳过冗余程序，只执行非冗余用户程序。
当主系统中的组件发生故障，备用系统会自动切换为主系统，执行冗余程序，控制任务不会出现中断。
能够实现软冗余功能的CPU有具体的要求，在S7-300中，315-2DP型（包括313C-2DP、314C-2DP）以上的CPU才能支持，所有的S7-400 CPU都支持软冗余。
主、备系统的CPU型号可以不同，如其中一套系统采用S7-400系列，另一套系统采用S7-300系列。
数据同步可以通过MPI、PROFIBUS、Ethernet 三种不同的网络方式。
需要两套系统共同控制的I/O信号需要采用ET200M从站采集，由于要接入两套CPU中，因此ET200M要选用冗余的IM153-2接口模块，并且采用有源总线模块。
软件需要安装软冗余软件包，只有安装了软件冗余包STEP7中才会出现冗余功能库。
STEP7中的冗余软件包包含了多个功能块，每个功能块都有特定的功能和调用方法，而且不同程序库中的功能块应用的场合不同，使用时需要加以区分。
由于是通过软件程序来实现冗余，因此软冗余系统在编程调试时有些特点要注意。
如在OB100中初始化程序块FC100，定义系统运行的参数要正确，冗余输出映像区地址要连续。
冗余解决方案
冗余解决方案
《冗余解决方案：提升系统可靠性的关键》
在信息技术领域，冗余解决方案是提升系统可靠性的重要手段之一。
冗余技术可以通过增加备用硬件或软件来保证系统在出现故障时仍能正常运行，保证业务的连续性和稳定性。
在当今高度依赖信息系统的社会环境中，冗余解决方案显得尤为重要。
冗余解决方案的实施可以从多个角度入手。
首先，可以通过硬件冗余来提升系统的可用性。
例如，在服务器集群中，可以增加备用服务器来应对主服务器的故障，保证系统的持续运行。
其次，可以通过软件冗余来提升系统的可靠性。
通过部署多个同类型的软件实例，当其中一个出现故障时，其他实例可以立刻接管工作，保证系统的正常运行。
此外，还可以通过数据冗余来提升系统的稳定性。
通过在不同地点建立数据备份中心，可以避免因某一地点的灾难性事件导致数据丢失，保证业务的连续性。
在实施冗余解决方案时，需要完善的规划和设计。
首先，需要充分了解系统的架构和工作原理，找出关键的单点故障，并制定相应的冗余方案。
其次，需要充分考虑冗余带来的成本和效益，选择合适的冗余技术和方案。
最后，需要充分测试和验证冗余解决方案，确保在实际应用中能够有效应对系统故障，达到提升系统可靠性的目的。
总的来说，冗余解决方案是提升系统可靠性的关键手段之一。
在信息技术领域，随着系统规模的不断扩大和业务需求的不断
增加，冗余技术的重要性将会更加凸显。
因此，深入理解冗余解决方案的原理和实施方法，对保障系统的稳定运行具有重要意义。
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PLC系统软件冗余的说明与实现朱震忠SIEMENS A&D CS2004-04-06首先我们建议您访问siemens A&D公司的技术支持网站：www4.ad.siemens.de在检索窗口中键入相关产品或问题的关键字，获取关于产品或问题的详细信息和手册。
图1软件冗余基本信息介绍软件冗余是Siemens实现冗余功能的一种低成本解决方案,可以应用于对主备系统切换时间要求不高的控制系统中。
A．系统结构Siemens软件冗余系统的软件、硬件包括：1套STEP7编程软件（V5.x）加软冗余软件包(V1.x)；2套PLC控制器及I/O模块，可以是S7-300或S7-400系统；3条通讯链路，主系统与从站通讯链路（PROFIBUS 1）、备用系统与从站通讯链路（PROFIBUS 2）、主系统与备用系统的数据同步通讯链路（MPI 或 PROFIBUS 或 Ethernet）；若干个ET200M从站，每个从站包括2个IM153-2接口模块和若干个I/O模块；除此之外，还需要一些相关的附件，用于编程和上位机监控的PC-Adapter（连接在计算机串口）或CP5611（插在主板上的PCI槽上）或CP5511（插在笔记本的PCMIA槽里）、PROFIBUS电缆、PROFIBUS总线链接器等；下图说明了软冗余系统的基本结构：图2可以看出，系统是由两套独立的S7-300或S7-400 PLC系统组成，软冗余能够实现：I．主机架电源、背板总线等冗余；II．PLC处理器冗余；III．PROFIBUS现场总线网络冗余（包括通讯接口、总线接头、总线电缆的冗余）；IV．ET200M站的通讯接口模块IM153-2冗余。
软冗余系统由A和B两套PLC控制系统组成。
开始时，A系统为主，B系统为备用，当主系统A中的任何一个组件出错，控制任务会自动切换到备用系统B当中执行，这时，B系统为主，A系统为备用，这种切换过程是包括电源、CPU、通讯电缆和IM153接口模块的整体切换。
系统运行过程中，即使没有任何组件出错，操作人员也可以通过设定控制字，实现手动的主备系统切换，这种手动切换过程，对于控制系统的软硬件调整，更换，扩容非常有用，即Altering Configuration and Application Program in RUN Mode 。
B．系统工作原理在软冗余系统进行工作时，A、B控制系统（处理器，通讯、I/O）独立运行，由主系统的PLC掌握对ET200从站中的I/O控制权。
A、B系统中的PLC程序由非冗余（non-duplicated）用户程序段和冗余（redundant backup）用户程序段组成，主系统PLC执行全部的用户程序，备用系统PLC只执行非冗余用户程序段，而跳过冗余用户程序段。
下面我们看一下软冗余系统中PLC内部的运行过程：图3主系统的CPU将数据同步到备用系统的CPU需要几个程序扫描循环：图4数据同步所需要的时间取决于同步数据量的大小和同步所采用的网络方式（图2中的紫色网络线），MPI方式周期最长，PROFIBUS方式适中，Ethernet网方式最快。
用户需要在初始化程序中（OB100）定义冗余部分的数据区，该数据区可以包括：一个过程映象区（process image area），一个定时器区（IEC timer area），一个计数器区（IEC counter area），一个位地址区（memory address area）和一个数据块区（data block area），S7-300同步的最大数据量为8 kBytes，S7-400同步的最大数据量64kBytes。
主备系统的切换时间 = 故障诊断检测时间 + 同步数据传输时间 + DP从站切换时间如果CPU的故障是停机或断电，则故障诊断为大约100－1000毫秒，315－2DP同步1000字节的数据所需的时间大约为200－300ms，8个DP从站的切换时间在100ms左右。
您可以在软冗余手册当中找到关于切换时间的具体说明。
无论控制程序循环扫描到哪里，当前激活的系统（即主系统）随时都会接收并处理报警，这样，在主系统A与备用系统B进行切换过程中产生的alarm存在被丢失的可能。
C．产品订货信息CP 443-1 ISO Ethernet 通讯模块6EK7 443-1BXxx-0XE0 ET200系列2x DP slave interface IM 153-26ES7 153-2AA02-0XB06ES7 153-2AB01-0XB0适于ET200M的所有数字量、模拟量 I/O 模板参照S7-300选型样本和STEP 7的硬件组态窗口中ET200文件夹中的I/O模块S7-300 模板手册的下载路径：http://www4.ad.siemens.de/-snm-0135030360-1080199645-0000003727-0000002043-1080729745-enm-WW/view/en/8859629CP 341 6ES7 341-1xH01-0AE0 串口通讯模板FM 3506ES7 350-1AH0x-0AE0计数器功能模板相关软件及附件STEP7 编程软件6ES7 870-5CC06-0YE0软冗余软件包（Software Redundancy）6ES7 862-0AC00-0YA0 包括冗余功能块的安装软件和授权PROFIBUS标准电缆6XV1 830-0EH10 按米订货RS485总线连接器6ES7 972-0BA12-0XA0 PROFIBUS网络连接头CP5611通讯卡6GK1 561-1AA00 进行编程和上位机监控的通讯卡表2注：1.只有S7-300 315-2DP（除CPU314C-2DP、CPU313C-2DP）型号以上的PLC才支持软冗余功能，所有的S7-400都支持软冗余功能；2.主系统与备用系统的CPU型号可以不同，如主系统采用一套S7-400系统，而备用系统采用一套S7-300系统；软冗余系统的调试过程在您的计算机上首先安装STEP7 5.x软件和软冗余软件包，软冗余软件光盘包括了冗余功能程序块库、不同系统结构的例子程序和软冗余使用手册。
I．不同系统结构方式下的功能块：在安装完软冗余的软件后，您可以在STEP7当中找到例子程序和功能程序块库：图5图6以上图5显示的是在STEP7中使用OPEN菜单打开软冗余的例子程序，例子程序中采用MPI链路实现数据的同步。
图6显示在安装完软冗余软件后，您可以在Libraries找到不同CPU以及不同链接方式下可以使用的功能块。
下面的两个表格分别说明了采用S7-300，S7-400进行软件冗余时，可采用的不同网络连接以及所需调用的程序功能块包。
表3从以上的表格中可以看到，软冗余系统当中可以采用MPI、PROFIBUS、Ethernet三种网络实现主系统和备用系统之间的数据同步（Redundant-backup link）。
采用BSEND_400包中的功能块进行数据同步时，无论数据同步的连接是什么方式，都需要在STEP7的NETPRO窗口中组态一个 S7 Connection。
除了BSEND_400中之外，使用其他功能库中的程序块：•采用MPI网络时，直接使用PLC的编程口进行数据同步，不需要进行连接（Connection）的组态，但MPI数据同步的效率低。
•采用PROFIBUS网络时，需要使用一对CP通讯卡（CP342-5或CP443-5），在STEP7的NETPRO窗口中组态主系统和备用系统之间的FDL连接。
•采用Ethernet网络时，需要使用一对CP通讯卡（CP343-1或CP443-1），在NETPRO窗口中组态主系统和备用系统之间的ISO连接。
名称描述FC 100 ‘SWR_START’初始化程序块，定义系统运行的参数。
FB 101 ‘SWR_ZYK’循环调用的数据同步功能块，将主系统中的冗余数据复制到备用系统当中FC 102 ‘SWR_DIAG’诊断功能块，在OB86中调用，将得到的诊断数据提供给FB101使用。
注：1。
采用PROFIBUS或Ethernet方式进行数据同步时，需要在OB100当中调用FB101，而FB101内部调用了FB104、FC5、FC6，所以您必须手动地将FB104、FC5、FC6插入到项目当中，插入的方法是：在程序中调用一次，再将这条语句删掉。
2.在OB100中调用FC100功能块时，PLC会自动创建一些与FC100参数相关的程序段和数据块，所以当你更改了FC100的参数时，应该对PLC进行Reset操作，再重新下载项目的软硬件到PLC 当中。
II．创建一个应用实例：附件中我们给出了一个例子项目，由两套315-2DP和一个ET200M从站组成，系统结构如下：图7除了实现冗余功能的3条PROFIBUS网络外，还有一条MPI网络用于上位机监视和控制程序的调试。
以下是生成该例子程序的步骤，您可以根据您系统的配置情况进行参照：1．插入两个S7-300的站，A和B，在A站和B站的硬件组态窗口中，插入315-2DP时，要分别创建相互独立的PROFIBUS网络（如 A站为Master_Line、B站为Reserve_Line），使用网络的默认参数，速率为1.5M，并都将站地址设定为2，A站和B站的PROFIBUS DP集成通讯口设定为主站模式（Master Mode）。
2．分别在A、B站中插入CP342-5模块，连接到同一个PROFIBUS网络上（Sychronization_Line），地址分别为4、5，将CP342-5设定为No DP方式，并记录CP342-5的硬件地址256。
3．分别在A、B站的硬件组态窗口中插入一个ET200从站（一个IM153-2模块和一个16入/16出的数字量模板），DP的地址为3。
4．进入STEP7的网络组态窗口NETPRO中，选中A站的CPU点击鼠标右键，插入一个新的链接，选择FDL Connection，点击Apply，弹出链接属性窗口，记录链接的ID，设定LSAP为17，18，存盘编译网络组态。
系统的网络结构如下：图8以上网络结构中包括了4条链路：▪用于上位机编程和监控的MPI链路；▪A站与ET200从站Master Line PROFIBUS链路；▪B站与ET200从站Reserve Line PROFIBUS链路；▪A站和B站之间进行数据同步的Synchronization Line PROFIBUS链路。
您可以通过点击图中的状态读取按钮，获取当前FDL链接的状态，上图的左下角显示当前在线读取FDL的状态为OK。
5．在A站的Block中插入OB1（主循环程序块）、OB35（定时中断组织块）、OB100（暖启动调用程序块）、OB80（在主系统与备用系统切换时间超时时，调用该块）、OB82 (DP-Slave ET200站上的IM153-2模块出错报警，调用该功能块)、OB83 （DP从站的接口模块与主站链接断开或链接重新建立时调用该块）、OB85（程序运行出错或DP从站连接失败调用该块）、OB86（主从站通讯出错调用该块）、OB87（通讯失败调用该块）、OB122（外围设备访问出错调用该块）、OB121等组织块，并对其中的OB100、OB35、OB86进行编程。