Một kỹ sư quy trình đang xác định hệ thống điều khiển cho lò phản ứng hóa học liên tục. Lò phản ứng không thể ngừng hoạt động mà không làm mất toàn bộ lô sản phẩm và một lô có giá trị hơn toàn bộ hệ thống PLC. Kỹ sư chỉ định PLC ABB có dự phòng CPU. Nhưng khi đơn đặt hàng được xem xét, một câu hỏi được đặt ra: sự dư thừa thực sự có ý nghĩa gì trong thực tế? CPU phụ có ở trạng thái chờ cho đến khi CPU chính bị lỗi không? Việc chuyển đổi diễn ra nhanh như thế nào? Và điều gì xảy ra với đầu ra trong quá trình chuyển đổi? Đây không phải là những câu hỏi học thuật. Các câu trả lời xác định liệu sự dư thừa là có thật hay chỉ đơn thuần là một thuật ngữ tiếp thị. trong mộtPLC ABBhệ thống, dự phòng CPU là một kiến trúc kỹ thuật cụ thể với các cơ chế đồng bộ hóa, thời gian chuyển đổi và chế độ lỗi được xác định. Hiểu kiến trúc này là điều cần thiết đối với những người mua đang trả phí để có được tính sẵn có.
Hướng dẫn này được viết dành cho các kỹ sư thu mua và nhà tích hợp hệ thống, những người cần đánh giá khả năng dự phòng PLC của ABB cho các ứng dụng quan trọng. Chúng tôi sẽ giải thích kiến trúc sơ cấp/thứ cấp, quy trình đồng bộ hóa, cơ chế chuyển đổi và xử lý I/O trong quá trình chuyển đổi. Chúng tôi cũng sẽ đề cập đến các tiêu chí đánh giá nhà cung cấp và các thông số sản phẩm từ nhà máy của chúng tôi tại Yueyang Tongtu E-commerce Co., Ltd. Cho dù bạn đang chỉ định một hệ thống mới hay nâng cấp hệ thống hiện có, hướng dẫn này sẽ giúp bạn hiểu tính năng dự phòng CPU thực sự mang lại điều gì trong hệ thống PLC ABB.
Dự phòng CPU trong hệ thống PLC ABB có nghĩa là hai mô-đun CPU được cấu hình để hoạt động song song, với một mô-đun được chỉ định là mô-đun chính và mô-đun còn lại là phụ. CPU chính là bộ điều khiển hoạt động. Nó thực thi chương trình ứng dụng, ghi dữ liệu vào các mô-đun I/O và giao tiếp với hệ thống giám sát. CPU thứ cấp không ở trạng thái rảnh. Nó cũng thực thi chương trình ứng dụng và đọc I/O, nhưng nó không ghi vào đầu ra. Nó nhận dữ liệu đồng bộ hóa từ thiết bị chính để trạng thái bên trong của nó khớp với trạng thái của thiết bị chính. Nếu CPU chính bị lỗi, CPU phụ sẽ đảm nhận vai trò chính và bắt đầu ghi vào I/O. Kiến trúc này được gọi là chế độ chờ nóng. Cả hai CPU đều đang chạy; thứ cấp sẵn sàng tiếp quản bất cứ lúc nào[ dẫn: 1] [trích dẫn: 3].
Điểm khác biệt chính giữa dự phòng và sao lưu đơn giản là CPU phụ được đồng bộ hóa liên tục. Nó không phải là một thiết bị dự phòng lạnh mà phải được cấp nguồn và nạp chương trình khi xảy ra lỗi. Nó là một hệ thống đang chạy đã biết trạng thái hiện tại của quy trình. Điều này có nghĩa là việc chuyển đổi có thể diễn ra mà không cần khởi động lại hoàn toàn và quá trình có thể tiếp tục với sự gián đoạn tối thiểu. Bảng dưới đây tóm tắt các đặc điểm chính của dự phòng CPU ABB.
| đặc trưng | Dự phòng CPU ABB |
| Ngành kiến trúc | Chế độ chờ nóng (cả hai CPU đều chạy) |
| Vai trò CPU chính | Thực thi chương trình, đọc I/O, ghi kết quả đầu ra |
| Vai trò CPU phụ | Thực thi chương trình, đọc I/O, nhận dữ liệu đồng bộ |
| Đồng bộ hóa | Truyền liên tục dữ liệu quan trọng từ sơ cấp sang thứ cấp |
| Kích hoạt chuyển đổi | Lỗi CPU chính, mất điện hoặc lỗi giao tiếp |
| Thời gian chuyển đổi | Thông thường trong phạm vi mili giây (phụ thuộc vào ứng dụng) |
| Xử lý I/O trong quá trình chuyển đổi | Đầu ra giữ trạng thái cuối cùng; đầu vào tiếp tục được đọc |
TạiCông ty TNHH Thương mại điện tử Yueyang Tongtu, nhà máy của chúng tôi cung cấp các hệ thống PLC ABB được cấu hình để dự phòng. Chúng tôi làm việc với khách hàng của mình để chỉ định mức dự phòng phù hợp cho ứng dụng của họ, từ dự phòng CPU đơn giản đến các hệ thống dự phòng hoàn toàn với mạng truyền thông và I/O dự phòng. Đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi có thể hỗ trợ quá trình lựa chọn và cung cấp sơ đồ kiến trúc hệ thống chi tiết.
Sự đồng bộ giữa CPU sơ cấp và thứ cấp là cơ chế giúp cho việc dự phòng hoạt động. Nếu không đồng bộ hóa, CPU phụ sẽ lỗi thời khi tiếp quản và quá trình sẽ bị gián đoạn. Hệ thống PLC của ABB sử dụng kết nối đồng bộ hóa chuyên dụng giữa hai CPU. Kết nối này tách biệt với mạng điều khiển và mạng I/O, đảm bảo quá trình đồng bộ hóa vẫn tiếp tục ngay cả khi có lỗi mạng. Dữ liệu đồng bộ hóa bao gồm các biến nội bộ quan trọng của ứng dụng: trạng thái của bộ hẹn giờ và bộ đếm, giá trị của điểm đặt và biến điều khiển cũng như dữ liệu lịch sử cần thiết để truyền không bị va chạm. CPU phụ nhận dữ liệu này liên tục, do đó trạng thái của nó khớp với trạng thái của CPU chính trong một chu kỳ quét[trích dẫn:3].
Kết nối đồng bộ cũng mang theo tín hiệu nhịp tim. Cả hai CPU đều theo dõi tín hiệu này để xác nhận rằng CPU kia còn hoạt động. Nếu CPU phụ ngừng nhận nhịp tim từ CPU chính, nó sẽ hiểu đây là lỗi chính và bắt đầu chuyển đổi. Trong một số hệ thống ABB, kết nối độc lập thứ hai được sử dụng để phân biệt giữa lỗi liên kết đồng bộ hóa và lỗi CPU. Điều này ngăn chặn tình huống cáp đồng bộ bị hỏng khiến cả hai CPU cố gắng trở thành chính đồng thời. Bảng dưới đây tóm tắt kiến trúc đồng bộ hóa.
| Yếu tố | Chức năng | Tầm quan trọng |
| Liên kết đồng bộ hóa | Chuyển dữ liệu ứng dụng quan trọng từ chính sang phụ | Đảm bảo thứ cấp sẵn sàng tiếp quản mà không mất dữ liệu |
| Tín hiệu nhịp tim | Xác nhận rằng CPU còn lại vẫn hoạt động và hoạt động | Cho phép phát hiện nhanh lỗi chính |
| Đường dẫn đồng bộ độc lập | Kết nối vật lý riêng biệt để đồng bộ dữ liệu | Ngăn chặn lỗi mạng làm gián đoạn quá trình đồng bộ hóa |
| Giám sát liên kết | Phát hiện lỗi liên kết đồng bộ hóa và lỗi CPU | Ngăn chặn xung đột kép chính |
Tại nhà máy của chúng tôi, chúng tôi cung cấp cho hệ thống PLC ABB phần cứng và cấu hình đồng bộ hóa chính xác cho từng ứng dụng. Chúng tôi có thể cung cấp cáp đồng bộ, mô-đun giao tiếp và hướng dẫn cấu hình cần thiết để thiết lập khả năng dự phòng đáng tin cậy. Mục tiêu của chúng tôi là đảm bảo rằng CPU phụ luôn sẵn sàng nắm quyền kiểm soát.
Hoạt động của I/O trong quá trình chuyển đổi là một yếu tố quan trọng trong việc xác định liệu phần dự phòng có thực sự trơn tru hay không. Khi CPU chính bị lỗi và CPU thứ cấp tiếp quản, sẽ có một khoảng thời gian ngắn trong đó cả CPU đều không tích cực ghi vào đầu ra. Hoạt động của các đầu ra trong giai đoạn này phụ thuộc vào hệ thống I/O và cấu hình. Trong hệ thống ABB AC 800M có I/O dự phòng, các mô-đun đầu ra trong cặp dự phòng đều hoạt động và cả hai đều nhận cùng giá trị từ bộ điều khiển. Điều này có nghĩa là nếu một mô-đun hoặc một CPU bị lỗi thì mô-đun còn lại sẽ tiếp tục điều khiển các đầu ra mà không bị gián đoạn[cite:2][cite:9]. Đối với I/O không dự phòng, đầu ra thường giữ trạng thái cuối cùng trong quá trình chuyển đổi. Thời gian chuyển đổi đủ ngắn để hầu hết các tiến trình không nhận thấy sự gián đoạn. Bảng dưới đây tóm tắt hành vi I/O trong quá trình chuyển đổi.
| Cấu hình I/O | Hành vi trong quá trình chuyển đổi | Tác động của quá trình |
| I/O dự phòng (cả hai mô-đun đều hoạt động) | Kiểm soát không bị gián đoạn; không đóng băng đầu ra | Không có (chuyển giao không va chạm thực sự) |
| I/O không dư thừa | Đầu ra giữ trạng thái cuối cùng | Đóng băng ngắn (mili giây) |
| Mạng truyền thông dự phòng | Lưu lượng chuyển sang mạng thứ cấp | Tối thiểu (chuyển đổi mạng) |
Tại Yueyang Tongtu E-commerce Co., Ltd., chúng tôi giúp khách hàng chỉ định cấu hình I/O phù hợp với yêu cầu dự phòng của họ. Đối với các ứng dụng không thể chịu được bất kỳ sự gián đoạn đầu ra nào, chúng tôi khuyên dùng các mô-đun I/O dự phòng bên cạnh các CPU dự phòng. Đối với các ứng dụng có thể chịu được tình trạng đóng băng trong thời gian ngắn, I/O không dư thừa với CPU dự phòng có thể là đủ. Đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi có thể tư vấn về cấu hình tối ưu cho quy trình của bạn.
Thời gian chuyển đổi trong hệ thống PLC ABB là thời gian từ khi phát hiện lỗi CPU chính đến khi CPU phụ đảm nhận vai trò chính. Thời gian này rất quan trọng đối với các ứng dụng không thể chịu đựng được sự gián đoạn kéo dài. Trong hệ thống ABB AC 800M, thời gian chuyển đổi thường ở phạm vi mili giây, mặc dù giá trị chính xác phụ thuộc vào cấu hình hệ thống và ứng dụng. Quá trình chuyển đổi được kích hoạt bởi một số điều kiện: lỗi phần cứng trong CPU chính, mất điện, hết thời gian chờ của cơ quan giám sát hoặc lỗi giao tiếp khiến CPU chính không thể giao tiếp với I/O. Khi phát hiện một trong những điều kiện này, CPU thứ cấp ngay lập tức đảm nhận vai trò chính và bắt đầu ghi vào đầu ra[cite:1] [trích dẫn:5].
Tốc độ chuyển đổi được xác định bởi cơ chế phát hiện lỗi và trạng thái đồng bộ hóa. Nếu CPU phụ được đồng bộ hóa hoàn toàn, việc tiếp quản có thể diễn ra trong vòng vài mili giây. Nếu quá trình đồng bộ hóa không hiện hành, thiết bị phụ có thể cần phải thực hiện các bước bổ sung trước khi có thể tiếp quản một cách an toàn. Đây là lý do tại sao việc đồng bộ hóa liên tục là điều cần thiết để chuyển đổi nhanh chóng. Bảng dưới đây tóm tắt các yếu tố kích hoạt chuyển đổi và thời gian điển hình.
| Cò súng | Phương pháp phát hiện | Thời gian chuyển đổi điển hình |
| Lỗi phần cứng CPU chính | Cơ quan giám sát, tự chẩn đoán | Mili giây |
| Mất điện CPU chính | Mất nhịp tim | Mili giây |
| Lỗi giao tiếp | Giám sát mạng | Mili giây đến giây (tùy theo lỗi) |
| Chuyển đổi thủ công | Lệnh điều hành | Mili giây |
Tại nhà máy của chúng tôi, chúng tôi cung cấp cho hệ thống PLC ABB các cấu hình dự phòng đã được kiểm tra và xác nhận. Chúng tôi có thể cung cấp tài liệu về hiệu suất chuyển đổi cho hệ thống cụ thể mà bạn đang xem xét. Nhóm kỹ thuật của chúng tôi có thể hỗ trợ cấu hình bộ kích hoạt chuyển đổi và kiểm tra hệ thống để xác minh rằng hệ thống đáp ứng các yêu cầu về tính khả dụng của bạn.
Việc đánh giá một nhà cung cấp hệ thống PLC ABB cho các ứng dụng dự phòng đòi hỏi nhiều điều hơn là kiểm tra xem họ có cung cấp phần cứng hay không. Nhà cung cấp phải có chuyên môn về kiến trúc, cấu hình và thử nghiệm dự phòng. Các tiêu chí chính là khả năng kỹ thuật ứng dụng, kiến thức chuyên môn về cấu hình, hỗ trợ kiểm tra và xác nhận cũng như dịch vụ hậu mãi. Khả năng kỹ thuật ứng dụng có nghĩa là nhà cung cấp có thể phân tích quy trình của bạn và đề xuất mức dự phòng phù hợp. Kiến thức chuyên môn về cấu hình có nghĩa là họ có thể định cấu hình chính xác mối quan hệ chính/phụ, đồng bộ hóa và xử lý I/O. Hỗ trợ kiểm tra và xác nhận có nghĩa là họ có thể chứng minh rằng tính năng dự phòng hoạt động như được chỉ định. Dịch vụ hậu mãi có nghĩa là họ có thể hỗ trợ hệ thống trong suốt vòng đời của nó, bao gồm cả phụ tùng thay thế và khắc phục sự cố. Bảng dưới đây tóm tắt các tiêu chí này.
| Tiêu chí đánh giá | Những gì cần tìm | Tại sao nó quan trọng |
| Kỹ thuật ứng dụng | Kinh nghiệm với các hệ thống dự phòng trong các quy trình tương tự | Đảm bảo mức độ dự phòng phù hợp cho ứng dụng |
| Chuyên môn cấu hình | Kỹ sư ABB được chứng nhận, cấu hình được ghi lại | Đảm bảo dự phòng hoạt động như thiết kế |
| Kiểm tra và xác nhận | Thử nghiệm nghiệm thu tại nhà máy, thử nghiệm chuyển đổi | Xác minh hiệu suất trước khi giao hàng |
| Dịch vụ hậu mãi | Phụ tùng, hỗ trợ kỹ thuật, đào tạo | Đảm bảo độ tin cậy lâu dài |
| Theo dõi hồ sơ | Tài liệu tham khảo từ các dự án dự phòng tương tự | Thể hiện khả năng và độ tin cậy |
Tại Yueyang Tongtu, nhà máy của chúng tôi có nhiều kinh nghiệm về hệ thống PLC ABB cho các ứng dụng quan trọng. Chúng tôi có một đội ngũ kỹ sư được chứng nhận chuyên về cấu hình và thử nghiệm dự phòng. Chúng tôi cung cấp thử nghiệm chấp nhận tại nhà máy bao gồm các lỗi chính được mô phỏng để xác minh việc chuyển đổi. Và chúng tôi cung cấp hỗ trợ sau bán hàng, bao gồm phụ tùng thay thế và hỗ trợ kỹ thuật. Chúng tôi mời bạn đánh giá chúng tôi dựa trên các tiêu chí này và coi chúng tôi là đối tác của bạn cho các ứng dụng dự phòng PLC của ABB.
Bảng sau đây cung cấp các thông số sản phẩm chính cho hệ thống PLC ABB được cấu hình để dự phòng CPU. Các hệ thống này dựa trên dòng bộ điều khiển AC 800M, hỗ trợ dự phòng toàn bộ CPU với hoạt động dự phòng nóng. Nhà máy của chúng tôi có thể cung cấp các hệ thống hoàn chỉnh hoặc các bộ phận riêng lẻ để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của bạn.
| tham số | Đặc điểm kỹ thuật | Ghi chú |
| Gia đình điều khiển | ABB AC 800M | Hỗ trợ dự phòng CPU |
| Loại dự phòng | Chế độ chờ nóng (chính/phụ) | Cả hai CPU chạy song song |
| Mô-đun CPU | Dòng PM86x (có khả năng dự phòng) | Được lựa chọn dựa trên yêu cầu xử lý |
| Đồng bộ hóa | Liên kết đồng bộ chuyên dụng | Tách khỏi mạng điều khiển |
| Thời gian chuyển đổi | Mili giây (phụ thuộc vào ứng dụng) | Đã thử nghiệm và ghi lại |
| Dự phòng I/O | Tùy chọn (cặp dự phòng S800 I/O) | Để chuyển giao không va chạm |
| Dự phòng mạng | RNRP (Giao thức định tuyến mạng dự phòng) | Để sẵn sàng liên lạc |
| Nguồn điện dự phòng | Tùy chọn (nguồn điện dự phòng) | Để có sẵn hệ thống hoàn chỉnh |
| Phần mềm kỹ thuật | Trình tạo điều khiển ABB / 800xA | Để cấu hình và lập trình |
| Chứng chỉ | CE, UL, SIL (tùy theo model) | Được chọn theo yêu cầu ứng dụng |
Tại nhà máy của chúng tôi, chúng tôi cung cấp cho hệ thống PLC ABB cấu hình và các thành phần cần thiết để dự phòng CPU đáng tin cậy. Chúng tôi có thể cung cấp các mô-đun CPU, phần cứng đồng bộ hóa, mô-đun I/O và thiết bị mạng dưới dạng một hệ thống hoàn chỉnh hoặc dưới dạng các thành phần riêng lẻ. Đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi có thể hỗ trợ thiết kế hệ thống và cung cấp tài liệu cần thiết để xác nhận và bảo trì.
Câu hỏi 1: CPU phụ có chạy chương trình giống như CPU chính không?
Trả lời: Có. Trong hệ thống dự phòng nóng PLC PLC của ABB, cả hai CPU đều chạy cùng một chương trình ứng dụng. CPU chính ghi vào đầu ra, trong khi CPU phụ thực thi chương trình nhưng chỉ đọc đầu vào. Thiết bị thứ cấp nhận dữ liệu đồng bộ hóa từ thiết bị chính để trạng thái bên trong của nó khớp với trạng thái của thiết bị chính. Điều này đảm bảo rằng thiết bị phụ có thể tiếp quản ngay lập tức nếu thiết bị chính bị lỗi.
Câu hỏi 2: Điều gì xảy ra nếu liên kết đồng bộ không thành công?
Trả lời: Nếu liên kết đồng bộ bị lỗi, CPU phụ sẽ mất dữ liệu đồng bộ. Trong một số hệ thống ABB, một kết nối giám sát riêng biệt được sử dụng để phân biệt lỗi liên kết đồng bộ với lỗi CPU. Nếu liên kết đồng bộ hóa không thành công nhưng cả hai CPU đều hoạt động tốt thì hệ thống có thể tiếp tục hoạt động với CPU chính một mình và sẽ tạo ra cảnh báo. CPU phụ có thể cần phải được đồng bộ hóa lại trước khi nó có thể hoạt động lại như một bản sao lưu.
Câu hỏi 3: Tôi có thể thêm dự phòng CPU vào hệ thống PLC ABB hiện có không?
Trả lời: Nó phụ thuộc vào hệ thống hiện có. Một số mẫu PLC ABB, chẳng hạn như AC 800M, hỗ trợ thêm mô-đun CPU dự phòng nếu CPU ban đầu có khả năng dự phòng và giá đỡ có không gian cho mô-đun thứ hai. Các mẫu khác có thể không hỗ trợ nâng cấp trường. Bạn nên tham khảo ý kiến của nhà tích hợp hệ thống ABB để xác định xem hệ thống hiện tại của bạn có thể được nâng cấp lên mức dự phòng hay không.
Câu hỏi 4: Làm cách nào để kiểm tra xem tính năng dự phòng có thực sự hoạt động không?
Trả lời: Phương pháp tiêu chuẩn là thực hiện kiểm tra chấp nhận tại nhà máy mô phỏng lỗi CPU chính. Điều này có thể được thực hiện bằng cách ngắt nguồn khỏi CPU chính, dừng nó hoặc ngắt kết nối liên kết truyền thông của nó. Quá trình kiểm tra xác minh rằng CPU phụ sẽ tiếp quản trong khoảng thời gian được chỉ định và các đầu ra hoạt động như mong đợi. Tại Yueyang Tongtu E-commerce Co., Ltd., chúng tôi đưa thử nghiệm chuyển đổi vào như một phần của thử nghiệm chấp nhận tại nhà máy đối với các hệ thống dự phòng.
Câu hỏi 5: Sự khác biệt giữa dự phòng CPU và dự phòng I/O là gì?
Trả lời: Dự phòng CPU sẽ bảo vệ khỏi lỗi bộ điều khiển. Dự phòng I/O bảo vệ khỏi lỗi của các mô-đun đầu vào hoặc đầu ra. Một hệ thống có thể có dự phòng CPU mà không cần dự phòng I/O. Trong trường hợp đó, nếu mô-đun I/O bị lỗi, quá trình vẫn có thể bị ảnh hưởng ngay cả khi CPU vẫn hoạt động bình thường. Để có khả năng dự phòng không va chạm thực sự, có thể cần phải có cả dự phòng CPU và I/O. Sự lựa chọn phụ thuộc vào mức độ quan trọng của quá trình và mức độ gián đoạn có thể chấp nhận được.
Dự phòng CPU trong hệ thống PLC ABB là một kiến trúc kỹ thuật cụ thể mang lại tính sẵn sàng cao thông qua hoạt động dự phòng nóng. CPU chính và phụ chạy song song với sự đồng bộ hóa liên tục các dữ liệu quan trọng. Nếu lỗi chính, lỗi thứ cấp sẽ tiếp quản trong vòng một phần nghìn giây và quá trình tiếp tục với sự gián đoạn tối thiểu. Mức độ không va chạm phụ thuộc vào cấu hình I/O: I/O dự phòng cung cấp khả năng điều khiển không bị gián đoạn, trong khi I/O không dự phòng giữ trạng thái cuối cùng trong quá trình chuyển đổi. Đối với người mua, việc hiểu kiến trúc này là điều cần thiết để xác định mức độ dự phòng phù hợp cho ứng dụng của họ. Tại Yueyang Tongtu E-commerce Co., Ltd., nhà máy của chúng tôi có chuyên môn và kinh nghiệm để cung cấp các hệ thống PLC ABB được cấu hình để dự phòng đáng tin cậy. Chúng tôi cung cấp kỹ thuật ứng dụng, cấu hình, thử nghiệm và hỗ trợ sau bán hàng để đảm bảo rằng hệ thống của bạn đáp ứng các yêu cầu về tính khả dụng của bạn.
Cho dù bạn đang chỉ định một hệ thống điều khiển mới cho một quy trình quan trọng hay nâng cấp hệ thống hiện có, chúng tôi mời bạn liên hệ với chúng tôi để thảo luận về các yêu cầu của bạn. Chúng tôi có thể cung cấp các đề xuất về kiến trúc hệ thống, thông số kỹ thuật của sản phẩm và tài liệu thử nghiệm. Cam kết của chúng tôi về chất lượng và sự hài lòng của khách hàng đã giúp chúng tôi trở thành đối tác đáng tin cậy về tự động hóa công nghiệp trên toàn thế giới.
Hãy liên hệ với Công ty TNHH Thương mại điện tử Yueyang Tongtu ngay hôm nayđể thảo luận về các yêu cầu dự phòng PLC ABB của bạn và khám phá cách hệ thống của chúng tôi có thể cung cấp tính khả dụng mà quy trình của bạn yêu cầu.
