第十章冗余系统.docx

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第十章冗余系统

第十章冗余系统

本章内容

&双机热备

&双网络冗余

&双设备冗余

&双IOServer冗余

概述

KingSCADA提供全面的冗余功能，能够有效地减少数据丢失的可能，增加了系统的可靠性，方便系统维护。

KingSCADA提供四重意义上的冗余功能，即双机热备、双网络冗余、双设备冗余、双IOServer。

第一节双机热备

1、原理

双机热备主要是实时数据、报警信息和变量历史记录的热备。

主从机都正常工作时,主机从实时数据服务器获取数据，并产生报警和事件信息。

从机通过网络从主机获取实时数据和报警信息，而不会从实时数据服务器读取或自己产生报警信息。

主从机都各自记录变量历史数据。

同时，从机通过网络监听主机，从机与主机之间的监听采取请求与应答的方式，从机以一定的时间间隔（冗余机心跳检测时间）向主机发出请求，主机应答表示工作正常，主机如果没有应答，从机将切断与主机的网络数据传输，转入活动状态，改由实时数据服务器获取数据，并产生报警和事件信息。

此后，从机还会定时监听主机状态，一旦主机恢复，就将数据备份给主机。

只有从机坏掉之后，主机才会从实时数据服务器获取数据。

通过这种方式实现了热备。

2、主机网络配置

第一步，KingSCADA开发系统树型目录区中选择“网络配置”→“本服务器设置”选项并双击，弹出网络配置对话框，对话框设置如图所示。

勾选网络模式，配置主站的名称，网络IP，根据需要配置主站备份IP；勾选使用双机热备，配置从站的名称，从站的网络IP，或者根据需要配置从站的备份网络IP。

图10-1网络参数设置对话框

主站点名：

即本站点名称。

进入网络的每一台计算机必须具有唯一的节点名，默认为当前计算机名。

主站网络IP：

即本节点的IP地址，长度最长是15个字符。

主站备份网卡IP：

当网络中使用双网络结构时，需要对每台连网的机器安装两个网卡——主网卡和从网卡，此处表示从网卡（亦称备份网卡）。

在该编辑框中输入从网卡的IP地址，长度最长是15个字符。

双机热备：

KingSCADA提供双机热备功能，如果使用该功能的话，选中“使用双机热备”选项，然后根据当前计算机的工作状态设置本机为主机或从机。

从站名称：

当选择使用双机热备功能，此选项有效，需要在此处键入从站名称。

从站网络IP：

在此处键入从站的IP地址。

从站备份网卡IP：

当网络中存在双网络冗余时，需要安装两个网卡，需要在此处键入从站备份网卡的IP地址。

冗余状态检测通道：

为保证冗余机之间状态的正确，防止误切换以及及时同步数据，KingSCADA设置了冗余状态检测通道和同步数据通道分别是串口和网卡。

串口：

通过串口检测冗余状态，并选择串口名称及通讯参数。

网卡：

通过专用网卡实现主、从机同步数据，并输入对方网卡IP地址。

心跳检测时间：

此参数在本节点做“服务器”或“客户端”时都有效，以此时间间隔检测数据链路是否畅通。

单位为秒。

心跳检测次数：

此参数在本节点做“服务器”或“客户端”时都有效，例：

心跳检测次数为5，那么当累积心跳检测失败达到5次后，表明数据链路中断。

第二步，单击“服务器端配置”选项卡，弹出配置对话框，如图所示。

图10-2服务器端配置对话框

根据工程需要，选择相应的节点类型。

如果本机是实时数据服务器的主机，同时又是报警事件服务器和历史记录服务器的主机的话，那么就选中“本地为实时数据服务器”、“本地为报警事件服务器”、“本地为历史数据服务器”选项。

本机为登录服务器：

对于网络工程，需要网络中有唯一的用户列表，其列表存储在登录服务器上，当访问网络中任何站点上有权限设置的操作时，都必须经过该用户列表进行验证。

选中该项时，本地计算机在网络中充当登录服务器。

当登录服务器没有启动时，用户的验证只能通过本机的用户列表进行，并且在操作网络变量时将以无用户状态进行。

当不选“本机是登录服务器”时，必须从登录服务器列表中选择一个站点为登录服务器。

本机为实时数据服务器：

选中时，表示本地计算机进行数据采集并向网络上的其他站点提供数据。

本机为报警数据服务器：

在分布式报警系统中，指定一台服务器作为报警数据服务器，在该服务器上存储的所有报警信息可供客户端进行浏览。

选中该项，表示本机作为报警数据服务器。

本机为历史数据服务器：

在分布式历史数据库系统中，指定一台服务器作为历史数据服务器，在该服务器上存储所有的历史数据可供客户端查询。

选中该项，表示本机作为历史数据服务器。

当不选“本机是历史数据服务器”时，必须从历史数据服务器列表中选择一个站点为历史数据服务器。

本机为校时服务器：

KingSCADA运行中，尽量保持各台机器的时钟一致，选中“本机为校时服务器”时，本地计算机充当校时服务器，各个站点主动向校时服务器进行校时，保持网络的始终统一。

当不选“本机是校时服务器”时，必须从校时服务器列表中选择一个站点为校时服务器，并设置校时间隔，单位为秒，范围是1-36000s。

3、从机网络配置

第一步，在使用双机热备功能时要求主机和从机上的工程完全一致，所以将主机的工程直接拷贝到从机上即可，不需要对在网络配置里做任何修改，KingSCADA会自动根据IP地址识别主从机。

注：

主从机的变量名和ID号必须完全一致，建议用户不要单独修改主机或从机的变量部分，防止出现不一致的现象。

4、双机热备状态系统变量

系统变量$RedundantStatus是用来表示主从机状态的，不论该站点是历史数据服务器，报警数据服务器或是实时数据服务器。

在主机上，该变量的值为正数，在从机上，该变量的值为负数。

主机状态监控：

在主机工程中可以通过$RedundantStatus对主机进行监控。

变量$RedundantStatus有以下几种状态：

$RedundantStatus=1，此时主机为工作状态

$RedundantStatus=2，此时主机为热备状态

从机状态监控：

在从机工程中可以通过$RedundantStatus对从机进行监控。

变量$RedundantStatus有以下几种状态：

$RedundantStatus=-1，此时从机为热备状态

$RedundantStatus=-2，此时从机为工作状态

手动状态切换：

特殊情况下可以通过强制$RedundantStatus实现主、从机之间的手动切换。

主机切换到从机：

强制主机的$RedundantStatus为2，主机停止工作并停止响应从机查询，从机认为主机故障，启动工作，此时主机将没有任何工作，同时主机的数据也将不再变化。

主机启动后，强制从机的$RedundantStatus为-1，则主机的$RedundantStatus自动变为1，从而实现了从机向主机的切换。

注：

强制操作只能在工作状态的机器上进行。

第二节双网络冗余

双网络冗余是指两台机器间使用两条网线来实现网络通讯，当一条网线连接中断后，系统会自动切换到备用网络。

这要求网络中的任意站点均安装两块网卡，并分别设置在两个不同网段内。

当主网线路中断时，网络通讯自动切换到从网，保证通讯链路不中断，为系统稳定可靠运行提供了保障。

系统结构示意图如图所示：

图10-3双网络冗余系统结构示意图

双网络冗余配置

双网络冗余主要是网络环境支持双网段

KingSCADA开发系统树型目录区中选择“网络配置”→“本服务器设置”选项并双击，弹出网络配置对话框，主机、从机网络参数设置如图10-4所示。

图10-4主机双网络冗余配置图

主、从机双网络冗余只需要修改图中红色圈中的内容，点击“确定”设置完成。

第三节双设备冗余

IOServer双设备冗余是指设备间的冗余，即两台相同设备之间的相互冗余。

对于比较重要的数据采集系统，用户可以用两个完全一样的设备同时采集数据，并与IOServer通讯，实现双设备冗余功能。

新建从设备

在IOServer中，单击鼠标右键，在弹出的右键菜单中执行“新建设备”命令，弹出对话框（参考初级培训教程第三章第一节中新建设备），如图10-5所示：

图10-5新建从设备1

输入设备名称：

ModbusSlave，单击“下一步”按钮，选ModbusTCP系列的设备，设备地址，从设备IP端口，如图10-6所示：

图10-6新建从设备2

设置完设备的地址，单击“下一步”按钮弹出通讯故障恢复设置对话框。

如图10-7所示：

图10-7新建从设备3

这里我们选择默认设置即可，单击“下一步”，完成设备的建立。

如图10-8所示：

图10-8新建从设备4

新建主设备

再新建一个设备，设备名称：

ModbusMaster，在如下图的配置对话框中指定主设备的从设备。

图10-9新建主设备对话框

配置好主设备以后，IOServer双设备冗余的配置已经完成。

在实际的采集数据中IOServer会自动识别是否有设备采取了冗余方式，如果采取了冗余方式，出现异常情况，IOServer会自动从主设备切换到从设备，继续完成数据采集。

第四节双IOserver冗余

双IOServer冗余是指主IOServer和从IOServer直接或者通过OPC方式对设备进行数据采集，它是数据采集软件上的一种备份处理机制，增强数据采集的安全性。

正常情况下主IOServer处于工作状态，从IOServer处于监视状态，一旦从IOServer发现主IOServer异常，从IOServer将会在很短的时间内代替主IOServer采集数据，完全实现主IOServer的功能。

双IOserver冗余配置

第一步，建立IOserver应用。

在工程设计器中，选择“IOServer应用”，右键菜单－添加新IOServer应用，弹出如下对话框，新建主IOServer：

MasterIOServer，从IOServer：

SlaveIOServer。

图10-10主IOServer应用对话框

图10-11从IOServer应用对话框

第二步，配置主IOServer。

打开MasterIOServer－网络配置，弹出如下对话框：

图10-12主IOServer网络配置1

在“基本属性”中，设置站点名：

MasterIOServer，主IOServer应用要部署的电脑的IP，端口默认为12380。

在“冗余属性”中，勾选“使用双IOServer冗余”，冗余切换模式可以选择冷切换或热切换，冗余设置中，选中本机为主机，在从IOServer站点名中填写从IOServer的站点名：

SlaveIOServer，在从机IP中填写从IOServer的IP：

172.16.1.85，如下图10-13所示。

图10-13主IOServer网络配置2

冷切换：

主IOServer采集的时候从机不采集，主机坏掉从机启动关联变量然后采集，切换时间较长。

热切换：

主IOServer和从IOServer同时采集，从机的数据丢弃不要，等主机坏掉之后从机立即切换，切换时间较短。

第三步，配置从IOServer。

打开SlaveIOServer－网络配置，弹出如下对话框：

图10-14从IOServer网络配置1

在基本属性中，设置站点名：

SlaveIOServer，从IOServer应用要部署的电脑的IP，端口默认为12380。

在“冗余属性”中，勾选“使用双IOServer冗余”，冗余切换模式可以选择冷切换或热切换，冗余设置中，选中本机为从机，在主IOServer站点名中填写主IOServer的站点名：

MasterIOServer，在主机IP中填写主IOServer的IP：

172.16.1.57，如下图10-15所示。

图10-15从IOServer网络配置2

第四步,在KingSCADA的Server应用中只需要在网络配置－其它服务器－IOServer服务器－站点管理中添加主IOServer即可，从IOServer不用添加，如下图10-16所示。

图10-16KingSCADA中IOServer服务器配置

在KingSCADA实际采集数据时会自动识别IOServer是否采取了冗余方式，如果采取了冗余方式，出现异常情况，主从IOServer会自动进行冗余切换，完成数据采集。

课后练习：

1、熟悉KingSCADA3.51的双机热备、双设备冗余、双IOServer冗余功能实现。