冗余是指系統中的備份組件可以在主要組件發生故障時接管它們的工作。但是備份哪些組件？我會說，任何對你的操作至關重要的組件，都可能是一個會阻止整個過程的單點故障。

我們可以看到人們在冗余系統中實現的一些組件包含但不限于:

• 物理網絡

• 網絡適配器，網卡（NIC）

• PLC的

• 輸入傳感器

• 輸出控制設備

• OPC服務器軟件

• 物理服務器

• HMI / SCADA操作員站和服務器

• 電源/ UPS

冗余中的常見術語是“碰撞”。“碰撞”是指過程中斷，例如計劃外停機，機器停機。每個工業過程在碰撞的后果方面都是不同的。如果你處于連續鋼板生產過程中，輸入原材料流量恒定，連續鋼板輸出，下游機器將鋼材切割成不同尺寸，你可以想象任何一個部件的停工都會造成多么大的破壞！

連續過程通常會使用累加器來緩沖一定數量的產品以允許短暫停止或暫停，但即便是那些只能走到這一步。在紙張生產中，其涉及將濕紙漿連續進料到以極高速度移動的幅材上，超過幾百毫秒的碰撞可能都是不被接受的。你的生產過程可以承受的“碰撞”越短，那么你的自動化系統中的冗余就越重要。

影響冗余要求的另一個因素是：如果生產過程停止，重新啟動生產過程需要多長時間。在關閉后，有一些連續的過程可能需要數小時甚至數天才能重新啟動。重啟的時間越長，冗余就越重要。

同樣，過程關閉的要求也很重要。化學品和煉油的過程無法做到以無序方式關閉而不會造成災難性后果。通過這些系統，你將找到專業供應商，他們制造三重冗余安全關閉系統，具有三重冗余輸入和輸出，以及復雜的三分之二投票方案，以確保無論如何都能使該過程有序地降低！從邏輯上講，在完全冗余的系統中是沒有單點故障的。每個硬件或軟件組件都需要是冗余的，或者根據需要支持冗余架構。

作為控制工程師，你的工作是尋找適合你流程的冗余級別，然后確定最有可能導致故障的系統組件，并且這些組件需要多少冗余才能達到預期的系統可靠性水平。

具有多個操作員站，通過以太網連接的多個PLC，通過以太網連接到驅動器的PLC，多個服務器或系統間通信的系統可能具有嚴重的冗余要求。如果失去網絡連接則意味著你的過程可能會停止和失控，與此相關的成本是不可被接受的，那么你此時將需要擁有一個冗余網絡。

這可能涉及冗余網絡布線，交換機，可能的環網以及任何其他網絡基礎設施，以確保即使網絡中的一個網絡出現故障，網絡流量也將始終有效。目標是提供冗余通信路徑。

在PC或服務器級別，你可能需要計算機中的冗余網卡（NIC）。這樣，如果主NIC失敗，則網絡流量可以使用備份NIC。

無論你擁有多少冗余，你用于數據收集，記錄和報告的軟件都需要能夠通過故障轉移順利地與你的架構協同工作。網絡基礎設施的某些部分對計算機和軟件是透明的，并且可能不需要軟件中的任何特殊功能。通常來說，冗余網絡交換機屬于此類別。

控制硬件冗余

運行對生產至關重要的任務的PLC也很常見。其想法是為控制設備提供冗余。通常，這是你的數據收集軟件還需要支持冗余的區域。

如果你正在使用OPC服務器軟件，并且具有冗余PLC，那么與這些PLC通信的軟件必須能夠支持該架構。軟件需要知道哪個PLC是主PLC，哪個是次級PLC，什么條件會導致故障轉移到輔助PLC，以及何時切換回主PLC。

理想情況下，該軟件還將為你提供在HMI，SCADA或報警系統中監視和顯示OPC服務器與之通信的PLC（主要或次要）的方法。

支持冗余OPC服務器意味著OPC客戶端 - 你的HMI / SCADA系統，報警系統，MES系統或其他系統 - 將需要知道與哪個OPC服務器進行通信。你還需要確定是否希望兩個OPC服務器同時輪詢你的設備，或者你是否希望一個OPC服務器進行輪詢，備份是否處于備用狀態而不是輪詢。通過管理OPC服務器中項目的活動狀態，這是 OPC 客戶機在 OPC 主從式架構（OPC客戶端到OPC服務器）中的責任，因此有可能實現上述兩種情況。

大多數OPC客戶端不處理冗余管理的這些細節。一些HMI / SCADA系統支持冗余，但有時它涉及腳本和其他自定義編寫的代碼。因此，在許多情況下，你需要一個軟件來管理和優化與兩個OPC服務器的連接。你的OPC客戶端與冗余管理軟件對話，就好像它是實際的OPC服務器一樣。

顯然，有很多與這些配置相關的細節超出了我這篇文章所能涵蓋的范圍。冗余可以很簡單，也可以根據你的業務需求迅速變得復雜。去仔細考慮，了解你的業務需求，并了解你當前的應用程序在冗余方面可以處理和不能處理的內容是非常重要的。