冗余其實(shí)是一個(gè)很寬泛的技術(shù)概念，而不是大家理解中的技術(shù)方法，冗余原始概念是重復(fù)配置系統(tǒng)的一些部件,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),冗余配置的部件介入并承擔(dān)故障部件的工作,由此減少系統(tǒng)的故障時(shí)間。冗余按類型分為主動(dòng)和被動(dòng)形式，所謂主動(dòng)和被動(dòng)主要是主從切換的能動(dòng)性上來(lái)分析，主動(dòng)冗余是可以主動(dòng)切換，就是可以隨時(shí)自行切換;被動(dòng)冗余是指當(dāng)正在運(yùn)行的變頻器組件壞掉或者不正常的時(shí)候才會(huì)切換到備用組件，其中也包括用戶手動(dòng)或者用戶程序切換方式，按照功能來(lái)分又分成Hot standby、Warm standby 和 Cold standby。
1、Cold standby
冷備用，其實(shí)說(shuō)白了就是backup，他是通過(guò)備份所有正常運(yùn)行的組件放在一旁或者倉(cāng)庫(kù)里，等運(yùn)行的組件壞了以后更換新的組件來(lái)完成系統(tǒng)的正常運(yùn)行，這個(gè)冗余時(shí)間和更換時(shí)間息息相關(guān)。這種冷備用方式很少去關(guān)注響應(yīng)時(shí)間，并且需要運(yùn)維人員干預(yù)操作。舉個(gè)例子，一套PLC運(yùn)行系統(tǒng)，在做備件時(shí)做了完全的配置備件，當(dāng)PLC控制柜系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)因?yàn)橐雇砝纂姲l(fā)現(xiàn)有一塊AI卡件燒毀了，運(yùn)維人員馬上把系統(tǒng)斷電，然后更換卡件，在上電運(yùn)行，這就是一個(gè)完整的cold standby的過(guò)程，至于其中耽誤的時(shí)間，只能視運(yùn)維人員的對(duì)系統(tǒng)的熟練程度而定并且必須被動(dòng)接受。
2、Warm standby
溫備用，是兩套完全一樣的配置組件，一個(gè)正常運(yùn)行被視為主，另一個(gè)帶機(jī)并不運(yùn)行備用被視為從，每隔一段時(shí)間，主從的內(nèi)容相互交換一次，當(dāng)運(yùn)行組件出現(xiàn)故障，備用組件才會(huì)運(yùn)行承擔(dān)工作。舉個(gè)例子，西門子的300軟冗余系統(tǒng)，兩臺(tái)微處理器的冗余方式就是溫備，主處理器控制系統(tǒng)的輸入和輸出(I / O)，而備用處理器上電和主處理器停止控制過(guò)程中的等待時(shí)間。當(dāng)發(fā)生這種情況，備用處理器承擔(dān)的I / O控制，并采取指定的主處理器，處理器允許脫機(jī)成為次要處理器，并可以在不犧牲過(guò)程控制維護(hù)。
在正常操作中，主處理器提供定期更新的備用處理器。這些更新通常發(fā)生在每個(gè)程序掃描結(jié)束，并可能在任何時(shí)間只涉及了部分?jǐn)?shù)據(jù)。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)換發(fā)生時(shí)，備用處理器可以工作過(guò)的數(shù)據(jù)不完整，因?yàn)樗赡軙?huì)采取一些備用處理器程序掃描追上來(lái)這里的主要是前轉(zhuǎn)換。這可能有助于在轉(zhuǎn)換過(guò)程中顛簸。
從硬件的角度來(lái)看，溫，熱冗余系統(tǒng)幾乎相同，所以很容易混淆。
3、Hot standby
熱備用，是兩套完全一樣的組件，全部都是上電并運(yùn)行的狀態(tài)，兩個(gè)組件同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，只是主組件擔(dān)任輸出控制任務(wù)，兩個(gè)組件實(shí)時(shí)交互，當(dāng)主從切換的時(shí)候必須完成無(wú)擾動(dòng)切換。而且熱備組件系統(tǒng)是隨時(shí)切換同時(shí)檢測(cè)組件狀態(tài)并報(bào)告。
熱備系統(tǒng)即使在一瞬間也不能讓系統(tǒng)go down，當(dāng)主從切換的時(shí)候，需要完成系統(tǒng)通訊消息和數(shù)據(jù)更新以及堆棧的同步，從而苛刻實(shí)現(xiàn)程序執(zhí)行的速度和堆棧段內(nèi)容都是一致的，為了確保熱備系統(tǒng)的操作正確性，全部數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)主從交互，其交互方法有兩種，第一種就是常規(guī)的掃描和傳輸方法，這種技術(shù)早期被施耐德的PLC廣泛使用，首先先是在程序掃描結(jié)束后傳輸所改變的內(nèi)容，首先程序掃描時(shí)間是程序執(zhí)行和傳輸?shù)臅r(shí)間組合，這也就是PLC的執(zhí)行周期為什么有時(shí)間周期定義之說(shuō)了，這樣就不是每次把PLC內(nèi)全部程序進(jìn)行交互，減少同步任務(wù)復(fù)合，但當(dāng)從plc內(nèi)沒有程序的時(shí)候，主plc會(huì)把全部?jī)?nèi)容同步過(guò)去，但這個(gè)過(guò)程只是上電或者首次運(yùn)行時(shí)候做一次比較。這種熱備方式是一種經(jīng)典和準(zhǔn)確的熱備方法，并且這種方法延續(xù)至今。
第二種方法就是異步傳輸方法，在異步傳輸，主系統(tǒng)中在其電路有兩個(gè)獨(dú)立的微處理器。第一個(gè)微處理器執(zhí)行程序。在執(zhí)行結(jié)束，所有數(shù)據(jù)被傳遞給第二個(gè)微處理器。這第二個(gè)微處理器處理所有的傳輸任務(wù)，而第一個(gè)微處理器執(zhí)行下一個(gè)程序掃描。因此，一個(gè)微處理器是執(zhí)行，而另一種是傳輸?shù)絺溆锰幚砥鞯臄?shù)據(jù)。 由于這種從主處理器輔助處理器的數(shù)據(jù)傳輸是異步的程序掃描，它隨時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸，而不會(huì)影響程序執(zhí)行和系統(tǒng)負(fù)荷。這種熱備異步傳輸?shù)姆绞绞茿B的Contrologix一項(xiàng)技術(shù)，他的冗余配置中主從系統(tǒng)各有三個(gè)CPU，第一個(gè)就是執(zhí)行程序的CPU，第二個(gè)就是起到數(shù)據(jù)總線的背板CPU，第三個(gè)就是同步模塊RM的CPU，所以他的任務(wù)被分配在多個(gè)CPU當(dāng)中。
最后還是要說(shuō)一下，其實(shí)大家理解中的冗余技術(shù)其實(shí)就是熱備的方法，因?yàn)閭鹘y(tǒng)DCS進(jìn)入大家視野比較早，DCS廠家把冗余概念做到了極致，它把兩套物理硬件在邏輯上封裝成為一個(gè)獨(dú)立體，所以造成很多技術(shù)人員認(rèn)為只有物理上兩個(gè)組件但在邏輯上是一個(gè)組件被稱為冗余，邏輯上是兩個(gè)組件的叫做熱備。
