摘要：研究了西门子可编程控制器(PLC)软冗余系统的软硬件组成及实现原理。典型的PLC软冗余系统由主/备的CPU、电源、I/O模块和总线等组成。一旦发生故障，备CPU接替主CPU工作，保证系统正常运行。分析了PLC软冗余系统在主CPU、电源、I/()模块和Profibus总线等分别发生故障情况下，不同故障发生时刻引发的软件中断和主备切换过程，得出了相应的主/备切换时间极限值的估算公式。分析了PI.C软冗余系统的数据同步过程，得出了数据同步时间的估算公式。通过分析可知，PLC软冗余系统的主备切换时间和数据同
在工业自动化系统中，为了使系统长期稳定可靠地运行，大量选用可编程逻辑控制器(PLC)作为控制器，甚至在此基础上组建冗余系统进一步提高系统的可靠性。冗余的分类方式很多。目前，采用的PLC冗余方式分为2种，即软冗余和硬亢余。
西门子公司在这2方面均给出了解决方案。基于S7—400H的硬冗余的可靠性高，但构建系统成本也较高。而基于S7—300或S7—400的软冗余是一种综合考虑提高可靠性和降低成本的折中方案。
目前，软冗余系统已经在污水处理、冶金、化工等控制工程中得到了普遍应用。但目前对于软冗余的性能，仍缺乏系统的研究。文中首先叙述西门子PLC软冗余系统的实现原理，然后重点分析主备切换时间和数据同步时间，以便为类似控制系统设计提供参考依据。
l软冗余实现原理
典型的PLC软冗余系统组成案例如图1所示。
在系统运行时2个CPU均启动，但只有主CPU执行控制命令，备用CPU检测主CPU状态，时刻准备接替主CPU继续工作。与主CPU通信的IMl 53—2模块处于激活状态使主CPU能访问I/0模块。当系统发生特定故障时，系统可以实现主备切换，备站接替主站继续运行。这些故障包括：主机架电源、背板总线等故障;CPU故障;Profibus现场总线网络故障;ET200M站的通信接口模块IMl53故障。
PLC软冗余系统要实现软冗余功能，需要存程序中调用冗余软件包的功能模块，其主要包括：初始化冗余系统运行参数的FCl00模块;故障诊断、主备切换的FCl02模块;发送/接收数据的FBl03模块;调用FBl03进行数据同步、分析系统状态的FBl01模块。带有冗余功能的程序结构见图2。
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