雙機(jī)冗余系統(tǒng)

系統(tǒng)概述

雙機(jī)冗余系統(tǒng)通常包括幾個(gè)層次，即：硬件冗余、操作系統(tǒng)冗余、應(yīng)用系統(tǒng)冗余。我們的解決方案指的是應(yīng)用系統(tǒng)冗余，具體說(shuō)就是控制系統(tǒng)軟件的冗余。而控制系統(tǒng)軟件的冗余又包含兩個(gè)方面的內(nèi)容，即驅(qū)動(dòng)程序的冗余和SCADA軟件的冗余。
驅(qū)動(dòng)程序的冗余主要是指驅(qū)動(dòng)程序的熱備方式。熱備方式通常包括驅(qū)動(dòng)程序的兩種掃描方式，即兩個(gè)驅(qū)動(dòng)程序同時(shí)掃描同時(shí)接收或者只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行掃描。通常情況下，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)程序同時(shí)掃描同時(shí)接收是不被采用的，主要是因?yàn)轵?qū)動(dòng)程序和控制設(shè)備之間信道的限制，還有就是很難保證上行、下行數(shù)據(jù)的同步。所以我們建議采用第二種掃描方式，這樣就必須在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)程序之間建立主備關(guān)系。任意時(shí)刻個(gè)只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行掃描，也就是主驅(qū)動(dòng)程序，而備驅(qū)動(dòng)程序只進(jìn)行接收，這樣即可以保證上行掃描數(shù)據(jù)的一致性，也可以保證下行控制數(shù)據(jù)的唯一性。
SCADA軟件的冗余主要包括：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步、歷史數(shù)據(jù)同步、報(bào)警同步、控制輸出的唯一性等幾個(gè)方面。也就是說(shuō)主SCADA是監(jiān)視和控制的唯一的數(shù)據(jù)源，網(wǎng)絡(luò)上所有的MMI（人機(jī)界面工作站）都必須通過(guò)主SCADA進(jìn)行監(jiān)視和控制；備SCADA必須保證同主SCADA的數(shù)據(jù)同步。這里實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的同步主要依靠驅(qū)動(dòng)程序數(shù)據(jù)的同步來(lái)實(shí)現(xiàn)；歷史數(shù)據(jù)的同步，可以通過(guò)建立獨(dú)立的歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)在SCADA節(jié)點(diǎn)上建立歷史數(shù)據(jù)恢復(fù)的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)有的組態(tài)軟件大多不具備這些功能，因此SCADA冗余的實(shí)現(xiàn)除了依賴組態(tài)軟件本身提供的功能外，還有額外的工作要做。
驅(qū)動(dòng)程序有主備，SCADA軟件有主備，都存在切換的問(wèn)題；但是驅(qū)動(dòng)程序的切換和SCADA軟件的切換必須同步，否則數(shù)據(jù)的唯一性和可靠性沒(méi)有任何保障。所以驅(qū)動(dòng)程序和SCADA軟件之間必須建立聯(lián)系，用來(lái)協(xié)調(diào)各自的狀態(tài)，保證不出現(xiàn)混亂。只有這樣才能實(shí)現(xiàn)比較完善的雙機(jī)冗余。

系統(tǒng)實(shí)例

項(xiàng)目名稱： 自來(lái)水廠SCADA冗余系統(tǒng)
系統(tǒng)組成 ： Gateway：Motorola MDLC Gateway
RTU：Motorola MOSCAD RTU
通訊方式：無(wú)線
操作系統(tǒng)：MS WINDOWS2000 SERVER/PROFESIONAL
SCADA 軟件：IFIX
MMI工作站軟件：IFIX
SCADA 冗余軟件：DUALSCADA
冗余驅(qū)動(dòng)程序：OPC SERVER FOR MGT
功能簡(jiǎn)介 ： 主OPC SERVER FOR MGT負(fù)責(zé)通過(guò)Motorola MDLC Gateway 掃描無(wú)線連接的RTU，備OPC SERVER FOR MGT并不對(duì)RTU發(fā)送掃描命令，只是主驅(qū)動(dòng)程序同步接收RTU上傳的數(shù)據(jù)。同樣數(shù)據(jù)控制輸出由主驅(qū)動(dòng)程序完成，數(shù)據(jù)控制輸出不會(huì)發(fā)送到備驅(qū)動(dòng)程序，即使發(fā)送到備驅(qū)動(dòng)程序，也不會(huì)被執(zhí)行。
SCADA 冗余軟件DUALSCADA負(fù)責(zé)設(shè)置SCADA軟件的主備狀態(tài)和驅(qū)動(dòng)程序的主備狀態(tài)，保證主SCADA和主驅(qū)動(dòng)程序在同一SCADA節(jié)點(diǎn)上是一致的；避免出現(xiàn)同一SCADA節(jié)點(diǎn)上出現(xiàn)SCADA軟件狀態(tài)和驅(qū)動(dòng)程序狀態(tài)不一致的情況。冗余軟件DUALSCADA還會(huì)保證MMI工作站的數(shù)據(jù)顯示和控制輸出，都是從主SCADA和主驅(qū)動(dòng)程序來(lái)執(zhí)行；SCADA主備狀態(tài)切換后，MMI工作站所連接的SCADA節(jié)點(diǎn)以會(huì)同步進(jìn)行切換。
SCADA的主備切換和驅(qū)動(dòng)程序的主備切換都是由DUALSCADA冗余軟件來(lái)管理實(shí)現(xiàn)的。DUALSCADA冗余軟件在主備SCADA之間傳遞信息，DUALSCADA冗余軟件與驅(qū)動(dòng)程序之間也在傳遞信息；這樣DUALSCADA冗余軟件就可以對(duì)切換條件作出判斷；這些信息內(nèi)容包括：Motorola MDLC Gateway 與 RTU之間通訊狀態(tài)/質(zhì)量、驅(qū)動(dòng)程序與 Motorola MDLC Gateway之間的通訊狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)程序與IFIX的連接狀態(tài)以及主備SCADA之間的連接狀態(tài)和運(yùn)行狀態(tài)等等。

原理圖如下：