基于PROFINET的冗余EPICS控制系统

NSRL设计开发了一个基于PROFIENT的冗余EPICS控制系统。该控制系统由4个级别组成:EPICS IOC,PROFINET IO controller,PROFINET media和PROFINET IO device。每个级别的冗余与其他级别的冗余无关,以实现最高的灵活性。

EPICS IOC

EPICS IOC级选择VMware FT以实现EPICS IOC的热备用。VMware FT通过创建和维护辅助虚拟机来提供虚拟机的连续可用性,辅助虚拟机在发生故障转移时与主虚拟机相同并可连续替换。主虚拟机和辅助虚拟机不断交换心跳,这允许虚拟机对监视彼此的状态,以确保持续维护Fault Tolerance。

PROFINET IO controller

冗余对由两个通过光纤连接的同步RFC 460R PLC组成。内置光纤接口用于连接设备之间的同步和调整。在初始启动冗余类型期间,必须将FIRST分配给RFC 460R PLC之一,并将冗余类型SECOND分配给另一个。

PROFINET media

媒体冗余协议(MRP)用于实现PROFINET的冗余。 MRP是一种基于物理环拓扑网络架构的自恢复媒体冗余协议,专为环网中单交换机或单交换链路故障而设计。

PROFINET IO device

冗余PROFINET IO设备对由两个PROFINET IO站组成,一个是主站,另一个是备用站。安装在PROFINET IO站上的AO,AI,DO,DI模块的接线是冗余的

RFC 460R PLC的冗余对有9种切换方式。用示波器和 Wireshark 测试了所有9种切换方式,测试结果:平均切换时间是6.229 ms,最长切换时间是7.078 ms。MRP环的恢复时间一个非常重要的参数,使用Wireshark捕获交换机之间的通信帧并分析恢复时间,测试结果:平均恢复时间为69.338 ms,最长恢复时间为87.778 ms。

该EPICS控制方案灵活,易于实施,切换性能足以适应大型科研设施的大多数控制过程。

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