引言
随着现代工业自动化的迅速发展，工矿企业对生产设备及控制系统的可靠性要求也越来越高，如何提高系统的可靠性逐渐成为人们共同关注的课题。在工程设计中，采用控制器(CPU)冗余控制技术是提高控制系统可靠性的有效方法和主要措施。CPU冗余控制使得系统在运行时不受局部单一故障的影响，可实现在线维护;同时，故障部件离线修理时也不影响系统正常运行，从而可达到提高系统可靠性和降低失效率的目的。合理的冗余设计将大大提高系统的可靠性，有效避免由于控制系统出现故障而引起的停产或者设备损坏造成的经济损失。因此冗余控制技术的推广应用对提高控制系统的可靠性具有十分重要的意义。
一、冗余控制原理与结构
1.1冗余控制原理
冗余控制一般采用硬件冗余或软件冗余。其中，硬件冗余是指通过热设备或冷备系统硬件实现冗余控所需要的数据同步和主从切换;软件冗余是指通过程序实现数据同步和主从切换。
PLC控制器是面向工业现场过程控制而专门设计的，应用于可靠性要求较高的控制系统中，可以满足大多数控制系统对可靠性的要求，但是在一些要求苛刻的应用中，仍然需要通过其他技术(如冗余技术)进行辅助以提高系统可靠性。为此，许多PLC生产厂家都提出了自己的冗余方案，如Rockwell公司的ControlLogix硬件冗余、西门子S7-300的软冗余和S7-400H的硬冗余等。
PLC控制器在一个工作周期内的主要任务分为系统内务处理器、扫描输入映像表、执行程序和刷新输出映像表等。冗余平台上的一对控制器1#CPU和2#CPU,先上电者为主控制器，后上电者为从控制器。从控制器加电以后，自动完成同步过程;同步后，主CPU中的部分或全部内容实时地交叉加载到从CPU中，加载内容包括在线编程、强置数值、属性和数值改变以及程序执行结果等。
在Contro1Logix冗余系统中，当主控制器执行完相关程序之后，会将所有输出指令的结果输出给从控制。由于Contro1Logix冗余系统所有的I/O设备都连接在控制网ControlNet网络上，所以可通过设置ControlNet网络的“producer/consumer”通信模式，将从控制器设置为“consumer”，于是它就可以与主控制器以同样的地位获得I/O串口的信息，这就确保了主从控制器内部输人、输出映像表的一致性。如果在执行某个任务时，主控制器出现了故障，从控制器便会立即自动接替主控制器，重新执行出现故障时的那段任务。此刻，从控制器使用的输出映像表数据来自于主控制器上一个工作周期的执行结果。但是，如果在用户将编人的程序下载到控制器之前发生切换，则该次编辑无效，这样就防止了由于错误的在线编程可能造成的主从控制器故障，保证了系统的安全性。由此可见，在冗余热备系统的切换过程中，不会出现数据的丢失和突变现象，实现了系统的无扰动切换。
1.2冗余控制系统结构
ControlLogix系统硬件冗余配置结构如图1所示。
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