双机热备份伺服系统的设计

　　摘要：将双机热备份原理用于伺服驱动系统，组成一个具有双套控制单元、双套变频器、双套电机的驱动控制系统。

　　系统介绍

　　伺服驱动系统如果要求全天侯连续不间断工作，对控制系统的可靠性要求很高，不但要求设备采用高可靠的元器件，还要有科学稳定的系统架构。双机热备份系统是一种能够有效保证高可靠性的系统组织架构。

　　所谓双机热备份系统就是整个系统的组织结构采用双套设备，用两个相同的设备组织成为一个系统，每套设备既能够单独工作，也能够同时工作，任何一套设备出现故障，另外一套能够正常工作保证系统不间断工作。本系统的双套冗余结构所有的设备单元都是双套的，包括2个PCC，2个变频器，2个电机，即是组成系统的所有单元都是双套冗余的。这种双套冗余的热备份系统能够大大提高驱动控制系统的可靠性和稳定性。

　　我们采用的是奥地利贝加莱公司的PCC作为控制部分来实现双机冗余设计的控制单元。PCC被称为可编程计算机控制器(Programmable Computer Controller，简称PCC)，是集计算机技术、通信技术、自动控制技术为一体的新型工业控制装置。

　　双系统组成原理

　　双机热备份系统并非两个系统简单的拼凑，是需要在硬件和软件都要作出合理设计规划的系统组合。

　　本系统包括两个PCC，PCCA和PCCB;两个变频器，变频器A和变频器B;一个触摸屏;两个电机，电机A和电机B等。正常工作时PCCA、变频器A、电机A作为主通道工作，PCCB、变频器B、电机B作为备用通道，系统只用主通道工作，系统中所有的控制指令和数据收发以及系统工作状态的回馈都是集中在主通道，由主通道主导。同时主通道把数据和系统工作状态发给PCCB，保证PCCB中是数据和各种回馈状态与PCCA同步。在PCCA出现故障时，PCCB能够正常代替PCCA，起着主通道作用。

　　在硬件上PCCA与PCCB要有个握手连接，在软件上有个身份判断，作为通知对方本设备的身份，是处于主控状态还是备份状态。处于主控身份的PCC连续不断的发送一个信号给备PCC，表明自己的身份，一旦备PCC收不到这个信号，那么就判断主PCC出现故障了，自己就承担起主控身份，就启动所有的工作程序。

　　系统工作时，双套冗余系统的1个PCC，1个变频器和1个电机在工作，另外1个PCC，1个变频器和1个电机处于热备份状态。热备份状态就是机器已经启动但未执行任务，能够根据指令随时启用工作。系统在正常工作时出现故障，另外一个设备能够自动启动代替故障设备，保证系统工作不中断。

　　在PCC中有RS232、网络TCP/IP、CAN总线通讯口，双套系统实现互相冗余，必须保证两套系统能够互相切换，一个设备故障时系统能够自动无缝切换到另外一个处于备份的设备使之工作。而且处于备份状态的控制系统所接收的数据要和主机实时保持一致，两套系统数据通讯实时同步。