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【技術 】DCS冗余問題簡介
冗余技術就是增加多余的設備，以保證系統更加可靠、安全地工作。冗余的分類方法多種多樣，按照在系統中所處的位置，冗余可分為元件級、部件級和系統級;按照冗余的程度可分為1:1冗余、 1:2冗余、1:n冗余等多種。在當前元器件可靠性不斷提高的情況下，和其它形式的冗余方式相比，1:1的部件級熱冗余是一種有效而又相對簡單、配置靈活的冗余技術實現方式，如I/O卡件冗余、電源冗余、主控制器冗余等。因此，目前國內外主流的過程控制系統中大多采用了這種方式。當然，在某些局部設計中也有采用元件級或多種冗余方式組合的成功范例。二個部件組成的并聯系統(互為冗余)與單部件相比，平均無故障時間是原來的1.5倍。
但它并不是兩個部件簡單的并聯運行，而是需要硬件、軟件、通訊等協同工作來實現。將互為冗余的兩個部件構成一個有機的整體，通常包括以下多個技術要點：
1)信息同步技術
它是工作、備用部件之間實現無擾動(Bumpless)切換技術的前提，只有按控制實時性要求進行高速有效的信息同步，保證工作、備用部件步調一致地工作，才能實現冗余部件之間的無擾動切換。
在熱備用工作方式下，其中一塊處于工作狀態(工作卡)，實現系統的數據采集、運算、控制輸出、網絡通訊等功能;而另一塊處于備用狀態(備用卡)，它實時跟蹤工作卡的內部控制狀態(即狀態同步)。工作/備用卡件之間的正/負邏輯是互斥的，即一個為工作卡，另一個必定是備用卡;而且它們之間有冗余控制電路(又稱工作/備用控制電路)和信息通訊電路，以協調兩塊卡件同時而且有序地運行，保證對外輸入輸出特性的同一性，即對于用戶使用而言，可以認為只有一個部件。一般在設計中，工作、備用部件之間通過高速的冗余通訊通道(串行或并行)實現運行狀態互檢和控制狀態的同步(如組態信息、輸出閥位、控制參數等)。
2)故障檢測技術
為了保證系統在出現故障時及時將冗余部分投入工作，必須有高精確的在線故障檢測技術，實現故障發現、故障定位、故障隔離和故障報警。故障檢測包括電源、微處理器、數據通訊鏈路、數據總線及I/O狀態等。其中故障診斷包括故障自診斷和故障互檢(工作、備用卡件之間的相互檢查)
3) 故障仲裁技術和切換技術
精確及時地發現故障后，還需要及時確定故障的部位、分析故障的嚴重性，依賴前文提到的冗余控制電路，對工作、備用故障狀態進行分析、比較和仲裁，以判定是否需要進行工作/備用之間的狀態切換。控制權切換到冗余備用部件還必須保證快速、安全、無擾動。當處于工作狀態的部件出現故障(斷電、復位、軟件故障、硬件故障等)或者工作部件的故障較備用部件嚴重時，備用部件必須快速地無擾動地接替工作部件的所有控制任務，對現場控制不造成任何影響。同時要求切換時間應為毫秒級，甚至是微秒級，這樣就不會因為該部件的故障而造成外部控制對象的失控或檢測信息失效等等。另外，還需要盡快通過網絡通訊或就地LED顯示進行報警，通知用戶出現故障的部件和故障情況，以便進行及時維護。
4)熱插拔技術
為了保證容錯系統具有高可靠性，必須盡量減少系統的平均修復時間MTBR。要做到這一點，在設計上應努力提高單元的獨立性、可修復性、故障可維護性。實現故障部件的在線維護和更換也是冗余技術的重要組成部分，它是實現控制系統故障部件快速修復技術的關鍵。部件的熱插拔功能可以在不中斷系統正常控制功能的情況下增加或更換組件，使系統平穩地運行。
5)故障隔離技術
冗余設計時，必須考慮工作、備用部件之間的故障應該做到盡可能互不影響或影響的概率相當小(0.01%)，即可認為故障是隔離的。這樣可以保證：處于備用狀態的部件發生故障時，不會影響冗余工作部件或其他關聯部件的正常運行，保證冗余的有效性。
1)主控制卡/器即CPU的冗余
2) 電源系統冗余
3) 網絡系統冗余。
采用冗余網卡和冗余網絡接口。正常工作時，冗余的兩條數據高速通路同時并行運行，自動分攤網絡流量，并考慮了負載均衡的冗余設計，使系統網絡通信帶寬提高。當其中一路故障(網卡損壞或出現線路故障)時，另一路自動地承擔全部通信負載，保證通信的正常進行。
4)冷卻系統冗余。
利用控制柜內可自動切換的冗余風扇，對風扇和機柜內溫度進行實時監測，發現工作風扇故障或柜內溫度過高時都會自動報警，并自動啟動備用風扇。
5) 信息冗余。