1、CPU熱備冗余系統在萊蕪九羊鐵廠1280m3高爐的應用(圖文)論文導讀：由于歷年來九羊鐵廠環境惡劣等諸多因素，本座高爐的PLC設計要求采用冗余熱備，以防止因CPU故障造成的高爐修風或停產。因此，九羊鐵廠1280m3高爐的PLC設計采用施耐德熱備冗余CPU67160。本文著重介紹了施耐德熱備冗余CPU67160以及圖爾克現場總線設備的冗余在萊蕪九羊鐵廠1280m3高爐中的應用情況。關鍵詞：施耐德，熱備冗余，CPU 萊蕪九羊鐵廠1280m3高爐于2008年7月投產，是九羊鐵廠第一座1000立方米以上的高爐。由于歷年來九羊鐵廠環境惡劣等諸多因素，本座高爐的PLC設計要求采用冗余熱備，以防止

2、因CPU故障造成的高爐修風或停產。因此，九羊鐵廠1280m3高爐的PLC設計采用施耐德熱備冗余CPU67160。本文著重介紹了施耐德熱備冗余CPU67160以及圖爾克現場總線設備的冗余在萊蕪九羊鐵廠1280m3高爐中的應用情況。1 工程概況萊蕪九羊鐵廠1280m3高爐設計共分熱風爐、爐頂本體、礦槽及軟水四部分，其中，熱風爐、爐頂本體及礦槽三系統采用施耐德熱備冗余CPU67160。因為本高爐設計要求，部分模擬量信號采用圖爾克現場總線，所以，PLC系統中加裝施耐德與圖爾克總線通訊模塊PTQPDPMV1模塊2塊，以便于總線設備的冗余。以下采用九羊鐵廠1280高爐熱風爐系統舉例。硬件配置：2塊6槽背板

3、140XBP00600分別為主、備背板。PLC主背板設備：CPS11420、CPU67160、140NOE77101、140CRP93200、PTQPDPMV1。PLC備背板設備：CPS11420、CPU67160、140NOE77101、140CRP93200、PTQPDPMV1。2 施耐德Quantum-PLC的性能特點（1）世界上第一個通用自動化平臺，具有強大的處理能力，可滿足大部分離散和過程控制。（2）提供了IEC要求的全部5種編程方式：LD、FBD、SFC、IL、ST，將傳統DCS與PLC的優勢完美地結合于一體。（3）滿足用戶對自動化產品高性能、簡單化、模塊化、開放性和低價位的要求。

4、（4）CPU單元可選586控制器，單機支持超過300個回路和65000點I/O，背板總線速率高達80兆。（5）可靠性高，所有I/O模塊均可帶電熱插拔。（6）提供防爆的本質安全型模塊和符合美國軍標的表面涂敷涂層模板，能有效抵抗酸堿環境腐蝕，輸出模塊提供故障狀態預設置功能。（7）具有本地I/O、遠程I/O和分布式I/O三種I/O方式。（8）提供10/100M自適應TCP/IP以太網接口模塊，支持光纖雙環冗余。同時支持通用的網絡設備，如:CISCO、Dlink、3COM、Hyes等。（9）提供多種控制系統和儀表系統的接口模塊，如：Profibus-DP、Interbus、ASCII、Lonworks

5、、HART等接口模塊。3 施耐德冗余CPU67160施耐德PLC雙機熱備系統與Unity Pro軟件相兼容，并通過QuantumCPU提供關鍵過程應用所需要的高度可用性。系統結構的中心部分是兩個Quantum PLC機架，即通常意義下的主機和備機。它們的硬件配置必須相同，每個本地機架上的安裝的模塊必須一致。每個機架配置的核心部件是140CPU67160處理器，專門設計用于UnityPro軟件下的雙機熱備架構。該處理器是一個雙槽模塊，同時包含中央處理單元和一個冗余協處理器。主PLC執行應用程序并且控制輸入輸出(I/O)。備PLC駐留在后臺，必要的時候取代主PLC。備機和主機之間通過一個集成在CP

6、U當中的高速光纖鏈路(100Mbps)相連接。此光纖鏈路(62.5/125多模光纖)可以擴展2公里遠，中間無需任何附件設備。“備用”PLC當中的用戶應用程序數據正是通過此光纖鏈路被周期性地更新。在“主”PLC意外發生故障時，備用系統自動切換，由備用PLC使用最新的數據內容執行應用程序并更新I/O。一旦系統發生切換，備用PLC 就將變為“主”PLC。在發生故障的PLC修復并重新連接到系統當中時，它將承擔備用PLC 的角色。使用Unity Pro軟件的雙機熱備系統能夠實現主備機之間平穩、無縫的切換。切換對于過程而言是透明的，系統對過程的監控不會中斷，并且不會因為發生硬件故障而受到不利影響。使用Un

7、ity Pro的雙機熱備系統因此能夠減少停機時間，同而提高生產效率。4 CPU冗余系統的搭建九羊鐵廠1280高爐PLC采用CPU設備冗余，后帶RIO分站的配置形式。PLC主站為2塊6槽背板，背板上的配置相同，分別為CPS11420、CPU67160、140NOE77101、140CRP93200、PTQPDPMV1，2塊CPU67160采用熱備光纖連接。后帶2個施耐德PLC從站(如圖)，PLC分站內為開關量控制信號。PTQPDPMV1模塊用于施耐德CPU與圖爾克總線設備的連接，圖爾克總線設備采集現場模擬量信號。圖1：施耐德PLC的CPU冗余配置5 圖爾克總線設備冗余的配置圖爾克總線設備冗余的實

8、現，需要在編程軟件UNITY中設置一段程序，在PTQ出現問題的時候，連鎖UNITYCPU的相關狀態字，使相應的CPU停止工作，切換到備用CP。在UNITY中新建LD程序段，使“PTQPDPMV1HSBY_StatIn”與“PTQPDPMV1HSBY_StatOut”中的“PTQPDPMV1HSBY_StatIn.ModuleStatus_ProfibusCRC32=PTQPDPMV1HSBY_StatOut.ModuleStatus_ProfibusCRC32”和“PTQPDPMV1HSBY_StatIn.ModuleStatus_PTQModuleCRC32=PTQPDPMV1HSBY_StatOut.ModuleStatus_ModuleCRC32”相等即可。6 結束語CPU67160作為施耐德