PLC常用双机热备系统介绍与比较

四种PLC双机热备的比较

更正：下图中所有的“ENTERNET”应改为“Ethernet”。

一．施耐德PLC双机热备，网络冗余

1.基于 Concept 编程的 Modicon Quantum PLC 双机热备

其中：

CPU：140 CPU x13 0x

140 CPU 424 02

140 CPU 424 12

140 CPU 534 14

热备模块：140 CHS 110 00

140 CHS 210 00

主RIO：140 CRP 931 00或140 CRP 932 00（网络冗余）

从RIO：140 CRA 931 00或140 CRA 932 00（网络冗余）

以太网模块：140 NOE 771 x1

MODBUS模块：140 NOM 2xx 00

电源：8－14A

背板：没有特殊要求

需要光纤两根

需要的软件：Concept

CHS所需要的软件

优点：通过同步CPU实现无冲击切换，光纤通讯实现了系统间的数据快速传送，手动开关允许手动切换控制系统，实现了CPU，网络和I/O冗余。

缺点：两边都需要2个冗余通讯模块，需要使用两根跟踪电缆建立数据传送，无双工特点，每个CPU 必须分别编程，麻烦的CHS模块的设置，需要使用独立的软件，没有冗余的电源，系统间数据传送的复杂的状态RAM概念。

2.基于 Unity 编程的 Modicon Quantum PLC 双机热备

其中：

CPU：140 CPU 671 60

主RIO：140 CRP 931 00或140 CRP 932 00（网络冗余）

从RIO：140 CRA 931 00或140 CRA 932 00（网络冗余）

双机热备份方案

在当今信息化时代，数据的重要性越来越凸显出来。无论是企业还

是个人，数据的安全和可靠性都是首要考虑的问题。为了应对各种潜

在的风险，备份方案成为了一项必要的措施。而在备份方案中，双机

热备份方案由于其高度可靠性和即时性备受推崇。

一、双机热备份的定义和原理

双机热备份是一种通过建立两台服务器之间的热备份关系来保证数

据的可用性和连续性的备份方案。其中，主备服务器之间通过高速网

络进行数据同步和传输，并实时监控主服务器的状态。当主服务器发

生故障时，自动切换至备用服务器，以确保服务的连续性。

双机热备份方案的实现主要基于以下原理：首先，通过设立主备服

务器，实现数据的双重存储和双重处理能力。其次，通过高速网络进

行数据同步，确保主备间数据的实时性和准确性。最后，通过监测主

服务器的工作状态，实现故障时的自动切换。

二、双机热备份的优点

1. 高可靠性：通过双机热备份方案，数据完全复制到备用服务器上，确保了数据的安全和可靠性。

2. 即时性：数据同步采用高速网络，实时传输数据，备用服务器可

以在主服务器发生故障时立即接管工作。

3. 自动切换：通过监测主服务器状态，一旦发生故障，备用服务器

能够自动切换，减少了人为干预的风险。

4. 维护便利：备用服务器可以在主服务器维护期间接管服务，避免

了长时间的服务中断。

三、双机热备份的应用场景

1. 金融行业：银行、证券等金融行业对数据的可靠性要求极高，采

用双机热备份方案能够确保实时性和可用性，确保交易的正常进行。

2. 电商行业：电商平台每分钟交易量巨大，对数据的实时备份和恢

双机热备（也称为双机容错或故障转移）是一种提高系统可靠性的技术，它涉及两台服务器（通常称为主机和备机），它们在正常情况下共同工作，但在一台服务器出现故障时，另一台服务器能够立即接管所有的工作负载，从而实现无缝的服务连续性。

双机热备的工作原理通常包括以下几个关键步骤：

1. 监控：主机和备机都安装有监控软件，用于实时监控对方的运行状态。监控可以包括硬件状态、网络连接、应用程序运行情况等。

2. 心跳检测：主机定期向备机发送心跳信号，表明主机正在正常运行。如果备机在一定时间内没有收到心跳信号，它会认为主机出现了故障。

3. 故障检测：当监控软件或心跳检测机制发现主机出现故障时，会触发故障转移流程。

4. 故障转移：备机会立即接管主机的工作负载，包括接管主机的外围设备（如网络连接、存储设备等），并继续执行主机上运行的应用程序和服务。

5. 恢复：一旦主机恢复正常，系统可能会自动将控制权交还给主机，或者需要手动干预将备机切换回主机角色。

6. 同步：在故障转移过程中，系统会尽可能保持数据的同步。这可能涉及到定期或实时数据备份和恢复技术，如存储区域网络（SAN）复制、逻辑卷管理（LVM）复制等。

双机热备的目的是确保关键业务应用程序和服务的高可用性，减少或消除计划内和计划外的停机时间。这种配置通常用于对系统可用性要求极高的环境，如金融服务、电信、在线服务等行业。

双机热备原理

双机热备原理是指在计算机系统中，通过两台服务器实现热备份，以保证系统在一台服务器发生故障时能够快速切换到另一台服务器，从而保证系统的高可用性和可靠性。

首先，双机热备系统需要两台服务器，它们之间通过网络连接，实现数据同步和通讯。在正常情况下，两台服务器同时工作，共同承担系统的负载。其中一台服务器充当主服务器，负责处理用户的请求和数据操作，另一台服务器则作为备用服务器，实时接收主服务器的数据同步，并保持与主服务器的数据一致性。

其次，双机热备系统中的关键技术是心跳检测和自动切换。心跳检测是指主备服务器之间定时发送心跳信号，用于检测对方的状态。一旦主服务器发生故障，备用服务器能够通过心跳检测感知到主服务器的异常，并立即接管主服务器的工作，实现自动切换，从而保证系统的连续性和稳定性。

另外，双机热备系统还需要具备数据同步和故障恢复的能力。数据同步是指备用服务器需要实时接收主服务器的数据更新，以保证数据的一致性。而在主服务器发生故障时，备用服务器需要快速接管主服务器的工作，同时保证数据的完整性和准确性，从而实现系统的快速恢复。

总的来说，双机热备原理通过两台服务器之间的数据同步和自动切换实现了系统的高可用性和可靠性。它能够有效地避免单点故障，提高系统的容错能力，保证用户的正常使用。因此，在大型企业和关键系统中，双机热备系统被广泛应用，成为保障系统稳定运行的重要手段之一。

PLC常用双机热备系统介绍与比较

（由txt文件修改）

对热备系统的简单分类（基于热备切换方式的分法）：

一．硬件级双机热备产品：

A．单机架双机热备：

同一块机架上插双电源，双CPU，有1套热备单元（欧姆龙为1个而三菱为2个），一般还可以插双通讯模块（如双以太网单元），CPU的数据交换通过机架底板电路，一般不是RIO式的分布式结构，切换速度快，一般在50ms以下。1．Omron CVM1D和CS1D

2．Mitsubishi Q4AR

注意：

Siemens使用UR2机架的S7-400H不是此类，该产品虽然插在同一块机架上，但该机架在电气上完全独立的，即把2个机架作成一体式。

B．双机架硬件级热备产品：

主、从两个机架，两套完整独立的系统，两套机架上的热备单元一般通过光纤通讯，切换速度飞快。施耐德Quantum切换速度在48ms以下。西门子的S7-400H不太清楚，请咨询技术支持。GE S90-70的切换速度看资料，在25-50ms。

1．Schneider Quantum

2．Siemens S7-400H

3．GE S90-70

4．AB ControlLogix 5000

二．总线级双机热备产品：

我不知道把此类划到硬件级热备好还是软件级热备好，还是另外拉出来单独说吧。基于总线级的通讯传输速率，总线通讯单元兼有热备切换功能。当主CPU故障时，从CPU接管I/O的控制，夺取I/O总线的控制权。切换速度其实还可以，在150-300ms内。

典型代表：

1．AB SLC500，由1747-BSN 实现RIO结构的热备。

在石油、化工、冶金等行业的某些系统中，要求控制装配有极高的靠得住性。若是控制系统发生故障，将会造成停产、原料年夜量浪费或装备损坏，给企业造成极年夜的经济损失。可是仅靠提高控制系统硬件的靠得住性来知足上述要求是远远不够的，由于PLC自己靠得住性的提高是有一定的限度。使用冗余系统或热备用系统就能够比力有用地解决上述问题。

1．冗余控制系统

在冗余控制系统中，整个PLC控制系统（或系统中最重要的部门，如CPU

模块）由两套完全不异的系统组成。两块CPU模块使用不异的用户法式并行工作，其中一块是主CPU，另外一块是备用CPU；主CPU工作，而备用CPU的输出是被制止的，当主CPU发生故障时，备用CPU自动投进运行。这一切换进程是由冗余处置单元RPU控制的，切换时间在1~3个扫描周期，I/O系统的切换也是由RPU完成的。

2．热备用系统

在热备用系统中，两台CPU用通讯接口毗连在一起，均处于通电状态。当系统泛起故障时，由主CPU通知备用CPU，使备用CPU投进运行。这一切换进程一般不太快，但它的结构有比冗余系统简单

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双机热备方案

1. 介绍

双机热备方案（Dual Server Hot Standby Solution）是一种常见的容灾技术，用于确保系统的高可用性和可靠性。通过使用两台服务器，当其中一台服务器发生故障时，另一台服务器能够立即接管该服务器的工作，并保持服务的连续性。在这种方案中，一台服务器处于主机状态，负责处理所有的工作请求，而另一台服务器则处于备机状态，等待接管主机的工作。

2. 实施原理

双机热备方案的实施基于以下原理：

•心跳机制：主机和备机之间会定期发送心跳信号以保持通信连接。

当主机无法正常发送心跳信号时，备机会假设主机发生故障，并迅速接管主机的工作。

•实时数据同步：主机和备机之间进行实时数据同步，确保备机上的数据与主机保持一致。这样当主机发生故障时，备机可以无缝切换并继续处理客户端请求。

•故障检测和切换机制：备机会监测主机的运行状态，一旦检测到主机发生故障，备机会立即接管主机的工作，继续提供服务，并通知管理员进行相关处理。

3. 部署步骤

以下是一个基本的双机热备方案的部署步骤：

步骤1：选择硬件设备

选择两台具有相同配置的服务器作为主机和备机。确保服务器具备足够的处理能力和存储容量来处理和存储系统的数据。

步骤2：安装操作系统

在主机和备机上安装相同版本的操作系统。推荐使用稳定且可靠的操作系统，如Linux。

步骤3：安装服务软件

安装所需的服务软件，如Web服务器、数据库服务器等。确保主机和备机上的软件版本一致。

步骤4：配置双机热备方案

配置主机和备机之间的心跳连接和数据同步。使用专门的软件工具设置心跳连接，并确保主机上的数据能够实时同步到备机上。

双机热备、冷备,负载均衡

双机冷备双机热备集群和双机负载的区别

1. 冷备：定时将数据备份至备份服务器或目标硬件，出现故障时不会自动接管，需手动启硬件和服务

2. 热备：实时/计划将数据备份至目标端，在源端发生故障时，自动接管业务服务(针对同一个服务，永远是一个工作，一个停止)；是性价比比较高的解决方案（如Rose双机）

3. 负载均衡：两台服务器的服务都是启动的状态，通过前段硬件来分配访问队列，其中一个故障，另一个自动接管，业务不中断；方案通常比较昂贵数十万左右。(普遍是针对应用服务，数据库负载均衡因接口不同，无通用版本。)

施耐德QUANTUM PLC双机热备技术在首钢迁钢公司7000风机自控系统中的应用

首钢迁安有限公司7000立方M高炉鼓风机自动控制系统已于2004年9月顺利试车成功，现已正式投产，为高炉供风。该鼓风机是由原首钢动力厂4#风机搬迁建成。为了提高整个控制系统的稳定性,控制系统选用了性能稳定，功能完善的SCHNEIDER公司QUANTUM系列PLC，CPU采用双机热备形式，PLC本地站与远程站之间采用了双缆连接的方式。系统还配备了以态网模块和工业交换机,可以通过光缆与其他岗位进行通讯。由于设计的改进，使得整个系统的性能到了全面的优化，稳定性，安全性，经济性较以前都有了全面的提高。自从投产以来，系统工作状态非常稳定，有力的保障了生产。2 QUANTUM PLC双机热备技术的主要特点 2.1 双机热备系统具有非常高的可靠性双机热备系统具有非常高的可靠性，体现在以下几个方面：1) 控制系统为冗余的双CPU设计，运行时一主一备，并通过高速光缆连接；2) 控制系统为冗余的双通讯通道，控制系统间通讯网络采用Modbus Plus或TCP/IP协议,控制系统内部采用RIO网络结构，以上网络均可以采用双缆冗余方式；3) 控制系统为冗余的双电源供电。 2.2 正常工作时互为热备的控制器具有的特性在双机热备系统中，互为热备的控制器具有如下的工作特性：1) 实时数据传输，确保双CPU程序的完全一致；

2) 每个扫描周期均传送数据及状态信息，确保双CPU工作状态的完全一致；3) 两个控制器之间采用光缆连接；4) 切换完成的最长时间是两个扫描周期；5) 通讯速率为10M,热备系统可放于3km之外；6) 当控制程序发生改变时，可以自动完成程序下装功能；

双机热备原理

双机热备原理是一种常用的高可用性解决方案，用于确保系统故障发生时可以快速切换到备用系统而不影响业务。双机热备涉及两个主机，一个是主机（Primary）负责正常的业务处理，另一个是备机（Backup）用于备份主机的状态和数据。

主机和备机之间通过专用的网络连接进行数据同步。主机会不断将状态和数据变更传输给备机，以保持两者的数据一致性。备机会实时复制并保存主机的状态和数据，以便在需要时能够迅速切换到备机上继续运行。

在正常情况下，主机负责处理用户请求和业务逻辑，备机处于待命状态并即时同步主机的状态和数据。一旦主机发生故障，例如硬件故障或系统崩溃，备机会立即接管主机的工作，确保业务能够持续运行而不会中断。

为了实现快速切换，双机热备方案通常使用了一些技术手段，如心跳检测和自动故障切换。通过心跳检测，主机和备机实时监测对方的存活状态，以确保双方之间的通信正常。当检测到主机故障时，备机会立即接管主机的工作，并通知网络设备和其他系统组件进行相关的调整，确保用户的请求可以顺利转发到备机上。

总之，双机热备原理通过实时同步主机和备机的状态和数据，并通过自动故障切换机制，确保系统在发生故障时能够立即切换到备机上继续运行，保证业务的高可用性和可靠性。

PLC 常用双机热备系统介绍与比较

（由txt文件修改）

对热备系统的简单分类（基于热备切换方式的分法）：

一•硬件级双机热备产品：

A •单机架双机热备：

同一块机架上插双电源，双CPU,有1套热备单元（欧姆龙为1个而三菱为2个），一般还可以插双通讯模块（如双以太网单元），CPU的数据交换通过机架底板电路，一般不是RIO式的分布式结构，切换速度快，一般在50ms以下。

1. OmronCVMID 和CS1D

2. MitsubishiQ4AR

Siemens使用UR2机架的S7-400H不是此类，该产品虽然插在同一块机架上，但该机架在电气上完全独立的，即把2个机架作成一体式。

B .双机架硬件级热备产品：

主、从两个机架，两套完整独立的系统，两套机架上的热备单元一般通过光纤通讯，切换速度飞快。施耐德Quantum切换速度在48ms以下。西门子的S7-400H不太清楚，请咨询技术支持。

GES90-70的切换速度看资料，在25-50ms。

1. SchneiderQuantum

2. SiemensS7-400H

3. GES90-70

4. ABControlLogix5000

二.总线级双机热备产品：

我不知道把此类划到硬件级热备好还是软件级热备好，还是另外拉出来单独说吧。基于总线级的通讯传输速率，总线通讯单元兼有热备切换功能。当主CPU故障时，从CPU接管I/O的控制，夺取

I/O总线的控制权。切换速度其实还可以，在150-300ms内。

典型代表：

1. ABSLC500，由1747-BSN 实现RIO 结构的热备。

双机热备方案

概述

双机热备方案是一种实现系统高可用性的解决方案，通过

使用两台物理服务器进行热备份，当主服务器发生故障时，备用服务器能够立即接管主服务器的工作，确保系统的持续可用性。

方案原理

双机热备方案基于主备结构，在正常情况下，主服务器负

责处理系统的所有请求和任务，备用服务器处于待命状态。主服务器会将所有的数据和状态实时同步到备用服务器，确保备用服务器与主服务器保持一致。当主服务器发生故障时，备用服务器会立即接管主服务器的功能，成为新的主服务器，保证系统的高可用性。

方案特点

1.实时同步：主服务器与备用服务器之间实时同步数

据和状态，保持一致性，确保在切换时不会丢失任何数据。

2.快速切换：备用服务器通过监控主服务器的状态和健康状况来实现快速切换，当主服务器发生故障时，备用服务器能够立即接管主服务器的功能。

3.自动切换：备用服务器能够自动检测主服务器的故障，并自动触发切换过程，减少人工干预的需求。

4.高可用性：双机热备方案能够有效地提高系统的可用性，当主服务器发生故障时，备用服务器能够快速接管工作，确保系统不会中断服务。

5.可扩展性：双机热备方案可以根据需要进行扩展，可以增加更多的备用服务器，提高系统的容错能力和可靠性。

6.成本效益：双机热备方案相对于其他高可用性方案来说，成本更低，适合中小企业使用。

方案实施

双机热备方案的实施主要包括以下几个步骤：

步骤一：选择适合的硬件设备和网络环境

在实施双机热备方案之前，需要选择适合的硬件设备和网络环境，包括主服务器和备用服务器的选择，网络带宽的配置等。确保硬件设备和网络环境能够满足系统的性能和可用性需求。

双机热备份中三种不同的工作模式

双机热备份是一种通过同时运行两台备份服务器，实现对主服务器的实时备份和故障切换的高可用解决方案。它能够提供高可靠性和高可用性的数据备份与恢复功能。在双机热备份中，有三种不同的工作模式，分别是主备模式、互为主备模式和共享存储模式。

1.主备模式

主备模式是双机热备份的最基本模式，也是最常用的模式。在主备模式下，一台主服务器和一台备服务器同时运行，主服务器负责提供正常的服务，备服务器保持与主服务器完全相同的数据和配置。主服务器将数据实时同步到备服务器，保持数据的一致性。当主服务器发生故障时，备服务器会立即接管主服务器的工作，并向网络通知切换事件。主备模式在实现数据备份与恢复的同时，具有较高的可靠性和透明性。

2.互为主备模式

互为主备模式克服了主备模式下主备服务器角色的单一性限制，使得主服务器和备服务器可以互相备份对方，并能够在主服务器发生故障时，立即切换为备服务器的主服务器角色，实现主备角色的双向切换。在互为主备模式下，主服务器和备服务器之间通过心跳机制进行实时通信，监测彼此的正常运行状态，一旦发现故障，则立即启动故障切换。互为主备模式适用于对于数据实时性要求较高的应用，例如金融交易系统、在线游戏等。

3.共享存储模式

共享存储模式是双机热备份的一种高级模式，它通过连接多台服务器到同一个外部存储设备，实现多台服务器共享同一份数据。在共享存储模

式下，主服务器和备服务器通过共享的存储设备访问和更新数据，实现数

据的实时同步。当主服务器故障时，备服务器可以直接访问共享存储设备，并接管主服务器的工作。共享存储模式具有较高的灵活性和可扩展性，可

双机热备软件方案

双机热备软件方案是一种在传统备份解决方案的基础上，实现了高可

用性和容错能力的方案。它通过将两台服务器同时运行相同的软件和数据，实现了在一台服务器故障时，另一台服务器可以立即接管并继续提供服务

的能力。下面将详细介绍双机热备软件方案的基本原理、优势和应用场景。

一、基本原理

双机热备软件方案的基本原理是让主服务器和备份服务器在运行过程

中保持数据、应用程序和状态的同步。主服务器负责处理用户请求，并将

处理结果同步给备份服务器。备份服务器随时准备接管主服务器的工作，

一旦主服务器故障，它会立即接收用户请求，并继续提供服务。

为了实现数据的同步，双机热备软件方案采用了以下几种技术：

1.心跳检测：主服务器和备份服务器之间建立一个心跳通道，通过周

期性地发送心跳包来检测对方的存活状态。如果主服务器长时间没有响应，备份服务器将认定主服务器故障，并接管其工作。

2.数据同步：主服务器会将数据实时备份到备份服务器上，以保持数

据的一致性。可以使用以下几种方式进行数据同步：镜像复制、日志复制

和数据库复制等。

3.状态同步：主服务器的运行状态也需要和备份服务器保持同步。一

般会使用主服务器发送状态更新信息给备份服务器，以保持状态的一致性。

二、优势

1.高可用性：在主服务器故障时，备份服务器可以迅速接管其工作，从而实现系统的高可用性。用户可以在不受影响的情况下继续使用系统，减少了系统维护和停机带来的损失。

2.自动切换：双机热备软件方案可以根据主服务器的状态自动进行切换，无需人工干预。这样可以大大减少服务器故障对业务的影响，并提高系统的稳定性。