引言

目前大部分PLC廠家只在大型PLC系統(tǒng)中推出冗余型 PLC ,而在小型PLC系統(tǒng)中沒有推出冗余型PLC , 且大型的冗余型PLC系統(tǒng)價(jià)格昂貴 。

隨著各行各業(yè)對(duì)控制系統(tǒng)可靠性要求的提高 , 如何采用小型PLC實(shí)現(xiàn)低成本的冗余控制系統(tǒng)解決方案就成為了一個(gè)課題 。本文探討了一種采用小型PLC實(shí)現(xiàn)冗余配置的方案 ,對(duì)其原理及應(yīng)用進(jìn)行了介紹。

1 采用小型PLC實(shí)現(xiàn)冗余配置的方案簡(jiǎn)介

采用小型PLC實(shí)現(xiàn)冗余控制的方案如圖1所示 。在采用小型PLC搭建的冗余型控制系統(tǒng)中配置有兩臺(tái)型號(hào)完全相同的小型PLC , 分別稱之為PLCA和PLCB , 此外還配置有 一 個(gè) watchdog信號(hào)檢測(cè)裝置 , 用于判斷PLCA和PLCB是否處于正常的工作狀態(tài)并實(shí)現(xiàn)主從PLC的切換 。PLCA和PLCB接受相同的輸入信號(hào) ,而輸出信號(hào)則通過watchdog信號(hào)檢測(cè)裝置的判斷 ,決定采用哪臺(tái)PLC的輸出作為冗余控制系統(tǒng)的輸出。 watchdog信號(hào)檢測(cè)裝置可以是一 臺(tái)小點(diǎn)數(shù)的小型PLC , 也可以是單片機(jī)。

2 主從PLC的判斷及切換原理

在冗余PLC系統(tǒng)中 , 最關(guān)鍵的是如何對(duì)主從PLC進(jìn)行判斷及實(shí)現(xiàn)主從PLC的切換。

2. 1 如何判斷PLCA、PLCB的狀態(tài)

PLCA、PLCB各產(chǎn)生一個(gè)watchdog脈沖信號(hào) ,通過Do點(diǎn)發(fā)送watchdog脈沖信號(hào)給watchdog信號(hào)檢測(cè)裝置 。watchdog信號(hào)檢測(cè)裝置對(duì)PLCA、PLCB發(fā)送過來的watchdog脈沖信號(hào)進(jìn)行檢測(cè) ,發(fā)現(xiàn)信號(hào)異常時(shí) ,則判斷該P(yáng)LC發(fā)生故障 。

2.2 上電時(shí)的主從狀態(tài)及正常運(yùn)行過程中主從PLC的切換

若PLCA、PLCB都是正常的 ,上電啟動(dòng)時(shí)若啟動(dòng)順序?yàn)?watchdog信號(hào)檢測(cè)裝置二PLCA二PLCB ,則watchdog信號(hào)檢測(cè)裝置會(huì)優(yōu)先檢測(cè)到PLCA的watchdog信號(hào) , 把PLCA作為主機(jī) , 然后才檢測(cè)到PLCB的狀態(tài) , 把PLCB作為備用機(jī):若上電啟動(dòng)的順序?yàn)閣atchdog信號(hào)檢測(cè)裝置二PLCB二PLC A,則watchdog信號(hào)檢測(cè)裝置會(huì)優(yōu)先檢測(cè)到PLCB的watchdog 信號(hào) ,把PLCB作為主機(jī) ,然后才檢測(cè)到PLCA的狀態(tài) ,把PLCA 作為備用機(jī):若上電啟動(dòng)的順序?yàn)镻LCA(或PLCB) 二PLCB (或PLCA) 二watchdog信號(hào)檢測(cè)裝置 , 則watchdog信號(hào)檢測(cè)裝置同時(shí)檢測(cè)到PLCA、PLCB的watchdog信號(hào) ,這種情況下優(yōu)先把PLCA作為主機(jī) ,把PLCB作為備用機(jī) 。

正常運(yùn)行過程中 ,若作為主機(jī)的PLCA(也可能是PLCB)發(fā)生故障 , 則其停止給watchdog信號(hào)檢測(cè)裝置發(fā)送watchdog 信號(hào) , watchdog信號(hào)檢測(cè)裝置檢測(cè)到PLCA(或PLCB) 的 watchdog信號(hào)異常 ,判斷其發(fā)生故障 ,發(fā)出主從切換信號(hào) 。

3 用于實(shí)現(xiàn)冗余的lo點(diǎn)

3. 1 PLCA、PLCB用于實(shí)現(xiàn)冗余的lo點(diǎn)

Dol:watchdog脈沖信號(hào)(towatchdog信號(hào)檢測(cè)裝置) :

D1l:A為主 機(jī) , B為備 用 機(jī) (fromwatchdog信號(hào) 檢 測(cè)裝置) :

D12 : B為主 機(jī) , A為備 用 機(jī) (fromwatchdog 信 號(hào) 檢 測(cè)裝置) 。

3.2 Watchdog信號(hào)檢測(cè)裝置的lo點(diǎn)

D1l:PLCA 的watchdog脈沖信號(hào) (fromPLCA) : D12:PLCB 的watchdog脈沖信號(hào) (fromPLCB) : Dol:A為主機(jī) ,B為備用機(jī)(toPLCA & PLCB) : Do2:B為主機(jī) ,A為備用機(jī)(toPLCA & PLCB) : Do3:采用PLCA的輸出脈沖信號(hào)(to 輸出切換裝置) : Do4:采用PLCB的輸出脈沖信號(hào)(to 輸出切換裝置) 。

4 輸入輸出信號(hào)的處理

4. 1 開關(guān)量輸入信號(hào)的處理

開關(guān)量輸入信號(hào)可以采用繼電器將開關(guān)量信號(hào)分成兩個(gè)信號(hào)同時(shí)接入到PLCA和PLCB中 。

4.2 模擬量輸入信號(hào)的處理

模擬量輸入信號(hào)可以采用一進(jìn)兩出的模擬量信號(hào)隔離器將模擬量信號(hào)分成兩個(gè)信號(hào)同時(shí)接入到PLCA和PLCB中。

4.3 開關(guān)量輸出信號(hào)的處理

開關(guān)量輸出信號(hào)采用R/s保持型繼電器作為輸出信號(hào)的切換裝置 ,watchdog信號(hào)檢測(cè)裝置的Do3 (采用PLCA的輸出)接到R/s保持型繼電器的R端 ,watchdog信號(hào)檢測(cè)裝置的Do4(采用PLCB的輸出)接到 R/s保持型繼電器的s端 。

4.4 模擬量輸出信號(hào)的處理

模擬量輸出信號(hào)采用 自制的一 個(gè)電子線路板作為輸出信號(hào)的切換裝置 , 該線路板 根 據(jù) watchdog 信 號(hào) 檢 測(cè)裝 置 的 Do3、 Do4信號(hào)選擇采用作為主機(jī)的PLC輸出 。

5 程序的實(shí)現(xiàn)

本文以oMRoNPLC為例 ,介紹程序的實(shí)現(xiàn)方法 。

(1)PLCA (PLCB) 中用于產(chǎn)生watchdog脈沖信號(hào)的程序 ,如圖2所示。

(2)watchdog信號(hào)檢測(cè)裝置對(duì)PLCA的狀態(tài)判斷程序如圖3所示 。watchdog信號(hào)檢測(cè)裝置對(duì)PLCB的狀態(tài)判斷程序與PLCA一致 。

(3)watchdog信號(hào)檢測(cè)裝置選擇主從PLC的程序 , 如圖4所示 。

6 結(jié)語(yǔ)

采用小型PLC搭建的冗余控制系統(tǒng)已經(jīng)在多個(gè)實(shí)際工程項(xiàng)目中得到了應(yīng)用 ,且反饋效果良好 。

只要在平時(shí)工作中勤于思考、勤于研究、勤于實(shí)踐 ,就 一定能夠找到適用于小點(diǎn)數(shù)(1o點(diǎn)數(shù)少)場(chǎng)合的低成本、高可靠的冗余解決方案 , 實(shí)現(xiàn)無人值守 , 不僅在建設(shè)期能為用戶節(jié)省經(jīng)費(fèi)投資 ,還能夠降低后期的維修費(fèi)用 ,節(jié)約大量人力成本 。