Trong hệ thống điều khiển không có dự phòng, cấp điều khiển (Control Level) đ−ợc thực hiện tại Client thông qua máy chủ Server, cấp xử lý (Process Level) đ−ợc thực hiện tại các PLC thông qua sự điều khiển từ máy chủ. Trong đó mức điều khiển đ−ợc phân bố thành nhiều máy tính và đ−ợc thực hiện tại các client. Những công việc điều khiển đ−ợc phân bố theo cấu trúc client-server. Server và client sẽ trao đổi dữ liệu với nhau để thực hiện những công việc theo yêu cầu của ng−ời lập trình.
a. Công việc thực hiện tại Server
Server 1 Server 2
PLC 1 PLC 2 PLC 3 PLC 4
Client 1 Client 2 Client 3 Client 4
System BUS
System BUS
• Server điều khiển hoạt động của hệ thống cũng nh− nhận những thông báo từ những PLC nhờ kết nối với PLC thông qua các driver kết nối nh− MPI, Profibus, Ethernet…
• Server cung cấp dữ liệu xử lý đến các Client và nhận lệnh điều khiển từ các Client để điều khiển các PLC hoạt động theo yêu cầu.
• Thiết bị ngoại vi đ−ợc gắn với các PLC và hoạt động theo sự điều khiển của các PLC.
b. Công việc thực hiện tại các client
• Những client vận hành và giám sát hoạt động của hệ thống.
• Những client thu thập những trạng thái hiện hành cần thiết từ Server thông qua hệ thống mạng máy tính PC.
• Nhìn chung tất cả các client có thể đ−ợc cấu hình ngang hàng và có quyền truy xuất đến Server nh− nhau.
Trong hệ thống không có dự phòng th−ờng gồm có một Server và một hoặc nhiều client. Tất cả việc thu thập dữ liệu hay điều khiển thiết bị đều thông qua server. Những client lấy dữ liệu thu thập từ các thiết bị lập trình hay điều khiển các thiết bị đều thông qua Server.
Hệ thống điều khiển và giám sát dùng wincc có dự phòng.
WinCC cung cấp một chức năng rất đặc biệt và hiệu quả để thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát đạt đ−ợc độ tin cậy cao đó là chức năng dự phòng (Redundancy). Với chức năng Redundancy hệ thống tự động đ−ợc điều khiển bằng cách chạy song song hai Server để điều khiển cũng nh− thu thập dữ liệu, xử lý và điều khiển hoạt động của các PLC hay RTU.
Hệ thống này chính là ph−ơng pháp dự phòng server nh− đã nói ở trên.
Nh− vậy trong hệ thống luôn có ít nhất 2 server đồng thời giám sát quá trình hoạt động của nhau, và điều này làm cho các server nhận biết đ−ợc server đang chạy song song với nó có bị lỗi hay không. Nếu có một server bị lỗi, những client sẽ tự động chuyển từ server đang ở chế độ master sang server đang ở chế độ standby. Kết quả là tất cả các client luôn làm việc và có giá trị trong suốt quá trình điều khiển và giám sát hệ thống. Sau khi server bị lỗi đ−ợc khôi phục trở lại thì nó sẻ ở chức năng
standby, nội dung của tất cả các thông báo, những giá trị xử lý đ−ợc copy từ master server đến standby server. Lúc này master server và standby server đều tham gia vào quá trình thu thập, xử lý dữ liệu và điều khiển hoạt động của hệ thống.
Do vậy, để hệ thống có thể hoạt động đ−ợc một cách trơn tru và không bị gián đoạn trong sản xuất ta nên thiết lập hệ thống dự phòng.
Các thuộc tính hỗ trợ khi sử dụng chức năng Redundancy trong WINCC
• Chọn máy tính làm master server.
• Chọn máy tính làm standby server.
• Đồng bộ tất cả dữ liệu sau khoảng thời gian gián đoạn.
• Đồng bộ của Tag logging sau khi standby server hoạt động trở lại.
• Đồng bộ của Alarm logging sau khi standby server hoạt động trở lại.
• Đồng bộ trực tuyến cho Alarm logging.
• Đồng bộ sau khi lỗi kết nối đ−ợc xử lý.
Hình 4.7. Các thuộc tính của wincc hỗ trợ khi thiết kế hệ thống dự phòng
c. Xử lý dữ liệu trong hệ thống có chức năng Redundancy
- Hoạt dộng của hai server khi ch−a xảy ra lỗi.
Khi ch−a có lỗi xảy ra, hai server hoạt động song song, cùng tham gia vào quá trình điều khiển và giám sát toàn bộ quá trình hoạt động của hệ thống. Mỗi server có những kết nối xử lý và những l−u trữ dữ liệu riêng của chính nó. Dữ liệu điều khiển, xử lý và những thông báo đ−ợc trao đổi giữa các PLC và RTU với cả hai server. Hai server giám sát lẫn nhau trong quá trình chạy để cho phép nhanh chóng phát hiện ra server nào có lỗi xảy ra, chức năng nhận biết này đ−ợc thực hiện bởi một thông báo xử lý điều khiển. Những thông báo vận hành liên tục đ−ợc đồng bộ trực tiếp trong quá trình chạy. Cả hai server có quyền ngang nhau và làm việc độc lập với nhau.
Chúng đều có giá trị đối với các client nên nếu một server bị lỗi thì server dự phòng luôn luôn có giá trị và chiếm giữ quyền điều khiển hệ thống.
Việc kết nối giữa hai server trong hệ thống dự phòng nhằm mục đích giám sát sự làm việc và nhằm mục đích đồng bộ đ−ợc thực hiện qua mạng LAN, hay cổng nối tiếp.
- Hoạt động của hệ thống khi server xảy ra lỗi.
Nếu một server bị lỗi thì server còn lại nhanh chóng chiếm quyền làm master và vẫn tiếp tục quá trình nhận, xử lý và l−u trữ đãm bảo sự hoạt động liên tục trong hệ thống. Điều này đảm bảo tính bảo toàn của dữ liệu. Những client sẽ tự động chuyển từ master server sang redundancy server, sau một khoảng thời gian chuyển mạch, tất cả các trạm client đều vận hành bình th−ờng trở lại.