1、QnPRHCPU冗余系統 三菱電機 名古屋工廠故障冗余系統的特點通過冗余（CPU，網絡，電源等）實現高可靠性雙系統使減少生產停工時間成為可能提高了系統的可用性 (雙主系統部件)為連接在同一網絡的設備提供了透明性，包括企業級網，如SCADA，數據錄入等控制系統到待機系統的無沖擊切換QnPRH 冗余系統特點：高速的CPU處理 (沿用Q系列高性能特點)在CPU, 電源, 網絡模塊 (以太網和MELSECNET/H)和網絡電纜上的冗余無須停止和斷電系統就可以更換安裝在遠程I/O系統上的模塊無限制的PID回路（仍可以使用Q過程CPU的專用過程控制指令）可以使用標準的Q系列部件，無須擔心特定的模塊（為物流

2、減輕了壓力）100k字的大容量跟蹤數據的大小 極快的系統切換, 從控制系統到待機系統一般22ms(48k字)程序自動下載到待機系統，無須兩次下載當發生故障的時候(CPU和網絡故障)，保持持續的運行IEC61131支持的編程結構MELSECNET/H遠程I/O網絡特點：25Mbps 的高速數據傳送速度令牌傳送控制方法確保了決定性控制雙環光纖循環傳送在冗余的電纜和網絡上自動環路切換和環路回送的通訊功能高防噪性全面兼容企業網 (SCADA 等)，無須停止/啟動系統就可以進行無擾動切換主站和備用主站的自動切換智能RAS功能：網絡故障或者電纜破損后的自動改道功能連接狀態的診斷使用專用聯結寄存器自動檢查遠

3、程I/O站的冗余電源遠程站上的在線模塊更換即使系統切換，仍然保持和OPS系統通訊冗余系統的構成（ CPU, 基板, 電源和網絡）數據跟蹤控制系統待機系統冗余系統MELSECNET/H PLC to PLCMELSECNET/H Remote I/O站 1站64冗余的電源企業級網GX DeveloperPX Developer第3方軟件 (SCADA, 數據登錄, 等)MELSECNET/H PCI 板冗余電源擴展基板MELSECNET/H 遠程主站 MELSECNET/H 遠程備用主站MELSECNET/H PLC to PLCMELSECNET/H PLC to PLC以太網以太網高可靠性

4、Ethernet系統配置（低成本）一些最新的先進產品用于冗余系統:CPU 模塊: Q12PRHCPU, Q25PRHCPU跟蹤電纜: QC10TR (1m), QC30TR (3m)冗余電源: Q64RP主基板/擴展基板: Q38RB, Q68RB (兩個都是 8 槽)可以使用目前已有的Q系列的標準產品：如基板，I/O模塊，智能模塊，網絡模塊等冗余CPU性能規格冗余CPU高可靠性兩個系統都執行同樣的程序, 當控制系統的CPU出現故障時，待機的CPU就會接管系統的控制一定量的特殊繼電器和寄存器提供冗余系統狀態等信息系統的切換可以通過順控程序中的專用指令（SP.CONTSW)來完成跟蹤電纜用來提供

5、兩個系統之間數據傳送的通道顯示冗余系統狀態的LED標準Q系列CPU 運行狀態的LED跟蹤電纜的連接口存儲卡插槽USB 口RS232 口編程口操作和 DIP 開關冗余的電源 (Q64RP)高可靠性 MELSECNET/H Remote I/O跟蹤電纜冗余的電源可以安裝于主基板(Q64RP)和擴展基板上（Q68RB*）OPS冗余電源Ethernet*Extension base units are used for remote I/O stations and not directly connected to the redundant main bases冗余的以太網（QJ71E71-100

6、)當以太網模塊發生故障，或者通訊電纜斷線時，系統自動切換EZSocket 確保OPS 控制主站的故障對于OPS 也是透明的，無需重新連接或者系統復位高可靠性 跟蹤電纜控制系統待機系統MELSECNET/H Remote I/O站 1站 64冗余的電源GX DeveloperPX Developer第3方軟件 (SCADA, 數據登錄, 等)以太網模塊以太網模塊tOPS通訊故障Ethernet控制系統系統切換控制系統與待機系統的決定確認控制系統與待機系統取決于系統的電源啟動或 CPU的復位解除順序。同時啟動A系統B系統時。 A系統為“控制系統”，B系統為“待機系統” 不同時啟動A系統B系統時：A

7、系統的電源與B系統的電源，先啟動的為“控制系統”，后啟動的為“待機系統”A系統CPU模塊與B CPU模塊復位時，先解除復位的 CPU為“控制系統”，后解除復位的 CPU為“待機系統”CPU模塊的“CONTROL LED”亮起的系統為控制系統(SM1515 ON,SM1516 OFF), “CONTROL LED”滅燈的系統為“待機系統” (SM1515 OFF,SM1516 ON).運行模式(3種)備份模式(back up):是進行冗余系統的通常運行模式分開模式(separate):是冗余系統運行過程中,進行系統維護(修改部分程序更換主基板上的模塊)時無需停止控制的運行模式調試模式(debug

8、):冗余系統的一個系統(單系統)中,為在運行前進行調試的模式.(即使未連接熱備電纜也不會發生錯誤)啟動模式(2種）熱啟動模式：是指在保持軟元件狀態下進行運算的模式。（步進繼電器、變址寄存器等軟元件將被清除）啟動模式注意：由于系統切換而啟動新控制系統時，無論設置為那種啟動模式，都將以“熱啟動”模式啟動冗余系統的功能系統的核對統一性檢查系統的切換功能運行模式的變更熱備傳送功能在線程序寫入的冗余跟蹤功能從控制系統向待機系統的存儲復制功能在線更換模塊系統的核對統一性檢查高可靠性 跟蹤電纜程序程序參數程序程序參數控制系統待機系統在冗余系統中，為使冗余系統在發生了系統切換時能繼續進行控制，需要將控制系統與

9、待機系統構成、參數、程序。不斷的系統核查的特點確保了待機系統可以有效的接管控制。兩系統同一性檢查在下列時間進行：1.兩系統的電源同時啟動。 2.兩系統的CPU同時解除復位。3.控制系統CPU模塊進行END處理時 4.熱備電纜重新連接時。系統核對的內容:程序內容（參數、程序、軟元件初始值）運行狀態的監視模塊安裝狀態的監視存儲卡的的狀態參數有效驅動器系統切換功能控制系統與待機系統的切換： 1.自動進行的系統切換 是指冗余CPU判斷是否需要進行系統切換之后，自動切換控制系統與待機系統的方法 2. 用戶切換 是指在系統運行中用戶任意進行的系統切換。 有“由GX Developer 進行的系統切換”與“

10、由系統切換指令（SP.CONTSW)進行系統切換”系統切換：發生切換原因時立即執行切換。用戶切換：發生切換原因時的掃描的 END處理后執行。系統切換用戶切換用戶切換運行模式的變更熱備發送功能熱備發送功能是指將控制系統與待機系統的數據保持統一，以確?？刂葡到y停機時，冗余系統的待機系統可繼續運行。（冗余CPU中熱備發送設置數據為缺省設置，即使不進行跟蹤設置，也能進行熱備發送）用戶設置發送范圍進行發送的數據在以下情況可變更：需要縮短熱備發送的時間需要增加熱備發送的軟元件（文件寄存器、報警器）想用程序任意變更熱備傳送的時間需要傳送信號流內存時對于備份模式中在線程序的寫入，為使控制系統與待機系統的CPU

11、模塊的程序具有一致性，需要對控制系統與待機系統的CPU模塊寫入同一程序。CPU模塊在停止中寫入CPU模塊在運行中寫入從控制系統向待機系統的存儲復制功能是指把控制系統CPU模塊的參數、程序、文件寄存器等數據傳送到待機系統CPU模塊，與控制系統CPU模塊保持一致。（包括標準RAM、標準ROM以及程序內存。存儲卡不能進行復制） 在進行待機系統CPU模塊更換等情況下，可使控制系統與待機系統CPU模塊的存儲內容相同。通過GX Developer的存儲復制功能根據特殊繼電器與寄存器的方法（ SM1596 OFF,3D1H存儲到SD1595)從控制系統向待機系統的存儲復制功能當CPU模塊被更換后，無須停止運

12、行的系統，儲存在控制系統的程序可以直接導入新的待機CPU模塊跟蹤電纜GX Developer存儲器拷貝控制系統待機系統執行存儲器拷貝功能替換CPU模塊213支持在線更換模塊在線更換模塊 (熱插撥)在遠程I/O站上也可以更換模塊支持在線更換的模塊種類:Q 系列I/O模塊A/D 和 D/A 轉換模塊溫度輸入模塊溫度控制模塊脈沖輸入模塊便于維護 MELSECNET/H Remote I/O跟蹤電纜遠程I/O站遠程副控制站遠程主站熱插拔大容量數據跟蹤大容量跟蹤數據的建立：100K 字極快的跟蹤時間：22ms (48K 字)兩種運行模式:同步跟蹤模式程序優先模式 (更快的掃描時間)使用GX/PX Dev

13、eloper 容易設置跟蹤參數高可靠性 跟蹤電纜控制系統待機系統100K 字多種工程環境易于使用 跟蹤電纜控制系統待機系統PX DeveloperGX Developer下載使用GX Developer為兩個系統編制程序時，無須創建/下載兩個獨立的系統容易設置參數各種的診斷功能方便了系統維護Ethernet 設置sPLC 跟蹤設置參數設置CC-Link 設置MELSECNET/H 設置兼容性好兼容MELSEC A/QnA, Q（基本型/高性能型/過程CPU）程序程序可以容易的使用GX Developer 進行轉換，無須專門的轉換軟件QnPRHCPU和Q4AR的冗余系統可以在PLC和PLC之間的

14、MELSECNET/10網絡中混合使用CPU硬件特性MitsubishiQnPRHCPUGE Fanuc系列 90-70SiemensS7-400HRockwellProcessLogixControlLogixSchneiderQuantumOmronCS1DCPU模塊lQ12PRHCPU Q25PRHCPUIC697CGR935CPU414-4H1756-L55M13140 CPU 434 12ACS1D-CPU67H處理時間 (位觸點)34ns400ns100ns80ns500ns20ns程序存儲器 (步, 字節)Q12PRH: 124k (496kB)Q25PRH: 252k (1MB

15、)1MB CMOS RAM384KB1.5MB (可以擴展到 7.5MB)2MB250K (1MB) 800KB (用于數據存儲)裝載存儲器 64MB (用于參數等 .)可外接存儲卡32MB maxNo48MB數據跟蹤通道專用電纜 1x (3m)2根或者更多總線電纜2根光纖 (10m 500m)1根光纖 (100m)2根光纖(無冗余) 3m基板 (兩個CPU在同一基板上)跟蹤數據大小200K bytes(100K 字)48K 字節取決于內存大小和更改的數據大小取決于一個掃描周期內執行的數據量 (256 字節 組)12kword state RAMn/a (雙重PLC掃描)切換時間22ms (4

16、8K字)46ms (100K字)64ms75ms + 0.7ms / KB (取決于更改的數據塊)80ms到 220ms (大約, 基于 NUT)38ms (基于默認的數據跟蹤大小，12k字)520ms 增長掃描時間網絡冗余EthernetMELSECNET/HGenius I/OLAN network Profibus DPControlNetEthernetModbus PlusProp. remote I/OEthernetController LinkSysbus remote I/OI/O 軟元件點數8K 數字量 24K模擬量 8K 數字量 130K模擬量 8K128K128K5K雙

17、重PLC編程是， 自動下載到兩個 CPU中不, 每個CPU需要通過串口獨立編程直接和主機相連，然后自動拷貝到待機下載到主要CPU, 工程自動拷貝不不，只下載到激活的CPUCPU運行模式獨立冗余獨立冗余獨立冗余獨立冗余獨立冗余獨立冗余冗余通訊功能嵌入C PU模塊內部系統兩側都有2塊獨立模塊2在主CPU和待機CPU兩側都有兩個同步模塊在每個機架（2 槽）上都有一個SRM 模塊每個機架都有1個 CHS 熱待機模塊在兩個CPU（2槽）之間有1個雙工單元點到點網絡硬件對比MitsubishiGE- FanucSiemensRockwellSchneiderMELSECNET/HGenius I/O Bu

18、sProfibus DPControlNetModbus Plus最大速度25Mbps153.6 Kbps12Mbps5Mbps1Mbps最大距離30km (回路)610m9.6km20km5km控制方法令牌傳送令牌傳送令牌傳送基于 RTI 的標簽(Requested Time Interval)令牌總線拓撲回路/ 總線總線 (用于冗余的樹)總線, 數總線,星形, 環形多點 (分線電纜)網絡上的節點數環路：64, 總線：3216 (版本3.0的CPU:31）32 (帶中繼器126)99 (64通道/模塊)63電纜光纖/同軸電纜屏蔽的雙絞線屏蔽的電纜光纖/同軸電纜雙絞線電纜冗余可能 (光纖)可能

19、 （使用兩塊總線控制模塊）可能，通過 Y-link 連接器可以, 使用R-type CNB 模塊可以通訊方法廣播循環點到點的信息循環循環非循環PTP信息(瞬時/重復)PTP信息全球網絡數據數據大小/包2000 字節256字節244字節500字節200 字節 (PTP信息)64 字節 (全球數據庫)設備層網絡 硬件對比MitsubishiGE- FanucSiemensRockwellCC-Link通用I/O 總線Profibus DPDeviceNet最大的傳輸速度 10Mbps153.6 Kbps12Mbps500kbps最長距離1.2km ( 156kbps)610m9.6km500m控制

20、方法廣播輪詢法令牌傳送令牌傳送UCMM拓撲總線, 樹總線總線, 樹樹網絡節點數6416 (版本3.0的CPU：31)32 (帶中繼器：126)64電纜屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線屏蔽電纜屏蔽電纜通訊方法自動刷新瞬時信息循環循環非循環Strobe, 輪詢, 狀態改變, 循環信息數據大小/包 918 字節256 字節244 字節8 字節 (strobe)255 字節 (輪詢)GE Fanuc(90-70系列)優點通過同步CPU實現無沖擊的切換獨立的冗余通訊模塊實現了CPU選擇的靈活性手動按鈕實現了手工切換控制系統缺點兩邊都需要兩個冗余通訊模塊跟蹤電纜只能達到 7.5 米很慢的指令執行速度每個CPU必須獨立

21、編程有限的數據跟蹤的大小 48k字更換模塊必須切斷整個機架的電源切換時間可能不符合對時限要求嚴格的場合沒有冗余的電源PSCPUBTMRCMGBCPSCPUBTMRCMGBC終端I/O電纜PSScannerI/OI/OI/OBlockBlock優點數據跟蹤大小無限制雙環系統同步光纖實現了傳送速度塊和較長站和站的距離使用已經完善的Profibus DP實現網絡冗余（I/O冗余同樣）大量的標準部件可使用缺點系統兩側需要兩個冗余通訊接口由于過多的跟蹤數據和同步程序執行的結構， 切換時間可能不符合對時限要求嚴格的場合跟蹤電纜與較便宜的雙絞線相比偏貴 比正常系統增加的冗余通信量導致較低的通訊性能, 冗余系統的組態需要冗另外的軟件進行組態復雜的軟件系統建立過程更換在線模塊必需關掉整個系統Siemens (S7-400H)PSCPUPSCPU 光纖電纜PWPWPB-DPPB-DPI/OProfibus DP (冗余t)優點系統間的數據存儲器智的同步性兩邊各需要一個系統冗余模塊基于控制網絡系統的標簽眾所周知的品牌和ControlNet網絡缺點和基板分開的冗余電源需要另外接線 （只有