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摘 要：石油是目前我国重要的能源之一,石油化工在国民经济中占有举足轻重的地位,被广泛运用于工业生产的各个部门.一方面,生活中所用到的汽油、煤油、柴油等燃料油和各种机器所需要的润滑油都可以从石油中提炼；另一方面,石油可以制成合成纤维、合成橡胶、塑料以及农药、化肥、、医药、染料、油漆、合成洗涤剂等产品.因此,石油被称为"工业的血液",在工业生产中扮演着重要角色.特别是现代科学技术迅猛发展的今天,工业生产对能源的需求旺盛,如何高效的将有限的石油能源应用到国民经济生产中,成为普遍关注的焦点问题.近年来,计算机技术和通信技术的飞速发展,推动了冗余系统的进一步发展.本文将通过介绍西门子S7_PLC冗余系统,进而进一步阐述西门子S7_PLC软冗余系统在石油化工上的应用.
关 键 词 ：西门子S7_PLC 冗余系统 石油化工
一、西门子S7_PLC冗余系统
1.西门子S7_PLC冗余系统的产生与发展
1969年美国数字设备公司（DEC）在早期传统的生产机械自动化控制装置的基础上研制出了世界上第一台可编程逻辑控制器.伴随着电子信息技术和网络通信技术的迅猛发展,可编程逻辑控制器已突破最初的逻辑控制和顺序控制功能,实现了远程通信控制的功能,从此,出现了可编程控制器（Programmable Controller）,简称PC,为了区别于个人电脑PC,简称为PLC.
PLC是在计算机技术和网络通信技术的基础上发展起来的,其内在工作原理与计算机的工作原理有很大的相似之处,但在实际运用中,PLC有其自身的特殊性,表现在其系统结构、硬件组成和软件结构上,PLC在运行时间上占有明显的优势.此外,随着PLC功能的不断完善,其开发简易,操作起来方便安全,性能稳定,具有较高的性价比.因此,不断应用于工业生产的各个部门,以进一步提高生产效率,促进工业的发展.在一些需要精密计算、要求苛刻的应用中,PLC不能独立完成,需要辅助于其他电子技术以进一步提高其系统内部的可靠性,这就推动了厂家不断提高自主创新能力,将冗余系统与PLC相结合,从而出现了西门子S7_PLC冗余系统.
2.西门子S7_PLC冗余系统的特点
2.1自测功能的全面性
西门子S7_PLC冗余系统的自测功能主要表现在CPU模块、控制器之间的链接、处理器和存储器等功能上,其内部的子单元在每次启动时都会自动完整的完成系统内部的测试.当自测出错误时,系统内部会自动消除或抑制错误对软件的损害.自测功能并不是一次性完成检测,而是分成多次进行,从而在一定程度上减轻了CPU运行时的负担.
2.2编程的可在线性
西门子S7_PLC冗余系统与标准系统一样可以对编程进行在线修改,不同的是,S7_PLC冗余系统可以将修改后的编程直接下载到已连接的CPU中,从而传输到另一个可用的CPU中.此外,S7_PLC冗余系统可以配置专用的硬件,从而进一步与其他接口连接而在线修改程序,如MPI、Ether等接口.
2.3可以修改系统参数以及添加或删除硬件程序
西门子S7_PLC冗余系统在运行过程中具有明显的优势,可以修改系统内部参数以及添加或删除硬件程序.如处理器内存组态、蓝色标注的处理器参数可以进一步修改；CP、DP从站、模块化DP从站中的模块可以添加或删除,以进一步完善S7_PLC冗余系统.
2.4切换的无扰动性
切换的无扰动性是指处理器在较短的切换时间内能完好保存信息,无任何信息丢失.但是S7_PLC冗余系统的切换无扰动性存在于其内部的两个控制器保持同样的用户程序这样的条件下,以在运行过程中接受同样的数据,最终实现系统内部之间数据准确可靠的交换.
二、西门子S7_PLC软冗余系统的应用
随着现代电子计算机技术和网络通信技术的不断发展,西门子S7_PLC冗余系统逐渐应用于工业生产的各个部门,以控制系统高效运行,降低故障带来的经济损失,提高生产的效益性.在石油化工业的生产领域,冗余系统已逐步走进其中,通过设计两组相互独立运行的PLC冗余系统,保证石油化工业提炼纯度的可靠性和安全性.S7_PLC冗余系统在多数工业部门的应用中都是采用软冗余系统,以降低生产的成本和运行的复杂程度.下面简要分析冗余系统的构成以及工作原理.
1.软冗余系统的构成
软冗余系统是由多个部分简单构成的,主要包括：由总线连接的两个处理器、冗余应用程序、两个DP主系统与带有冗余DP从接口的ET200M分散I/O系统相连和软冗余程序包模件等.
2.软冗余系统的工作原理
软冗余系统是西门子S7_PLC冗余系统的重要组成部分,主要采用同步方式更新数据,以通信功能修改数据,从而在操作系统内部进行自动同步.一方面确保了数据的可靠性,另一方面减轻了CPU的运行负担.这种自动同步方式在一定程度上实现了信息的无中断丢失,有利于促进工业部门经济的发展.
三、西门子S7_PLC冗余系统在石油化工上的应用
西门子S7_PLC冗余系统由软冗余系统和硬冗余系统两部分组成,目前软冗余系统以其成本低、程序简便的优点广泛应用于石油化工生产部门,下面通过一个例子简要分析S7_PLC冗余系统的应用.
陕西鼓风机厂于1989年设计重油催化气压机组,并于1991年正式投入某炼油厂使用.其中机组的运行、报警连锁、报警指示等都是由气压机内部的PLC控制并管理,但是该气压机由于使用多年,其有限的寿命使得气压机已无法完成本身的功能,出现许多问题,严重影响了厂商的经济效益.通过将西门子S7_PLC冗余系统作为其内部控制系统,简化了气压机的工作原理,提高了气压机的工作效率,从而促进了厂商的经济发展.
四、结束语
近几年,以软件冗余技术和硬件冗余技术结合的西门子S7_PLC冗余系统由于其自身的优点,在工业生产的各个部门被逐步推广,并有不错的发展前景.西门子S7_PLC冗余技术的发展为自动化技术的发展提供了理论与实践基础,目前已得到国内外相关人士的普遍认可,并且在石油化工上的应用得到进一步的证实.相信在现代化电子信息技术和网络通信技术的不断发展下,西门子S7_PLC冗余系统将会在实践应用中取得进一步的完善与发展.参考文献[1]张金森.基于ARM9 DSC主机冗余系统的设计和实现[D].[硕士学位论文].嫌：石油大学,2008.[2]陈建.西门子工业控制网络技术研究与应用[D].[硕士学位论文].江苏：南京理工大学,2005.