雙機(jī)熱備份伺服系統(tǒng)的設(shè)計

　　摘要：將雙機(jī)熱備份原理用于伺服驅(qū)動系統(tǒng)，組成一個具有雙套控制單元、雙套變頻器、雙套電機(jī)的驅(qū)動控制系統(tǒng)。

　　系統(tǒng)介紹

　　伺服驅(qū)動系統(tǒng)如果要求全天侯連續(xù)不間斷工作，對控制系統(tǒng)的可靠性要求很高，不但要求設(shè)備采用高可靠的元器件，還要有科學(xué)穩(wěn)定的系統(tǒng)架構(gòu)。雙機(jī)熱備份系統(tǒng)是一種能夠有效保證高可靠性的系統(tǒng)組織架構(gòu)。

　　所謂雙機(jī)熱備份系統(tǒng)就是整個系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)采用雙套設(shè)備，用兩個相同的設(shè)備組織成為一個系統(tǒng)，每套設(shè)備既能夠單獨(dú)工作，也能夠同時工作，任何一套設(shè)備出現(xiàn)故障，另外一套能夠正常工作保證系統(tǒng)不間斷工作。本系統(tǒng)的雙套冗余結(jié)構(gòu)所有的設(shè)備單元都是雙套的，包括2個PCC，2個變頻器，2個電機(jī)，即是組成系統(tǒng)的所有單元都是雙套冗余的。這種雙套冗余的熱備份系統(tǒng)能夠大大提高驅(qū)動控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

　　我們采用的是奧地利貝加萊公司的PCC作為控制部分來實(shí)現(xiàn)雙機(jī)冗余設(shè)計的控制單元。PCC被稱為可編程計算機(jī)控制器(Programmable Computer Controller，簡稱PCC)，是集計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動控制技術(shù)為一體的新型工業(yè)控制裝置。

　　雙系統(tǒng)組成原理

　　雙機(jī)熱備份系統(tǒng)并非兩個系統(tǒng)簡單的拼湊，是需要在硬件和軟件都要作出合理設(shè)計規(guī)劃的系統(tǒng)組合。

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

　　在硬件上PCCA與PCCB要有個握手連接，在軟件上有個身份判斷，作為通知對方本設(shè)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(xù)不斷的發(fā)送一個信號給備PCC，表明自己的身份，一旦備PCC收不到這個信號，那么就判斷主PCC出現(xiàn)故障了，自己就承擔(dān)起主控身份，就啟動所有的工作程序。

　　系統(tǒng)工作時，雙套冗余系統(tǒng)的1個PCC，1個變頻器和1個電機(jī)在工作，另外1個PCC，1個變頻器和1個電機(jī)處于熱備份狀態(tài)。熱備份狀態(tài)就是機(jī)器已經(jīng)啟動但未執(zhí)行任務(wù)，能夠根據(jù)指令隨時啟用工作。系統(tǒng)在正常工作時出現(xiàn)故障，另外一個設(shè)備能夠自動啟動代替故障設(shè)備，保證系統(tǒng)工作不中斷。

　　在PCC中有RS232、網(wǎng)絡(luò)TCP/IP、CAN總線通訊口，雙套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互相冗余，必須保證兩套系統(tǒng)能夠互相切換，一個設(shè)備故障時系統(tǒng)能夠自動無縫切換到另外一個處于備份的設(shè)備使之工作。而且處于備份狀態(tài)的控制系統(tǒng)所接收的數(shù)據(jù)要和主機(jī)實(shí)時保持一致，兩套系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊實(shí)時同步。