冗余，也就是備份。在工業(yè)控制或在航空、航天領(lǐng)域，為了提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性，一般都使用冗余的技術(shù)。本文主要介紹冗余技術(shù)在工業(yè)控制系統(tǒng)（DCS）中的應(yīng)用。
       DCS系統(tǒng)(集散控制系統(tǒng))是石油、化工、電力、冶金等領(lǐng)域中廣泛使用的一種控制系統(tǒng)，主要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的溫度、壓力、流量、液位等參數(shù)進(jìn)行顯示和控制，對(duì)于某些涉及安全環(huán)保、產(chǎn)品質(zhì)量的工藝參數(shù)需在軟、硬件發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)切換到備用軟、硬件設(shè)備上，這種能在發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)切換到備用的軟、硬件設(shè)備上，而不影響原有系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的技術(shù)，稱(chēng)為“冗余”技術(shù)。
自控系統(tǒng)（DCS）硬件冗余主要在以下幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)：

一、 電源冗余
電源冗余就是對(duì)DCS供電的交流電、直流電進(jìn)行冗余，主要由以下4個(gè)層次：
1.系統(tǒng)電源冗余
       DCS的系統(tǒng)電源一般為220V的交流電，為了保證在市電斷電情況下，能繼續(xù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的壓力、溫度等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，故一般采用UPS對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電。UPS是一種獨(dú)立于控制系統(tǒng)的設(shè)備，它一般由電池組、整流器、逆變器、高速電子切換開(kāi)關(guān)等組成，見(jiàn)下圖：
 

       UPS的基本原理：正常情況下由市電給DCS系統(tǒng)供電，給電池充電，而在市電故障時(shí)，在斷電后很短的時(shí)間內(nèi)（ms級(jí)），由電池組通過(guò)逆變器對(duì)系統(tǒng)供電，保證系統(tǒng)不掉電，能繼續(xù)運(yùn)行。
對(duì)某些要求更高可靠性的系統(tǒng)，采用多臺(tái)UPS并機(jī)均流方式，這樣可以幾臺(tái)UPS同時(shí)給控制系統(tǒng)提供220V電源，當(dāng)一臺(tái)UPS出現(xiàn)故障后，并機(jī)控制程序自動(dòng)將該臺(tái)UPS關(guān)機(jī)，其原負(fù)載由剩余的的UPS按照比例平均分配。

2.控制器電源
       控制器的電源一般為24V直流電源，它將UPS送來(lái)的220V交流電經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換成24V電源供控制器使用，而電源轉(zhuǎn)換器為了保證運(yùn)行安全，一般也采取冗余技術(shù)，即使用二個(gè)電源轉(zhuǎn)換器，當(dāng)一個(gè)發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)能正常使用。如SIMENS的SITOP直流電源就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。

3.數(shù)據(jù)卡電源
     對(duì)某些重要的工藝控制參數(shù)，需要對(duì)其數(shù)據(jù)采集卡的供電采用冗余方式，以確保如果其中供電的一塊模塊出現(xiàn)問(wèn)題，不影響數(shù)據(jù)采集卡的正常工作。通常這些重要的工藝控制參數(shù)是關(guān)系到生產(chǎn)裝置安全環(huán)保的重要參數(shù)或者是對(duì)平穩(wěn)生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量起到重要作用的工藝參數(shù)。

4.現(xiàn)場(chǎng)儀表供電
   對(duì)某些現(xiàn)場(chǎng)儀表的供電是由卡件自身的24V輸出供電的，這種方式的供電其實(shí)與數(shù)據(jù)卡電源供電方式一致。而對(duì)于某些外配24V電源對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行供電的，則實(shí)現(xiàn)方式與控制器電源冗余方式一致。

二、 通訊冗余
1. 以太網(wǎng)冗余
      主要是指操作站、控制站之間的通訊冗余。一般操作站都配置兩個(gè)網(wǎng)卡、控制站（單臺(tái)）也需要配置兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，而對(duì)于冗余的控制器則需要配置4個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，即每臺(tái)控制站2個(gè)接口。這樣就可以組成一個(gè)雙網(wǎng)，僅IP地址中的網(wǎng)絡(luò)不同。如192.168.0.1與192.168.1.1，它就可以是一臺(tái)控制器中2個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口的地址。
2. 工業(yè)控制網(wǎng)冗余
      控制網(wǎng)冗余主要是指控制器與I/O卡件之間的數(shù)據(jù)通訊冗余。一般配置2塊數(shù)據(jù)通訊卡來(lái)與I/O卡件進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

三、 控制部件冗余
1. 控制器冗余
       一般的DCS系統(tǒng)都設(shè)置為冗余系統(tǒng)，當(dāng)一臺(tái)控制器發(fā)生故障后，會(huì)自動(dòng)切換當(dāng)另一臺(tái)控制，不影響數(shù)據(jù)的采集、控制。兩臺(tái)控制器之間的數(shù)據(jù)區(qū)采用兩種方式，一種是公用數(shù)據(jù)區(qū)，另外一種是各自有數(shù)據(jù)區(qū)，處于熱備的控制器實(shí)時(shí)從運(yùn)行的控制器中讀取數(shù)據(jù)，保存在自己的數(shù)據(jù)區(qū)中，從而可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)行性。
2. I/O模塊冗余
       對(duì)某些重要的I/O點(diǎn)來(lái)說(shuō)，其正常采集關(guān)系到生產(chǎn)的正常，如一般將參與PID控制的I/O點(diǎn)進(jìn)行冗余。對(duì)這些I/O點(diǎn)都采用雙I/O模塊，當(dāng)運(yùn)行模塊發(fā)生問(wèn)題或遇到故障會(huì)自動(dòng)切換到熱備的模塊，從而保證對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝參數(shù)采集和控制不間斷。
      總之，冗余技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的使用很廣范，從電、通訊、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)1/0等不同的層次實(shí)現(xiàn)冗余，保證生產(chǎn)的正常。近年來(lái)，某些更高可靠的場(chǎng)合使用3選2技術(shù)或多選2技術(shù)，使的系統(tǒng)的可靠性更高。