雙機熱備份伺服系統的設計

　　摘要：將雙機熱備份原理用于伺服驅動(dòng)系統，組成一個(gè)具有雙套控制單元、雙套變頻器、雙套電機的驅動(dòng)控制系統。

　　系統介紹

　　伺服驅動(dòng)系統如果要求全天侯連續不間斷工作，對控制系統的可靠性要求很高，不但要求設備采用高可靠的元器件，還要有科學(xué)穩定的系統架構。雙機熱備份系統是一種能夠有效保證高可靠性的系統組織架構。

　　所謂雙機熱備份系統就是整個(gè)系統的組織結構采用雙套設備，用兩個(gè)相同的設備組織成為一個(gè)系統，每套設備既能夠單獨工作，也能夠同時(shí)工作，任何一套設備出現故障，另外一套能夠正常工作保證系統不間斷工作。本系統的雙套冗余結構所有的設備單元都是雙套的，包括2個(gè)PCC，2個(gè)變頻器，2個(gè)電機，即是組成系統的所有單元都是雙套冗余的。這種雙套冗余的熱備份系統能夠大大提高驅動(dòng)控制系統的可靠性和穩定性。

　　我們采用的是奧地利貝加萊公司的PCC作為控制部分來(lái)實(shí)現雙機冗余設計的控制單元。PCC被稱(chēng)為可編程計算機控制器(Programmable Computer Controller，簡(jiǎn)稱(chēng)PCC)，是集計算機技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)為一體的新型工業(yè)控制裝置。

　　雙系統組成原理

　　雙機熱備份系統并非兩個(gè)系統簡(jiǎn)單的拼湊，是需要在硬件和軟件都要作出合理設計規劃的系統組合。

　　本系統包括兩個(gè)PCC，PCCA和PCCB;兩個(gè)變頻器，變頻器A和變頻器B;一個(gè)觸摸屏;兩個(gè)電機，電機A和電機B等。正常工作時(shí)PCCA、變頻器A、電機A作為主通道工作，PCCB、變頻器B、電機B作為備用通道，系統只用主通道工作，系統中所有的控制指令和數據收發(fā)以及系統工作狀態(tài)的回饋都是集中在主通道，由主通道主導。同時(shí)主通道把數據和系統工作狀態(tài)發(fā)給PCCB，保證PCCB中是數據和各種回饋狀態(tài)與PCCA同步。在PCCA出現故障時(shí)，PCCB能夠正常代替PCCA，起著(zhù)主通道作用。

　　在硬件上PCCA與PCCB要有個(gè)握手連接，在軟件上有個(gè)身份判斷，作為通知對方本設備的身份，是處于主控狀態(tài)還是備份狀態(tài)。處于主控身份的PCC連續不斷的發(fā)送一個(gè)信號給備PCC，表明自己的身份，一旦備PCC收不到這個(gè)信號，那么就判斷主PCC出現故障了，自己就承擔起主控身份，就啟動(dòng)所有的工作程序。

　　系統工作時(shí)，雙套冗余系統的1個(gè)PCC，1個(gè)變頻器和1個(gè)電機在工作，另外1個(gè)PCC，1個(gè)變頻器和1個(gè)電機處于熱備份狀態(tài)。熱備份狀態(tài)就是機器已經(jīng)啟動(dòng)但未執行任務(wù)，能夠根據指令隨時(shí)啟用工作。系統在正常工作時(shí)出現故障，另外一個(gè)設備能夠自動(dòng)啟動(dòng)代替故障設備，保證系統工作不中斷。

　　在PCC中有RS232、網(wǎng)絡(luò )TCP/IP、CAN總線(xiàn)通訊口，雙套系統實(shí)現互相冗余，必須保證兩套系統能夠互相切換，一個(gè)設備故障時(shí)系統能夠自動(dòng)無(wú)縫切換到另外一個(gè)處于備份的設備使之工作。而且處于備份狀態(tài)的控制系統所接收的數據要和主機實(shí)時(shí)保持一致，兩套系統數據通訊實(shí)時(shí)同步。