双机系统

2024-07-03

双机系统（精选十篇）

双机系统篇1

除铁器主要用来除去输送带物料中含有的有害磁性物质, 保证后续的一些设备如破碎设备等不受损害, 有的现场还需要能满足多条输送带工作时的除杂。目前在用的除铁器控制系统很少有这种工作方式, 一般都是1 对1 工作, 如果根据现场特殊情况确定不同的除铁方案, 选用多台除铁器控制系统, 这对于使用单位不但增加了很大成本, 而且造成人力浪费, 并需要提供非常大的占地空间, 还不能完全保证设备的稳定性。而双机交替盘式除铁器控制系统可以解决这一难题。该控制系统采用PLC作为中央控制器, 采用一控多的工作方式, 即一台控制柜同时控制2 台甚至多台除铁器的方式, 既节省了空间, 又节约了成本, 同时中央控制器PLC具有良好的稳定性, 故障率低、可靠性高, 操作简单, 并可根据现场要求调节吸卸铁时间, 大大节约了人力、物力, 提高了工作效率。

2 双机交替盘式除铁器控制系统组成和结构

双机交替盘式除铁器控制系统主要由一台控制柜、二台电磁盘式除铁器、二台行走小车等3部分组成。要求环境温度在- 20 ~ - 40 ℃, 环境相对湿度不大于85% ( 周围温度20 ± 5 ℃) , 使用场所海拔不大于3 000 m, 无强烈振动和冲击, 无导电及易爆尘埃, 无腐蚀及破坏绝缘气体的工作环境。在除去输送带上的有害杂质时, 能循环交替, 防止出现除杂真空的现象。除铁器的安装方式采用悬挂式, 其具有的圆形结构、专利磁系结构密封性好, 能防止潮湿空气、粉尘和有害气体对线圈的损害, 可适应户内、户外的环境, 并且自动吸、卸铁。

3 双机交替盘式除铁器控制系统的工作原理

电磁盘式除铁器的工作实质上是在励磁线圈通上直流电, 通过涡流效应产生磁场, 从而对磁性杂质具有强大的吸引力, 将有害的磁性杂质从原料中分离出来。

3. 1 双机交替盘式除铁器控制系统的电气控制原理

控制系统本身采用380 V、50 Hz的交流电源, 控制回路经由变压器变压后的220 V交流电作为电源, 由PLC控制整个系统的正常运行, 利用编写程序通过PLC控制除铁器的前行、返回、励磁、卸铁等一系列过程。PLC采用西门子公司生产的产品, 可靠性高, 故障率低。控制原理如图1 所示。

3. 2 盘式除铁器的安装运行

盘式除铁器的安装示意见图2。在进行远程操作过程中, 根据现场情况, 除铁器根据程序设计运行至相应位置, 即SQ1 表示1 号除铁器在甲带励磁位置, SQ2 表示1 号除铁器在乙带励磁位置, SQ4 表示2 号除铁器在甲带励磁位置, SQ5表示2 号除铁器在乙带励磁位置。SQ3、SQ4 表示弃铁位 ( 即初始位置) 。

3. 3 双机交替盘式除铁器控制系统工作流程

双机交替盘式除铁器控制系统的工作流程如图3。

将控制面板上的现场集控转换开关拨到集控位置, 集控室收到集控准备信号, 此时除铁器应在初始位置 ( 弃铁位) ; 当集控室发来选甲带工作启动信号, 1 号除铁器立即前行, 到达甲带上方停止, 并开始励磁吸铁, 电控装置开始计时, 既定时间后2 号除铁器开始前行, 到达甲带上方自动停止并开始励磁吸铁, 10 s后1 号除铁器返回到弃铁位置停止励磁进行弃铁。既定时间后1 号除铁器前行到甲带上方吸铁, 以此工作周期循环工作。当集控室发来选甲带工作停止信号, 除铁器自动返回到弃铁位置停止励磁。

当集控室发来选乙带工作启动信号, 2 号除铁器立即前行, 到达乙带上方停止, 并开始励磁吸铁, 电控装置也开始计时, 既定时间后1 号除铁器开始前行, 到达乙带上方自动停止并开始励磁吸铁, 10 s后2 号除铁器返回到弃铁位置停止励磁进行弃铁。既定时间后2 号除铁器前行到乙带上方吸铁, 以此工作周期循环工作。当集控室发来选乙带工作停止信号, 除铁器自动返回到弃铁位置停止励磁。

当除铁器在甲带上方交替运行时, 集控室又给上乙胶带的集控启动信号, 如果在甲带上方的是1 号除铁器, 则2 号除铁器直接到乙带上方励磁吸铁; 如果在甲带上方的是2 号除铁器, 则2号除铁器返回到弃铁位置停止励磁弃铁, 弃铁时间 ( 20 s) 后前行到乙带上方励磁吸铁; 而1 号除铁器直接前行到甲带上方励磁吸铁。当除铁器在乙带上方交替运行时, 集控室又给上甲胶带的集控启动信号, 如果在乙带上方的是2 号除铁器, 则1 号除铁器直接到甲带上方励磁吸铁; 如果在乙带上方的是1 号除铁器, 则1 号除铁器返回到弃铁位置停止励磁弃铁, 弃铁时间 ( 20 s) 后前行到甲带上方励磁吸铁; 而2 号除铁器直接前行到乙带上方励磁吸铁。当除铁器在胶带上方励磁既定时间 ( 同交替时间) 后, 除铁器自动返回到弃铁位置停止励磁弃铁, 20 s后又回到所对应的胶带上方励磁吸铁。当集控室给出一个集控停止信号后, 在其上方的除铁器返回到弃铁位置停止励磁弃铁, 另一台除铁器继续停留在胶带上方, 并进入交替运行状态。

4 结论

双机交替盘式除铁器控制系统全面考虑到设备的功能和可靠性, 采用PLC作为中央处理器, 控制着整个系统的运行。运行过程中, 能有效减少铁块划坏胶带或者进入后续作业损坏后续设备等事故的发生, 保证输送带及后续设备的稳定运行, 同时大大降低了人力、物力消耗。

摘要：介绍了双机交替盘式除铁器控制系统的组成、结构及工作原理;该系统是一种智能化的除铁控制系统, 采用PLC作为中央处理器, 控制整个系统运行;系统循环交替工作, 消除了单机除铁过程中出现的真空现象, 解决了双胶带输送过程中的除铁难题。

双机系统篇2

对于现代化的公司来说，网络运行最为宝贵的是数据。存储是网络的核心，数据是网络的灵魂。所有过程的数据交割均由其计算中心的核心系统所提供，任何人为的错误，硬盘的损毁、电脑病毒、自然灾难等等造成的数据丢失，都将会造成无可估量的损失。

系统数据丢失不仅会导致系统文件、交易资料、客户资料、技术文件、财务帐目的丢失，使工作紊乱，严重的会使业务瘫痪，带来的灾难性后果将不堪设想。因此，如何有效的保护现有数据，使得业务稳定运行则显得尤为重要。当人为因素（如：误操作）、硬件故障及其它不可预见因素造成数据丢失、系统瘫痪时；或者是不可抗力的灾难（如火灾、水灾）发生时，如何保证及时有效的恢复系统和数据，使业务得以正常运转，将损失减小到最低，则是用户最为关心的问题。

那么要解决上述问题最为根本的的办法就是数据的集中管理和数据备份。数据集中管理是通过双机热备份系统，将所有站点的数据直接从中央存储设备读取和存储，并由专业人员进行管理，极大地保护了数据的安全性和保密性，同时，减少了各站点的工作量和简化了工作流程，最大限度的保护了现有设备。在发达国家，几乎每一个网络都会配置专用的外部存储设备，而这些设备也确实在不少灾难性的数据丢失事故中发挥了扭转乾坤的作用。计算机界往往会用服务器和数据备份设备(如磁带机、磁带库、磁盘阵列)的连接率，即一百台服务器中有多少置了数据备份设备，来作为评价备份普及程度和对网络数据安全程度的一个重要衡量指标。

经过对计算中心系统软、硬件环境的了解和分析，结合现有资源并充分考虑系统将来的升级，航天联志公司提供了一整套完备、智能化、易管理的数据备份方案，简洁、可靠的灾难恢复机制，并可平滑的扩展升级，为企业的蓬勃发展提供了有力保障。

方案概述

本方案针对实际业务、文档数据存储体系进行了一套完整的规划和设计。整个方案主要以安全性、高性能、高扩展性三方面为基础，凭借航天联志公司多年来在存储(Storage)领域运作经验所总结的系统设计思想和方法论为核心，并依据此原则分析的业务数据流程和组织管理，设计技术方案，指导方案实施和后继支持。方案旨在建立起一套科学高效的数据存储、应用和管理系统，提高运营效率，确保服务质量，并以此为出发点，帮助客户实现最终拥有新一代的现代化高科技运行体系。需求分析、重要数据存在的隐患

数据丢失的原因

自然灾害：地震、火灾、雷电、洪水、飓风；

犯罪：盗窃、故意破坏、病毒；

软硬件故障：如硬盘划伤；

人为因素：误操作、误删除。

硬件故障、软件错误

人的误操作是数据丢失的最主要原因。50% 以上的数据丢失是由于硬件故障或软件错误造成的，30% 以上的数据丢失是由人的错误操作造成的，病毒和自然灾害造成的数据丢失不到 15%。

调查结果显示，具备计算机网络的公司有 2/3 遭遇过数据丢失的情况。

因此，我们得出八个必须重视数据管理的理由：

• 硬盘驱动器毁坏。由于一个系统或电器的物理损坏使你的文件丢失。• 人为错误。你偶然地删除一个文件或重新格式化一个磁盘。• 黑客。有人在你的计算机上远程侵入并损害信息。• 病毒。你的硬盘驱动器或磁盘被感染。

• 盗窃。有人从你的计算机上复制或删除信息或侵占整个单元系统。• 自然灾害。火灾或洪水破坏你的计算机和硬盘驱动器。

• 电源浪涌。一个瞬间过载电功率损害在你的硬盘驱动器上的文件。

• 磁干扰。你的软盘接触到有磁性的物质，比如有人用曲别针盒，使文件被清除。、需求归纳：

建立多机高可用系统，在某主机或应用故障的情况下，高可用手段应能迅速向另一主机切换，以保证系统 24 小时不间断运转。

（1）在线数据存入高性能的磁盘阵列。

（2）存储设备应具有良好的可扩充性，以解决数据量的激增带来的棘手问题。

（3）系统结构应具有良好的可扩充性能，以便于系统升级时可做到原有投资保护。

（4）存储管理系统具有可扩充的体系结构，支持分级存储管理方案设计原则：

在系统设计中我们遵循以下原则：

  系统设计的前瞻性：充分考虑未来 3 年的业务发展的需要。

系统设计的先进性：在经费和技术许可的范围内，引进、吸收和应用先进技术。在数据存储管理系统软件设计和存储网络设计以及存储设备选择上采用目前国际先进方案，在建立先进的存储结构的同时，获得较好的数据系统运行效率。

 开放性原则：系统采用的各种硬件设备和软件系统均遵循国际标准或工业标准及国际流行标准，符合开放性设计原则，使其具备优良的可扩展性、可升级性和灵活性。

 安全性原则：数据备份系统构成应用系统的保障子系统。数据备份系统的最终目的是确保应用系统的安全运行和故障恢复机制，系统设计的首要目标是建立这一系统安全体系。

 稳定性原则：我们在采用国际先进的存储技术的同时，着重考虑了系统的稳定性和可行性，使系统的运营风险降低到最小。这样，系统能够充分享受先进的存储技术带来的巨大收益。

 系统设计的完整性：本系统的各项设计应从整体考虑 , 各子系统应构成完整的数据系统。一个完整的数据系统应包括： 1)多机热备份系统 2)虚拟磁盘管理和高效文件系统 3)大容量高速磁盘阵列子系统

 系统设计的经济性：在满足所有需求的前提下，选择合适的数据管理软件，存储网络设备和相关存储设备，使系统具有较好的性能价格比。

 可管理性与数据系统高效率原则：电子商务和关键应用要求数据系统具有高速的访问能力和可持续访问的能力 , 因此数据系统的设计首先要建立一套高效的存储系统机制 , 包括采用先进的存储技术 , 采用先进的存储系统软件 , 同时要提供强有力的数据系统管理能力。

 可扩展性原则：）硬件的选择上，配备稳定性高、易扩充的磁盘阵列，适应平滑升级，保护现有投资。）在存储软件的选择上，可扩展性原则也至关重要。实际上只有系统软硬件均符合技术发展潮流，采用相关的先进技术，在功能上相辅相成，整个系统的平滑升级才能成为可能。

企业ERP系统服务器双机热备份解决方案系统总体设计结构图：

统的总体结构说明：

• 数据集中存储设备为当前业界领先的磁盘阵列产品。

• 所有服务器上均配置 ROSE HA 作为双机热备份软件 , 一旦任何系统应用出现故障 , 该应用系统会迅速切换到其他服务器上运行。

• 二台服务器上均配置为 WinNT/2000。作为高性能系统的基本工具 , 是任何一个高性能系统必不可少的

系统技术特点：

1)100% 数据高可用保证

该方案采用的磁盘机拥有完全的冗余和容错能力，提供 100% 数据可用性保证的存储系统。如果在使用中，任一路径出现故障，仍有连路保持可用。不会造成服务中断，因为在路径故障发生的过程中不会出现瓶颈。

在磁盘阵列上执行所有的维护工作，而不需中断用户的日常操作，更换冗余硬件（包括硬盘），增加功能、扩充系统容量、升级微码等等，所有这些操作都不需要关闭系统或牺牲关键应用的性能。

非易失性高速缓存，在任何时间内，对所有磁盘阵列都是可存取的。在高速缓存内自动维护着两份拷贝，以保护用户的重要数据，对于每一份拷贝，由独立的电源和备用电池提供保护。事实上，电池也是冗余的，因此数据可保留在高速缓存中，直至电源恢复正常。该磁盘阵列系统总是持续地向磁盘传送数据，不像其他一些系统，只在高速缓存写满了以后或断电情况发生时，才向磁盘传送数据。

该磁盘阵列采用的是是世界上最可靠的磁盘。其平均无故障时间(MTBF)长。而且其拥有的全局动态备盘功能，允许替换整个系统中的任何盘包，节省了用户的时间和金钱。没有其它企业级的存储系统可提供如此高级别的可靠性和可用性。

2)不停机的卷复制

3)采用双机热备份技术消除故障

Aisino 服务器提供了对数据持续存取的附加支持。支持 ROSE HA 等几个业界领先的开放系统主机故障切换软件解决方案。主机故障切换允许一台备用主机在生产主机出现故障时，接管其上的存储和网络控制权，并重新启动运行在上面的应用服务。

在主机和磁盘阵列间的路径是一个潜在的单点故障，它可能会导致数据存取的完全丢失。其备用路径(Alternative Path)支持经由两条分立的路径存取同一个逻辑单元。若主路径出现故障，则通过备用路径重新启动 I/O。使用路径切换软件，可使主机迅速地从接口故障中恢复过来，保证数据的可持续存取。

=== 补充资料 === 电力行业的双机热备系统解决方案 —— 通过一些多冗余性的优点为整个系统的安全提供了坚实的保障。需要一套国际先进的电力调度自动化系统和计算能力强大的、质量可靠的、性能稳定的硬件平台的有积极结合才可以真正得以实现。电力调度通信中心通过电力通讯监控、调度管理、电网能量管理、生产调度等系统可以有效的对电力的生产调度进行有效的分配。其中调度管理信息系统的建设维护是一个很大的系统工程，涉及的业务范围广，数据容量大。所以在网络的设计除了要遵循现阶段的我国电力行业标准，而且要具有可以实现逐步投入、逐步升级的特点。对于网络中的服务器部分，因为需要存放大量的数据、应用，所以在考虑计算能力强大以外，对数据的安全、应用的快速实现和系统长期运行的稳定性也提出了更高的要求。

双机热备是为了消除网络中因服务器失败产生单点故障而设计的，双机热备可以实现运行时的相互监控，在系统发生故障时自动切换，使系统具有在线恢复能力，从而使得网络用户的业务交易正常运行，保证了数据的完整性及业务的高可靠性，使系统永不停机成为现实。

通过这样的解决方案，使整个系统具备完善的自检测功能，能够快速、平稳的自动或人工切除系统本身的故障，并且不会影响系统其他节点的正常运行。具体来说可以帮助网络实现以下功能：

（1）服务器停电时，能实现自动切换

（2）服务器的硬盘、CPU、RAM 发生故障时，实现自动切换

（3）网络连接发生故障时（如网卡、网线故障），实现自动切换

（4）操作系统、数据库或应用程序发生故障时，能实现自动切换

（5）安全完成切换多次

（6）互相检测机器的工作状态，保证双机的可靠性

（7）保留完整的系统日志

数据库双机热备份系统解决方案篇3

【关键词】数据库；双机热备份；系统；解决方案

【中图分类号】G250.74【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0213-02

引言：近年来，随着经济改革的不断深入，企业的各项业务也有了长足发展，计算机应用水平得到迅速的提高。目前，开放平台加客户/服务器的双机热备份应用模式已经被我国中小型企业广泛采用。

通常这种应用模式是以两台小型机做互为备份的两个节点，同时联到一个共享磁盘柜上，构成一个Client/Server方式下的Server端服务器系统。这种服务器系统在考虑系统的高连续可用性时，一般从主机、网络到UPS电源都是一主一备，存放数据的磁盘选择磁盘镜像技术或选择磁盘冗余阵列5技术（RAID5）。

从硬件角度看，这种配置已经考虑了各组成部分的冗余，然而从应用的角度来看，这样的服务器系统还是有缺陷的。

对应用系统而言，数据库是非常重要的，而在这种服务器系统中数据库只有一个，一旦出现故障，不但整个系统会瘫痪，甚至还会给银行带来很大的经济损失。对于这个问题，双机热备份模式是无能为力的。在实际应用系统的运行过程中，由于参数设置不当或数据库本身存在的缺陷，使得数据库出现的问题在故障率中所占比重还是比较大的，因而给应用系统的可靠运行带来了较大的影响。本文针对这一问题，介绍我单位的一种解决方案。

一、系统的改进方案

为了解决Oracle数据库无备份的问题，必须另建一套服务器系统。然而对中小型企业来讲，另外投资一套小型服务器系统，经济上往往不允许。考虑到现在的PC服务器在性能上已经足可以充当企业级服务器，投资较小，所以我们选择了用PC服务器备份的方案，如图1所示：

根据对IBM System X服务器的压力测试结果，我们认为它具有处理日交易3万笔的能力，符合我单位目前业务的情况，因此我们选用了IBM System X服务器做备份Oracle数据库。

PC服务器硬件配置：

（1）CPU 4×Pentium Pro

（2）内存 8G

（3）硬盘 320G

软件环境：

（1）操作系统 Windows server 2003

（2）数据库 Oracle 10g

（3）应用软件 ERP软件

二、 RAID系统

RAID （Redundant Array of Inexpensive Dins），廉价冗余磁盘阵列。RAID是一种使用磁盘驱动器的方法，它将一组磁盘驱动器用某种逻辑方式联系起来，作为逻辑上的一个磁盘驱动器来使用，使RAID一般是在SCSI磁盘驱动路上实现的。它的优点在于：

通过将多个物理磁盘编织（weaving）进一个单独的逻辑卷来使用，使RAID相对传统的磁盘驱动器，在同样的容量下，价格要低许多。

通过将数据按条块（blocks）写入不同的磁盘来并行地读写几个磁盘，进而提升磁盘访向速度。带有多个磁盘控制器的RAID系统，存取速度提高很快。

RAID的具体实现可以靠硬件也可以靠软件，通过硬件实现RAID的产品有磁盘阵列柜，阵列柜中安装有磁盘阵列控制卡，可以直接将柜中的硬盘配置成为逻辑盘阵。磁盘阵列柜通过SCSI电缆与服务器上普通SCSI卡相连，系统管理员需直接在磁盘柜上配置磁盘阵列。

磁盘阵列控制器一般都支持多种RAID级别、磁盘的热插拔、在线平滑扩容和双冗余电源。

三、备份数据库工作原理

由于PC服务器中的操作系统、数据库与生产机中的版本不同，所以必须先将生产机中的数据库数据卸出来，以文本文件的形式传到PC服务器上，然后将此文本文件再装入PC服务器的数据库中，从而使两个数据库中的数据一致。慎重起见，还可以对重要表的有关字段进行求和，并将两个数据库的求和结果进行比较，若一致则可以放心，不一致则说明上述操作过程有问题，需要排除后重做。

1.日间备份

将每天晚上轧帐后的数据卸出并装载到PC服务器上，使得生产机和PC服务器中的数据在每天业务开始前保持一致。正常开机后，当生产机上的数据库出现问题不能正常使用时，可以通过修改PC服务器的网络地址，使上传的交易传到PC服务器，从而实现数据库的切换。

但应注意，切换后的数据库状态是每天业务开始时的状态，所以还应有一个追帐的过程，直到追帐完成，才算完成整个切换过程。这种切换所需的时间仍远远少于磁带恢复后再追帐的时间。一般磁带备份只做轧帐前的数据备份，这样磁带恢复后还要再做一个轧帐过程，才能恢复到开业时的数据库状态。

2.查找隔日数据

有时根据业务的需要，要求恢复前一天的有关数据，由于白天业务运转不允许生产数据库停下来恢复数据，有了PC服务器，可以将一些数据表在轧帐前卸出来，传到PC服务器上，需要时在PC服务器上恢复出来，进行数据的查找。

3.磁带备份的补充

服务器上的数据还起到异种介质备份的作用，提高了备份数据的可靠性。PC服务器可放在办公环境下使用，这样可使服务器与生产机保持适当的距离，一定程度上提高了整个系统的抗灾能力。

在双机热备份应用模式下，采用PC服务器作数据库的备份，提高了整个应用系统的连续可用性和数据备份的可靠性，由于该方案投资省、易实施，对中小型企业有一定的借鉴价值。

四、系统特点与总结

双机与磁盘阵列柜互联结构的特点是：

硬软结合实现真正意义上的数据与系统分离。

对硬件配置要求不高，服务器可采用不同或相差较大的配置。

系统切换时间段，平均切换时间为60秒。

切换过程对应用程序无影响，无需重新启动或登陆。

系统效率高。因为整个系统中数据读写、管理及容错由磁盘阵列来完成。而系统服务器故障纠错处理由HA软件来完成，而这两个都是相对独立的子系统。双机容错监控路径为SCSI线路（80M/S）和RS232线路或10/ 100MB自适应网卡线路，既不占用主机CPU资源，也不产用基础网络宽带，因此系统效率高。

双机与磁盘阵列柜互联结构不采用内存镜像技术，因此需要有一定的切换时间（通常为60-180秒），它可以有效地避免由于应用程序自身的缺陷导致系统全部宕机，同时由于所有的数据全部存贮在中置的磁盘阵列柜中，当工作机出现故障时，备份机接替工作机，从磁盘阵列中读取数据，所以不会产生数据不同步的问题，由于这种方案不需要网络镜像同步，因此这种集群方案服务器的性能要比镜像服务器结构高出很多。

双机与磁盘阵列柜互联结构的缺点是在系统当中存在单点错的缺陷，所谓单点错是指当系统中某个部件或某个应用程序出现故障时，导致所有系统全部宕机。在这个系统中磁盘阵列柜会导致单点错，当磁盘阵列柜出现逻辑或物理故障时，所有存贮的数据会全部丢失，因此在选配这种方案时，需要选用一个品质与售后服务较好的产品。

五、结束语

计算机技术、网络技术的广泛应用，使企业运作效率大大提高。同时也使现代企业对计算机系统的依赖性进一步增加。如何保证核心应用永不停止，关键数据不会丢失？越来越多的企业采用双机热备份或多机集群技术来解决这一问题，其中双机热备份技术以其技术成熟，成本相对较低，获得了广泛的应用。

典型的双机热备份系统通过在两台服务器上运行双机热备份软件和共用RAID磁盘阵列来实现。这种方案在电信，金触、证券、政府等部门和行业的成功应用，业己证明其可靠性和成熟性。

参考文献

[1] 黄铠，许志伟.可扩展并行计算技术、结构与编程[M].北京：机械工业出版社，2011

双机系统篇4

关键词：医院信息系统,双机容错,客户机/服务器,单点故障

我院1994年被卫生部首批授予“三级甲等”医院,是卫生部国际紧急救援中心网络医院,承担着本市及周边地区千万人的医疗和保健任务。2007年门、急诊近103万人次,收治住院病人近4万人次,手术病人近1.4万多人次。目前我院已经成功实施了包括挂号收费子系统、药房药库管理子系统、电子病历子系统和成本核算子系统等覆盖全院的十余个子系统。医院信息系统的稳定运行对整个医院医疗活动的正常开展极为重要。现在我院的医院信息系统同全国大多数医院一样是采用客户机/服务器(C/S)结构,服务器就是医院信息系统的“心脏”。如果服务器出现故障,整个HIS就会瘫痪。因此,建立双机容错系统,就显得特别重要。

我院网络系统配有HP Proliant DL580 G4(以下简称DL580)服务器和700余台客户机,运行环境为1000M主干光纤网,网络操作系统采用Windows Server 2003 R2,数据库采用SQL Server 2000。如何构建一个无懈可击的系统呢?关键之举在于清除单点故障(所谓单点故障是指因为一个部件出现问题而使整个系统瘫痪的情况)。现在结合我院医院信息系统的双机容错的建设过程来介绍如何解决这个问题。

为确保我院DL580服务器意外宕机后整个HIS系统能够正常运行,备用服务器必须具有能够正常负载现有全院HIS系统的能力,所以备用服务器采用HP NetServer LH 6000R(以下简称HP LH 6000R),这台服务器就是原来双机系统中的主服务器,可以负担起HIS系统的运行。我们采用“双机热备份”(Hot Standby)工作模式:双主机通过一条TCP/IP网络线相连;DL580为Master,HP LH6000R为Slave;DL580处理作业和数据,HP LH 6000R作为热备份机;DL580出现故障后,HP LH 6000R自动接管主机A的作业和数据;HP LH6000R同时接管DL580的主机名(HOST)、网络地址(IP);DL580的作业将在HP LH 6000R上自动运行;备份主机HP LH 6000R为Master,DL580修复后,自动接管原来的作业和数据,再作为Master,主机HP LH 6000R继续做备援的Slave。这样做的优点是可以自动实时备份,服务器出现故障,前端客户机转移到相同的主机名及网络地址,系统继续运行,数据丢失极少。整个系统从宕机到重新正常运行,时间在2分钟左右。

本双机容错系统有DL580及HP LH 6000R与存储(通过存储交换机)和cisco6506交换机组成。安装时需要将主服务器、备份服务器与存储交换机及网络主交换机做好物理连接。主服务器DL580与从服务器HP LH 6000R通过网卡及RS-232串口互相连接,组成一个双保险的检测对方“心跳”的双回路私网。备份服务器操作系统

升级为Windows Server 2003,再安装后台数据库SQL SERVER 2000。最后在主服务器及从服务器上安装DataWare for Windows NT双机容错软件,建立Private Net,并在两台服务器上同时配置。然后在主服务器上配置好VOLUME、IP Address、Computer Alias Name、File Share、NT Services、User Defined等参数以及每个主参数包含的二级参数,并配置好心跳检测路线及软件注册号。待将DataWare所要管理的Resource Object配置好后,并将每一个Resource Object,通过Tools下的Bring in带入。至此,SQL 2000 with DataWare NT Cluster的配置已完成。

DataWare for NT双机软件有以下基本功能:服务器停电时,能实现自动切换;服务器的硬盘,CPU,RAM发生故障时,能发生自动切换;网络连接故障时,能发生自动切换;操作系统,数据库或应用程序发生故障时,能实现自动切换;提供手动切换功能,使系统管理员可以在主机负载过大时或其它适当的时候,实现手动切换;安全完成多次切换;监测备份机的基本设备和系统状态,保证备份机的可靠性;保留完整的信息提示。我们按照基本功能的每一项进行了相应的测试,结果表明DataWare for NT运行正常。

参考文献

[1]谢长生,胡兵全.面向应用级的双机容错系统的设计与实现[J].计算机工程,2004,30(15):187-189.

[2]芶冬荣,刘海清.双机容错计算机系统的设计与实现[J].计算机工程,2008,34(15):255-258.

基于LabVIEW的双机串行通信篇5

关键词：串行通信；RS-232串口；LabVIEW

中图分类号：TP273 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 11-0000-01

Double Computer Serial Communication Based on LabVIEW

Xu Qiujing1,Zhao Qiuying2,Song Yi1

(1.Harbin Huade University,Harbin150025,China;2.Northeast Petroleum University Huarui Institute,Harbin150028,China)

Abstract:When Terminal and computer orbetween computers exchanging information,in addition to the use of parallel means of communication,often uses serial communication mode.The paper used LabVIEW as a programming language,introducing in the LabVIEW programming environment,how to realize the double computer serial communication.

Keywords:Serial communication;RS-232 serial port;LabVIEW

一、串行通信

串行通讯是我们最容易接触到的一种通讯方式。终端与计算机之间或者计算机与计算机之间进行交换信息时，除了采用并行通讯方式之外，还经常采用串行通讯方式。串行通讯是指数据一位一位地按顺序传送，当两台串口设备通信距离较近时，可以直接连接，最简单的情况，在通信中只需三根线（发送线、接收线、信号地线）便可实现全双工异步串行通信。当两台RS-232串口设备通信距离较近时（一般在十米左右），可以用电缆线直接将两台设备的RS-232端口连接；若通信距离较远时，需附加调制解调器。

在实际使用中常使用串口通信线将两个串口设备连接起来。串口线的制作方法非常简单：准备两个9针的串口接线端子（因为计算机上的串口为公头，因此连接线为母头），准备3根导线（最好采用3芯屏蔽线），按图1所示将导线焊接到接线端子上。

图1.串口通信线的制作

图1所示的2号接收脚与3号发送脚交叉连接是因为在直连方式时，把通信双方都当作数据终端设备看待，双方都可发也可收。在这种方式下，通信双方的任何一方，只要请求发送RTS有效和数据终端准备好DTR有效就能开始发送和接收。

二、LabVIEW

LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。

LabVIEW中有关串口的函数选板它位于函数→仪器I/O→串口，主要包括VISA配置串口、VISA写入、VISA读取、VISA关闭、VISA串口字节数、VISA串口中断、VISA设置I/O缓冲区大小、VISA清空I/O缓冲区八个函数构成。注意：在LabVIEW需安装VISA的驱动程序才能正常使用串口。

三、LabVIEW主要程序面板设计如图2

图2.LabVIEW程序面板设计

四、LabVIEW前面板设计及运行

在两台计算机上分别运行此程序，运行结果如图3所示：

图3.LabVIEW前面板设计及运行结果

参考文献：

[1]马秀龙,董浩斌.基于LabVIEW串口通讯的多路数据采集系统[J].工业控制计算机,2008,21(5):14-15

[2]张桐,陈国顺.精通LabVIEW程序设计[M].北京:电子工业出版社,2008

监控主机双机热备系统的开发应用篇6

目前, 开滦集团所属各矿均已装备煤矿安全监控系统, 为保障矿井安全生产起到了重要作用。《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范 (AQ1029—2007) 》第9.1.1条规定:“煤矿安全监控系统的主机及系统联网主机必须双机或多机备份, 24 h不间断运行。当工作主机发生故障时, 备份主机应在5 min内投入工作。”由于开滦集团各矿的煤矿安全监控系统是在该规定下发之前装备的, 因此在双机切换及数据安全等方面存在下列问题:

(1) 双机切换问题:2台监控主机互为备用, 处于各自独立的运行状态, 一旦工作主机出现问题中断工作, 需人为对设备进行手工切换, 备份主机投入正常工作的时间往往大于国家标准规定的5 min, 有的矿甚至需要20～30 min。

(2) 数据安全性问题:煤矿安全监控系统的监控主机出现故障经常造成系统中历史数据丢失, 而且当切换监控主机后, 由于在切换之前的历史数据是存储在出现故障的监控主机中的, 造成新投入的备份主机无法查询历史数据。

(3) 短消息发送问题:为使安全管理人员及时准确地了解到安全监控信息, 使有关领导及时调度指挥安全生产, 开滦集团专门开发了一套短消息发送软件, 将煤矿安全监控系统的实时报警信息以短消息的方式及时发布到安全管理人员的手机上。该软件单独运行在一台专用计算机上, 需要通过网络接收来自于监控主机的实时数据, 如果网络环境发生改变, 将会影响短消息的发送功能。

针对上述问题, 开滦集团开发了一套监控主机双机热备系统。本文将对该系统的具体应用作一简单介绍。

1现场需求分析

(1) 为使监控主机双机切换的时间符合国家标准的要求, 考虑采用双机自动切换方式。在监控主机死机或监控主机串口工作不正常的情况下, 自动启动备份主机;同时自动在备份主机上运行监控程序, 以取得对整个安全监控系统的控制权, 并进行数据流的切换。

(2) 为解决数据安全性问题, 增加磁盘阵列柜, 改变现有的监控数据存储模式, 即将原来分别存储在2台监控主机上的实时数据和历史数据全部存储到磁盘阵列中。采取这种数据存储模式同时也解决了监控主机切换前后的历史数据共享问题。

(3) 短消息发送问题:网络中的短消息专用计算机需要随时访问监控主机以获取实时监控数据, 如果监控主机发生切换, 要求能够自动区分访问的IP地址。经论证, 决定采取虚拟IP地址映射技术来实现短消息专用计算机与2台监控主机之间的网络自动切换功能。

(4) 监控数据是以取样时间和设备安装地点为标志存储在数据库中的。所以2台监控主机的时间必须保持一致, 否则存储数据的时间将产生冲突, 这就要求2台监控主机进行切换时, 备分监控主机能够自动校对时间, 确保时间上的同步。

(5) 由于开滦集团各矿装备的煤矿安全监控系统的型号不同, 监控主机与井下监控设备的通信有2种方式:一是通过插在监控主机主板扩展槽上的监测接口板进行井上下通信;二是通过串口接Modem进行井上下通信。在实现切换控制时应对这2种通信方式有所区别。

针对上述现场需求, 经多方调研论证, 决定采用双机热备系统。

2解决方案

2.1 系统构成

监控主机双机热备系统主要包括控制部分、存储部分、软件部分。其中控制部分由串口控制器和多路控制器等构成, 存储部分由磁盘阵列、SCSI硬盘、通道卡、SCSI线缆等构成, 软件部分由运行在2台监控主机上的双机热备软件构成。

2.2 系统拓扑

系统的实现方案主要有2种:监控主机使用监测接口板和监控主机使用串口, 其拓扑分别如图1、图2所示。

2.3 双机自动切换的解决方案

双机热备软件在节点 (监控主机) 间保持着间歇的通信信号, 又称心跳信号, 即通过监控主机之间的通信路径周期性地检测各节点的状态 (包括系统程序和应用程序的运行状态) 。当一台监控主机出现故障时, 另一台监控主机根据心跳侦测的情况做出判断, 如果连续未收到的心跳信号达到了一定的数目, 双机热备软件就认为相应的监控主机出现故障, 从而控制双机热备系统进行监控主机的自动切换。对于监测用户而言, 这一过程是全自动的, 在很短时间内完成, 对安全监控不会造成影响。

2.4 数据安全性的解决方案

双机热备有2种实现模式:一种是基于共享的存储设备的方式, 另一种是没有共享的存储设备的方式, 一般称为纯软件方式。本系统采用了前一种方式, 2台监控主机使用共享的磁盘阵列, 因此, 2台监控主机使用的是一样的数据, 从而实现历史数据的共享。同时磁盘阵列中安装了3块SCSI硬盘, 监控数据同时存储在3块磁盘中, 由双机热备软件对其进行管理, 这样就充分保证了数据的高可靠性和高安全性。

2.5 短消息发送平台的解决方案

双机热备系统采用了虚拟IP地址映射技术。在进行网络服务时, 双机热备系统后台提供一个逻辑的虚拟地址, 任何一个客户端需要访问系统时只需要使用该虚拟地址。因此, 短消息专用计算机通过虚拟地址和工作的监控主机通信。无论监控主机是否发生切换, 虚拟地址始终指向工作主机, 在短消息专用计算机端看来监控主机是透明的。当双机热备系统中的一台监控主机出现故障时, 会将另一台监控主机网卡的IP地址更换为该虚拟地址, 继续提供网络服务。切换完成后, 在短消息专用计算机端看来系统并没有出现故障, 网络服务也没有间断。

3双机热备系统的工作过程

3.1 使用监测接口板的监控主机的工作过程

监控主机使用监测接口板实现方案的工作原理如图3所示。当监控主机1出现应用软件故障、死机或关机时, 监控主机2通过心跳线侦测到监控主机1的状态, 此时监控主机2立即通过串口d向串口控制器发送一个请求信号数据, 控制它的上一级 (多路控制器) 输出模块在D01处断开, 同时导通D02, 实现监控主机2通过监测接口板与井下监控设备的正常通信。该方案可实现程序平滑切换, 整个过程约为1 min。监控主机2出现故障时的双机切换过程与此类似, 这里不再详述。

3.2 使用串口的监控主机的工作过程

监控主机使用串口实现方案的工作原理如图4所示, 具体过程与使用监测接口板方案类似, 只是将接口板换为了串口, 故这里不再详述。该方案能实现程序平滑切换, 整个过程约为1 min。

3.3 双机热备系统工作过程

双机热备系统的2台监控主机都与磁盘阵列柜直接连接, 用户的操作系统、应用软件和双机热备软件分别安装在2台监控主机上;数据库等共享数据存放在磁盘阵列上从而保证监控系统历史数据的连续性。实现监控主机自动切换后, 历史数据能够即时查询。

2台监控主机之间通过私用心跳网络连接。系统启动后, 双机热备软件开始监测系统工作状态, 当工作的监控主机发生故障时, 心跳信息就会发生变化, 双机热备软件捕捉到这种变化后, 随即控制系统进行监控主机的切换, 备份监控主机启动, 接管原监控主机的工作 (包括提供TCP/IP网络服务、存储系统的存取服务、对井下监控分站的管理等) 并进行报警, 提示管理人员对故障监控主机进行维修。当维修完毕后, 可以根据双机热备软件的设定自动或手动再切换回来, 当然也可以不切换, 此时维修好的监控主机就作为备份主机。

虚拟IP地址映射技术实现了短消息专用计算机与2台监控主机之间的网络自动切换, 同时还可以提供虚拟的计算机别名供客户端访问。

4结语

监控主机双机热备系统在开滦集团的应用, 实现了安全监控系统监控主机自动切换及短消息专用计算机与2台监控主机之间的网络自动切换功能, 同时由于使用共享的数据存储系统, 提高了监控数据的可靠性, 并实现了历史数据共享功能, 为煤矿安全监控系统的连续正常运行提供了可靠的技术保证。

参考文献

[1]龚振文.浅析安全检测系统双机势备存储应用[J].水力采煤与管道运输, 2007 (3) .

[2]吴峻.双机高可用系统及其工作方式[J].黑龙江科技信息, 2009 (5) .

[3]国家安全生产监督管理总局.AQ1029—2007煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范[S].北京:煤炭工业出版社, 2007.

可靠实现煤矿双机热备系统的方法篇7

为了提高煤矿监测监控系统的可靠性和可用性,国家安全生产监督管理总局制订的相关行业标准要求:煤矿安全监控系统及井下作业人员管理系统必须具备双机或多机备份,且故障切换时间应小于5 min[1,2]。双机热备是计算机容错系统的一种典型实现,商用系统主流方案是依托高速网络和磁盘阵列设备,结合系统级软件,采用软硬件结合方式实现,典型系统如TruCluster、Rose Cluster、Co-Standby Server等[3,4]。

但是,商用系统一般要求配置专用服务器和磁盘阵列等硬件设备,不仅价格昂贵,而且系统需要专业维护,使用成本较高。此外,该类系统虽然能够较好地解决硬件和系统级运行故障,但无法解决煤矿安全监控系统的设备通信、数据采集、应用软件退出等实际问题,因此并不适合广大中小煤矿实际应用。

煤矿行业标准所规定的5 min切换时间要求并不苛刻,立足煤矿现用的工控机系统,采用纯软件方法,可以实现可靠而经济实用的双机热备系统[5]。本文首先分析了双机热备系统的工作方式和性能参数,进而分别讨论了单/双工混合模式、对等网络消息传递、故障检测与切换、数据自动同步、应用层透明访问等技术实现方法,最后通过分析实际使用案例的性能参数来说明所提技术方案的可行性。

1 双机热备方式与性能参数

双机热备在实现上主要可选两类方式:单工热备方式和双机双工方式。

单工热备方式指一台服务器对外提供服务,另一台服务器接收工作主机传来的数据,但不对外提供服务,同时,备机实时监测工作主机的运行状态,当工作主机发生故障时,备机启动运行以接替主机的工作。该方式的缺点是备机接替主机工作需要一定的切换时间,在切换过程中容易出现数据丢失和服务不可用情况。

双机双工方式指2台主机同时工作,各自存储数据,当一台主机发生故障时,另一台主机能够不间断地提供服务。该方式存在的问题是很难保证两机数据完全同步,由于实时运行环境的差异,同样的数据和软件有可能在2台服务器产生不同的结果,尤其在运行异常时更易导致数据不一致,一旦失去同步必须进行人工干预。此外,由于双机系统地位对等,还会产生棘手的数据冲突问题。

双机热备系统的性能参数一般用平均无故障工作时间TMTBF(Mean Time before Failure, MTBF)、平均修复时间TMTTR(Mean Time to Repaire, MTTR)及可用性γ等来衡量。其中γ定义为

undefined

此外,双机热备系统的可维护性也是一个重要考量指标,包括系统配置操作的难易方便性、软件运行需要人工干预的程度。

2 双机热备技术实现方案

本文采用的双机热备技术实现方案原理如图1所示。服务器按功能模块抽象成4个基本单元:通信与数据采集子系统、监测监控应用子系统、数据库子系统和双机热备控制子系统。

2.1 单/双工混合运行

为了克服基本单工热备方式和双机双工方式的缺点,系统采用了混合模式,即将通信与数据采集子系统设计成双机双工方式,而将数据库与监测监控应用子系统设计为单工热备方式。

在系统切换过程中,由于通信与数据采集子系统双机双工运行,备机不会丢失重要的实时数据。监测监控应用子系统和通信与数据采集子系统对数据库的数据更新采用单工热备方式,完全在一个物理设备上进行,以此确保数据的一致性。

2.2 对等网络消息传递

2台服务器之间通过心跳线直接连接,心跳线采用以太网络模式。为了提高系统的可靠性,避免因网络故障导致主机切换判断失误,在每台服务器上安装有2块网卡,其中一对通过背对背(Back-to-Back)方式直接相连。

服务器间的对等网络消息传递是指两机间的消息传递并没有采用客户机/服务器(Client/Server, C/S)模型,而是采用对等协商机制,系统运行过程中两方的消息传递也没有主从之分,所以运行软件也完全相同,仅仅通过信号量互斥机制保证消息的事务完整。

主备机间传递的消息包括以下4种类别:

(1) 状态交换。包含各子系统的最新运行状态、数据库系统的运行状态。在常态下,主备机以固定时间间隔传递,当异常发生时,实时传递。

(2) 数据更新通知。在一定时间间隔内,如果数据发生变化,主机生成数据更新文件传递给备机,并传递消息通知备机进行同步更新。

(3) 更新结果通知。备机完成数据更新后,向主机返回更新结果,主机根据备机返回结果决定后续处理。

(4) 警告通知。系统运行过程中产生无法自动处理的故障,通知对方及上层应用控制。

2.3 故障监测与主备切换

主备机间的故障监测通过消息传递机制对等进行。主机监测到备机的异常后(如备机数据更新失败),主机将开始新一轮尝试,直到备机处理正常;如果备机无法正常工作,主机将启动故障上报机制,要求人工干预。同样,备机也监测主机的运行状态,如果主机发生异常且满足一定条件,将启动切换机制,由备机接替主机继续提供服务。切换的条件为满足以下3种情况之一:

(1) 主机在一定时间内通信完全中断。判断通信中断的条件包括心跳线消息传递中断且基本网络通信中断。

(2) 主机通信与数据采集子系统运行异常。如果主机与井下设备间的数据链路中断,可判断为主机通信异常,此时切换主备机以尝试恢复通信与数据采集任务。

(3) 主机数据库工作异常。当数据库服务监测进程监测到主机的数据库系统无法正常服务,比如发生数据库管理系统崩溃、磁盘空间不足等情况时,则切换主备接替服务。

2台服务器的主备切换还包括手工切换和主备机的自动升降级。手工切换是指在人工干预下执行切换操作;降级操作发生的条件是当2台服务器通过消息传递得知双方均为主机状态时,其中一台服务器根据预定义规则自动执行降级操作;同样,升级条件也是在发现双方都在备机状态时,其中一台服务器根据预定义规则自动执行升级操作。预定义规则可以是用户预设的主备机配置,也可以根据MAC、IP地址等服务器的数值特征自动选择。

2.4 数据自动同步

数据同步是双机热备系统设计的关键。本文采用数据库系统自动备份和数据采集双工冗余措施来保证双机系统的数据一致性和数据完整性。

2.4.1 数据库系统自动同步

实现主备机间的数据库同步存储有2类基本方法:一种方法是由数据库应用软件维持2条链路分别连接主备数据库,数据更新通过定义事务同时对2个数据库进行操作。这种方法可以保证数据的完全实时同步,缺点是降低了应用系统的效率,随着应用系统越来越复杂,数据共享、多系统联动的趋势将使这种方法越来越具有局限性。另一种方法是使用数据库系统本身提供的同步功能,比如SQL Server的日志传送、复制和数据库镜像。但这类方法的缺点是功能配置繁琐,一旦主备机数据库因为网络故障等原因失去同步,往往需要维护人员手工同步,降低了系统的可维护性[6,7,8]。

本文采用独立的系统进程监测数据库的数据变化,结合数据库系统本身的备份恢复机制,通过网络磁盘映射技术实现主备机间数据库系统的自动同步。实现流程如图2所示。

数据库同步进程有3种基本状态:日志备份状态、差异备份状态和完全备份状态。当事务日志同步失败时转入差异备份状态执行差异备份,差异备份失败时转入完全备份,直到数据库完全同步为止,完全备份不成功表明数据库系统发生异常,转入报

警要求人工干预。整个同步过程完全由服务器自动进行,中间无需任何人工干预。

2.4.2 实时数据采集双工冗余

备机与主机间的数据库同步有一定的时间间隔,当主机运行崩溃,可能导致部分实时数据的丢失。为了保证数据的完整性,主备机的通信与数据采集子系统采用双工方式运行。

通信系统分别为井下设备与主机和备机建立双重链路,主机收到数据后立即写入数据库,备机将实时数据以文件形式保存。当备机执行切换后,首先将数据库从STANDBY态转为ACTIVE态,而后将保存在文件中的最近一段时间收到的实时数据重新写入数据库,最后启动应用子系统继续向客户端提供服务。

2.5 客户端透明访问

当备机切换成主机后,由于服务器运行环境的变化,可能导致客户端软件系统的通信中断。为保证客户端软件系统对主备切换保持访问透明和无缝切换,本文采用虚拟IP地址技术来实现。

主备机除了各自具有独立的IP地址外,还保留一个工作IP地址,主机负责绑定对外服务IP地址,客户端软件系统用该IP 地址与主机建立通信。当切换条件满足、备机切换成主机后,原主机解除与工作IP地址的绑定,新主机重新将工作IP绑定到网络适配器,同时利用ARP 协议通知交换机MAC与工作IP地址的对应关系已发生改变。这样,双机系统提供给外部访问的IP地址始终保持不变,从而实现客户端对应用系统的透明访问。

3 方案验证及结果

本文所述的技术方案在Visual Studio 2005开发环境下用Visual C++开发完成。双机热备控制系统设计成一个独立的系统服务进程,内部采用多线程技术实现:独立线程实现对等网络消息的实时传递,独立线程实现数据库系统的动态监测和数据同步,独立线程实现数据库备份文件的生成、传递和复原。为了提高双机热备系统的通用性和扩展性,通过定义标准接口实现对通信与数据采集子系统的控制,并采用外部动态连接库方式进行调用。

为了验证该方案的可行性,以山西高河矿的人员定位系统为测试样例进行了实际验证,测试条件和结果如表1所示。从表1可以看出,采用后台独立系统进程进行数据同步,双机热备系统相对单机系统性能并没有明显下降。此外,备机断电切换操作可以控制在30 s之内,其中故障监测时间可以在毫秒级完成,而实时数据的重新写入操作占用了绝大多数切换时间。

4 结语

讨论了一种适用于煤矿的双机热备系统实现方法,该方法融合单工系统和双工系统的优点,采用对等消息传递机制和数据自动同步功能,使双机系统在保证高可用性的前提下能够自主运行,将人工干预的程度降到最低,具备较高的系统易维护性。

该方法已经实际应用于KJ69N/KJ69J煤矿井下人员定位管理系统。该技术方案具备一定的通用性,较为适合中小煤矿的实际生产应用。

参考文献

[1]国家安全生产监督管理总局.AQ 1029—2007煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范[S].北京:煤炭工业出版社,2007.

[2]国家安全生产监督管理总局.AQ 6210—2007煤矿井下作业人员管理通用技术条件[S].北京:煤炭工业出版社,2007.

[3]李宏亮,金士尧,胡华平,等.短事务、强实时双机容错系统的研究[J].计算机学报,2003,26(2):244-249.

[4]郭丽蓉,董凯.数据库服务器双机热备解决方案[J].电力学报,2003,18(2):143-144,155.

[5]郭进伟,吴明发.基于中小煤矿的双机热备数据同步系统[J].煤炭科学技术,2009,37(7):97-100.

[6]刘笑凯,张水平,毛云飞.SQL Server的备份策略应用[J].计算机工程,2003,29(6):193-194.

[7]郑阿奇.SQL Server 2000数据库实时备份[J].计算机工程与设计,2006,27(1):126-128.

智能电网调度控制系统双机对时方案篇8

自动化装置内部都带有实时时钟,但其固有误差难以避免,随着运行时间的增加,积累误差越来越大,会失去正确的时间计量作用,因此,如何对实时时钟实现时间同步,达到全网的时间统一,长期以来一直是电力系统追求的目标。目前,在湖南电网中的这些装置内部的实时时钟一般都带有GPS时间同步接口,利用GPS输入的基准时间来实现时间同步。

1 引起时间跳变可能的隐患及对策

智能调度控制系统中授时节点服务器采用串口和GPS时钟对时,所有的服务器与工作站均与授时节点服务器进行对时。授时节点服务器通过读取串口报文修正时间,时钟发送串口报文发生跳变时,授时节点服务器无错误校验,只是简单的判断是否超过一个阀值(湖南智能电网调度控制系统前期设置为3600秒),在阀值内则直接修改授时节点时间。其他服务器和工作站采用ntpdate命令对时,而ntpdate命令没有采用时间差值比较策略,将采集到的GPS时钟信号直接更改本地的标准时间,如果GPS时钟装置故障,输出错误时间报文,就会引起智能电网调度控制系统时间跳变。

对于解决智能电网调度控制系统时间跳变的隐患,可以采用修改ntpdate命令对时机制,发现本机时间不对,存在时间差,当时间差值绝对值在1个小时以上,不对本机进行对时。当时差绝对值在1个小时之内,进行平滑对时方式,防止出现因对时导致系统时间跳变。平滑对时方式是采用操作系统的int adjtime(const struct timeval*delta,struct timeval*olddelta)函数进行,通过判断本机的时间是滞后还是超前,设置不同的参数,delta为负,时钟将走慢直到校正结束,若为正,时钟将走快直到校正结束。

为保证系统各节点时钟稳定性、连续性,考虑采用双时钟设备冗余设计,只要双时钟设备中有任何一路正常工作,就能完成授时功能。

2 智能调度控制系统双机对时技术方案

2.1 智能调度控制系统对时方式

在《电网时间同步系统技术规范》中,调度控制系统规定对于时间精度要求小于等于100ms,确保时钟设备时间精度满足要求。在对时系统中,主流的对时方式有NTP、TTL硬对时、串口对时和IRIG-B 4种,其对时原理和精度如表1所示。

因此在满足标准要求的基础上,本项目中湖南电力调度自动化系统采用了IRIG-B的对时方式。IRIG-B为美国IRIG委员会的B标准,是专为时钟的传输制定的时钟码。IRIG-B是串行时间交换码,是一种精度很高并且含有绝对的精准时间信息的对时方式。每秒将输出一帧按秒、分、时、日、年顺序排列的时间信息,然后输出到对时总线上,接收装置解出时间信息进行时间同步。IRIG-B码有调制IRIG-B(AC)和IRIG-B(DC)2种,IRIG-B(AC)的对时精度一般为10~20μs,而IRIG-B(DC)码的对时精度可达到亚微秒数量级。我国变电站自动化系统设备原则上均采用IRIG-B(DC)码方式进行对时。IRIG-B对时方式的优点是对时精度高,数据全面,不需要人工预置,缺点是编码相对复杂。

但由于调度自动化系统存在时间顺序错位,难以准确描述事件顺序,不能给电网事故分析提供有效的技术支持等原因,《电网时间同步系统技术规范》根据国内外涉及时间统一技术的有关标准、规范和要求,统一使用IRIG-B时码实现电力二次设备与时间同步系统对时。

2.2 智能调度控制系统时钟双机模式及配置

主时钟A和主时钟B均连接GPS和北斗2根天线,在主时钟A和主时钟B之间配置2条心跳线,当某个时钟获取时间失败时,能够从另一台主时钟获取时间,如图1所示。

智能调度控制系统分为3个安全区,分别为安全区I、II和III,其中安全区I与安全区II之间通过防火墙隔离,安全区II与安全区III之间通过物理隔离装置隔离,由于各个安全区相对独立,所以3个安全区都需要配置主、备授时节点服务器,安全区I授时节点与GPS时钟对时,安全区II授时节点时间来源于安全区I授时节点服务器,采用NTP服务对时,安全区III授时节点服务器时间来源于上海公共授时中心,采用NTP服务器对时。各安全区内其他服务器和工作站直接采用NTP client服务,全部与各自安全区授时节点服务器进行对时。

3 主时钟双机接线方式及服务器时间监视

湖南省调智能调度控制系统时钟采用远大恒宇HY-8000时间同步时钟,HY-8000时间同步时钟双机互联接线主要涉及到B1 IRIG-B UNIT及G35INPUT UNIT这2个模块。

B1 IRIG-B UNIT模块输出12路满足IEEE STD1344-1995标准的IRIG-B(DC RS-422)时码接口,可驱动不少于8台标准的IRIG-B(DC RS-422)设备。

G35 INPUT UNIT模块支持1路IRIG-B(DC RS-422)时码输入,用于时间同步系统主时钟,IRIG-B IN1为IRIG-B(RS-422电平)输入接口,“+”端为“R+”,“-”端为“R-”。

双机时钟的连接线有心跳线2根和串口线2根,心跳线用于主时钟级联,传输的是B码信号;串口线为主时钟和服务器连接,传输串口报文。双机互联接线方式如图2所示。

为了及时发现系统设备时间异常,可以将系统设备本地时间与GPS时钟进行对比,对比差异结果实时展示在监视界面上,便于及时发现系统设备异常,使用该方案可以有效提高智能电网控制系统安全运行水平。

4 结束语

双机拖动提升系统双馈变频调速改造篇9

1 改造方案

由于提升机机械部分在近年技术进展不大,再加上十矿多年精心维护和升级换代,设备机械部分运行良好,故原则上不更换,仅采用数字化、自动化和信息化等先进技术手段,将双机拖动提升电控系统改造为节能降耗的变频调速系统。由于电机为6 kV高压绕线电机,故采用转子侧双馈变频调速技术,不仅可节约定子侧高压变频的昂贵成本投入,且可实现转差功率的回馈利用,实现节能高效运行。双机拖动提升系统转子双馈变频结构如图1所示。

系统采用2套交—直—交变频器进行双电机拖动的改造。每台电机配1台变频器实现转差功率的回馈利用。改造中,还采用了多PLC网络控制技术和上位机管理系统,实现在线监测、故障自诊断和双线安全保护,并可通过上位机进行远程数据共享,以提高设备的自动化和网络化水平。

2 关键技术分析

2.1 转差功率的回馈利用

串电阻调速能量流动如图2所示。在图2中,定子侧输入功率P1,在扣除定子铜损与铁损后,通过气隙传递给电机转子的能量为电磁功率Pem,忽略其他损耗,电磁功率可分为机械功率和转差功率两部分,即:Pem=Pmec+Ps。提升机为恒转矩负载,故电磁转矩Tem=TΩ1=常数,若人为改变电机的转差功率,则电机输出的机械功率随之改变。老TKD系统中,系统加速段转差功率通过8级电阻的分段切换,来实现转差功率的调节,即:Ps=sPem=3Iundefinedr2,从而实现调速。但在此阶段能量被电阻消耗掉,而在减速段,TKD系统的动力制动方式将机械能转换为电能消耗在转子电阻上,造成能量浪费。

双馈调速[2]即两侧馈电,就是将电能分别馈入绕线电机的定子绕组和转子绕组中。一般将定子绕组接入频率固定的工频电源,将转子绕组接到频率、幅值、相位和相序都可以调节的独立的交流电源上,通过改变转子绕组电源的频率、幅值、相位和相序,就可以调节异步电机的转矩、转速和电动机定子侧的无功功率。双馈调速系统如图3所示,通过转子侧变频器提供的与转子感应电势同频的变压变频转子电源,在加速工况下,可将转差功率通过转子变频器回馈电网;在制动工况下,将调节电机运行在发电制动状态,使系统机械能转换为电能回馈电网,实现能量的回馈利用。

2.2 双机拖动出力一致性实现

由于系统为双电机拖动系统,且电机功率不同,为保证电机在运行中出力一致,系统采用了2套矢量控制部分,以确保电流调节和磁通控制独立,但共用1个速度控制环,在程序中保证电机转速的同步。另外,2台电机主轴与减速机的直连结构也保证了电机出力的一致性,实现同步运行。

2.3 谐波抑制

谐波含量作为变频器的主要参考指标,对电气设备的影响很大,特别是5次、7次等谐波,可使电机发热严重,损耗增大,电网继电保护装置误动作[3]。因此,对双馈调速系统需要进行变频器谐波抑制,来保证电机的安全可靠运行。

该系统首先将电机与变频器作为双馈调速系统整体考虑,从基本设计出发,在每个环节都进行谐波抑制考虑,并从软硬件2个部分进行处理,减小谐波对电网的污染,达到绿色变频。如在控制中采用高精度的矢量控制算法,由全控整流单元进行谐波调节补偿(图4)。通过对三电平整流器的三相电压、电流的检测,结合定子电压定向手段对整流器进行解耦,从而计算出有功电流Id、无功电流Iq。在系统设计中,根据逆变器的需求,确定了所需的直流电压,整流器的控制以此直流电压作为指标,构成电压外环;电压外环的输出作为有功电流的给定,经过解耦运算后得到的有功电流Id作为反馈,使网侧谐波小于4%。此外,建立了独立的接地极和接地体,以消除剩余的高次谐波。

3 改造效果

实测改造后的系统,测得定子侧电网A相的电压电流波形图(图5)和变频器直流母线在馈电前后的对比波形图如图6、图7、图8所示。

由图5、图6对比可得,无论能量是馈入或者馈出,系统都在高功率因数下运行;由图7可得,在系统馈电前后,直流母线电压在波动后很快达到稳态,实现了能量的双向流动和回馈利用。图8是系统提升1钩时测得的电压、电流、转速的波形,可以看到系统运行平稳,各项性能优异。

4 结语

系统经改造投入运行后,每月节电在3万kWh以上,年节约电费20万元以上;且提升1钩所用时间由原来的80 s缩短到现在的66 s,每小时多提4钩,显著提升了矿井提升能力。该系统采用高性能的处理器和矢量控制算法,达到了良好的控制效果;旧的TKD电阻分级切换会对系统有机械冲击,新系统则能实现无级调速,且运行过程平稳;进行了谐波抑制和处理,实现了绿色变频;采用多PLC网络控制技术、上位机信息管理等先进技术,实现了监测监控运行和故障自诊断,提升了主井电控系统的综合自动化水平。总之,TKD电控系统的改造并投入运行,提高了主井提升系统的安全可靠运行水平,节能效果良好。

参考文献

[1]蒲新征.提升机用绕线电机双馈调速系统的应用[J].煤矿机电,2010(5):72-74.

[2]胡崇岳.现代交流调速技术[M].北京:机械工业出版社,2001.

双机系统篇10

摘要：因为社会的信息化发展，UPS开始的应用也越来越多，邮政、电信、移动、金融证券、医院、电力、军队、石化、工矿企业及各大院校等多个领域，其重要性是随着信息应用重要性的日益提高而增加的。当市电停电时，对负载继续供电.可保证计算机系统不丢失信息和数据，保证设备在停电时还能正常无误的运行。本文针对单台和两台并列运行的UPS电源进行分别介绍。

关键词：信息化：负载供电：不间断

UPS即不间断电源，是通过主机的逆变器等模块电路与蓄电池将直流电转换成交流稳定220v市电的设备。对于大部分用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。当市电一切运行正常时候，ups可以将市电稳压，变成高质量的电能，为负载供电，一旦市电出现故障或中断时， UPS 立即将电池的直流电能，通过逆变用零切换得转换速度来使负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对高电压或低电压都能提供保护。

1 单台UPS电源的正常运行方式与故障方式

正常运行状态下将市电交流的220v电源通过整流/充电器模块（A）将电源（1）（Mains 1）变为直流电用，又通过逆变器将直流电转变为高质量稳定的交流电，并且在直流电时候给予电池进行浮充电或强充电。

电池单元（D）在电源1，即是市电220v停电情况的下可以变成为逆变器提供后备电源；

逆变器模块（B）将整流/充电器或电池单元提供的直流电变换为三相交流电来为负载供电；

静态旁路模块（C）保证在逆变器停机（主机停止）或突然过负荷的同时将负载切换到电源2（Mains 2）。

维修旁路是将整个ups电源的主机进行全部隔离，完全用市电来进行为负载供电，不需要逆变和电池的参与。维修旁路的组成是三个手动开关（Q3BP、Q4S和Q5N）。

旁路运行

如果逆变器输出故障，通过静态开关自动将旁路电源接通。

当逆变器输出恢复后，其输出先与旁路同期，然后自动将全部负荷转换至逆变器。

整流器交流电源失电和恢复

一旦电源失电，整流器将自身与直流母线隔离。当电源恢复后，整流重新起动，自动向蓄电池均衡充电，同时向逆变器负荷供电。

图1 单台UPS的运行方式