PDF《Profibus DP 从站冗余技术及其实现》

2 路冗余数据 进行判决, 将有效数据提交给上层应用, 对于上层应 用程序而言, 冗余链路是透明的.对于下行数据, 从 上层应用程序传来的数据经过冗余模块处理后分别 传给

2 个Profibus DP 接口模块, 经过进一步处理后 发送到

2 路Profibus 网络.冗余主站的

2 个Profibus 接口模块在正常工作时同时运行, 可以对处于工作 状态的冗余从站发送来的状态信息进行诊断, 通过 增加冗余切换命令, 可以在冗余从站出错的情况下 主动向从站切换. 目前 Siemens 可以通过软冗余的方式实现 S7 -

300 系统的主站冗余, 也可以通过硬冗余方式直接 采用 S7 - 400H 系统的主站冗余. 介质冗余: 主要是对 Profibus 系统中传输介质 进行冗余, 在工业现场, 传输介质最容易出现故障. 采用介质冗余模式,

2 条冗余总线同时工作, 同时传 输输入输出数据, 由冗余连接模块将

2 路冗余数据 整合为一路后送入终端站点.这样当一路介质出现 问题时, Profibus 系统中各节点仍然可以通过另一路 介质进行正常通信. 从站冗余: 冗余从站是整个冗余系统的一个重 要部分.PNO 的国际标准《Specification Slave Re- dundancy V1. 2》 中定义, 一个冗余从站必须满足下 列条件: 1) 至少

2 个Profibus 总线接口;

2)

2 个独立的 Profibus 从站协议栈;

3) 一个在

2 个协议栈之间进行数据与状态信 息交换的冗余通道. 冗余从站结构如图

2 所示. 图2冗余从站结构图 正常工作时, 一个从站接口作为第一从站工作, 另一个从站接口作为备用从站工作.2 个从站接口 之间不断交换数据及状态信息, 保证

2 个从站接口 的输入输出数据实时一致, 备用从站的状态信息通 过第一从站的诊断报文传递给第一主站. 在工程应用中, 主站冗余、 介质冗余和从站冗余 根据需要组合使用.

2 Profibus DP 从站冗余技术基本原理 实际使用时, 根据冗余系统的可靠性要求, 可以 选择 Flying Redundancy 或者 System Redundancy 模式, 如图

3 所示.下面简要介绍这

2 种冗余结构. 图3冗余从站典型应用结构图 在Flying Redundancy( FR) 模式下: 1) 第一从站地址不同于备用从站地址;

2) 只需要按第一从站地址组态;

3) 主站永远不会通过 MS0 或者 MS1 同备用从 站通信( 即使存在 MS0 通信也是出于监控目的) . 在System Redundancy( SR) 模式下: 1) 第一从站地址等于备用从站地址;

2) 第一从站和备用从站同时组态;

3) 主站可以通过 MS0( 不是 MS1) 同备用从站 通信;

4) 第一从站的确定不一定要依靠主站的切换 命令. 在正常工作中, 主站同冗余从站之间通过 MS

0、 MS

1、 MS2 服务进行通信. MS0( 周期性数据交换) : 第一从站使用周期性 通信发送和接收过程变量, 此外第一从站还发送包 括自己和备用从站在内的诊断信息. 备用从站同样通过 MS0 服务发送和接收数据, 但是这些数据是不相关的, 并且也会被备用从站 丢弃. MS1( 非周期数据交换) : 仅第一从站会通过 MS1 服务接收和发送数据.当备用从站接收到 MS1 服务时, 给出错误响应. MS2( 非周期数据交换) : 第一从站和备用从站 都可以接收 MS2 服务.一旦一个从站接口接收到 MS2 服务提供的数据, 将通过冗余通道传递给另一 个从站接口. ・

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2011 年第

6 期 工业仪表与自动化装置 正常情况下, 如果主站支持从站冗余, 那么在检 测到与第一从站之间的通信失效后, 主站会发送一 条命令给备用从站, 由备用从站执行一次冗余切换. 在其他情况如仅第一从站接收线或发送线断开引起 通信失效, 主站也会检测到并发送切换命令给从站. 当然, 对于主站不支持从站冗余的情况, 第一从站也 会监测接收并且在内部看门狗溢出时执行冗余切 换.正常运行时, 第一从站也会检测内部软件及硬 件运行情况, 一旦发现不适合作为第一从站运行的 因素, 将启动冗余切换.