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西门子PLC中的软冗余和硬冗余

一、概念

  软冗余通俗的讲就是软件冗余，软件冗余 (SWR) 是一个软件包，可以应用于对主备系统切换时间要求不高的控制系统中，需要安装

  硬冗余是指物理上的硬件冗余，通过同步模块使两套互为冗余的系统进行实时数据交换、通讯。

  二、 两者的区别

  1、软冗余是通过软件冗余包实现的冗余，软冗余是两个立运行的CPU通过标准的通信接口，如MPI口或者PROFIBUS-DP模块或者以太网模块进行数据的同步，I/O 设备的连接是通过两个冗余 PROFIBUS DP 网络与带有冗余IM 153-2接口模块的ET-200M 站实现。通俗的说就是软冗余实际上就是CPU之间的冗余和DP网络的冗余，主、备系统通过软冗余程序进行数据交换，备份以及故障切换。

  硬冗余是通过同步光缆和同步模块实现的冗余功能，不需要软件包支持。

  2、软冗余主、备系统的CPU型号可以不同，例如一个为300，一个为400；硬冗余主、备系统的CPU型号相同。

  3、软冗余的数据同步是周期性同步；硬冗余数据同步是时间同步。

  3、软冗余中主cpu工作时，备用cpu是暖待机，也就是说当主 CPU 正在处理程序组件时，备用CPU 则跳过这些程序，这样可以防止在两个程序组件中出现不一 致，也就是待机站上的程序一直准备接管程序进行处理。因此软冗余系统中，主、备系统切换时间长，一般为秒级。

  硬冗余的主CPU和备用CPU都处于RUN模式，两个CPU同步地处理用户程序，主站故障后，备用cpu可以立即进行切换，两个 CPU 的处理密切协调，时间为毫秒级。

  4、当dp从站的接口或profibus链路故障，软冗余的主备cpu会进行切换，而硬冗余系统中，从站故障不会出现主、备cpu切换的情况。

  5、软冗余不支持IO冗余，IO冗余只能在硬冗余中实现。

PLC的核心部件——CPU和存储器介绍

PLC的核心部件是CPU和存储器：

（1）中央处理单元（CPU）

中央处理单元（CPU）是PLC 的控制。它按照PLC系统程序赋予的功能，接受并存储从编程器键入的用户程序和数据，检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能检查用户程序的语法错误。当PLC投入运行时，它以扫描的方式接受现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区, 然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算术运算等任务。并将逻辑或算术运算等结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕以后，后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行为止。

（2）存储器

与微型计算机一样，除了硬件以外，还有软件。才能构成一台完整的PLC。PLC的软件分为两部分: 系统软件和应用软件。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

PLC存储空间的分配：虽然大、中、小型 PLC的CPU的大可寻址存储空间各不相同，但是根据PLC的工作原理， 其存储空间一般包括以下三个区域：系统程序存储区，系统RAM存储区（包括I/O映象区和系统软设备等）和用户程序存储区。