第20章 冗余系统.docx

第二十章 冗余系统肯 介绍SCADA的冗余功能肯教您如何实现双机热备和双网络冗余肯 介绍IOServer双设备冗余、双IOServer冗余20.1 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、IOServer本章 将详细介绍这四种冗余的实现方法在介绍冗余功能之前，我们先来了解一下通道的概念： 串口和专用网卡是专用通道，客户可以两种都配置也可以只选择其中一种或者都不配置其中串口负责 检测冗余机状态，而专用网卡负责冗余机之间的数据同步，当串口通讯中断或者没有配置的时候，专用网卡 将会负责状态检测和数据同步任务，当串口通讯恢复后，串口接着进行冗余状态的检测如果配置了专用通道，系统会优先使用专用通道；如果专用通道的连接中断，系统会自动选择网络配置 中的其他网络连接进行通信，当专用通道恢复后，系统会自动切换回专用通道进行通信如果不使用专用通 道，系统将自动选择网络配置中的主从机之间的网络进行冗余状态检测和数据的同步根据以上的描述可以看出几个通道的优先级：专用串口＞专用网卡＞普通网卡 在下面的网络配置中会涉及到通道的配置。

20.2 双机热备双机热备是指主机和从机通过TCP/IP网络进行连接，正常情况下主机处于工作状态,从机处于监视状态， 一旦从机发现主机异常，从机将会在很短的时间内代替主机，完全实现主机的功能系统结构示意图如图所 示：上位观测机企业网络 _ F主机臺虹-孜机冗余 臺tu机采集站分线箱图 20-1 双机热备系统结构图20.2.1 双机热备的功能KingSCADA 提供如下服务器冗余功能：1、 实时数据服务器的冗余 主从实时数据服务器的运行系统之间保持心跳，用于检测对方的运行状况，同时主从机之间将会同步实 时数据主机正常，从机启动：主机变成激活态向从机同步数据主机当机，从机正常：从机变成激活态并尝试连接主机 主机恢复，从机正常：主机转成备份态，从机向主机同步数据2、 历史数据服务器的冗余 实时数据服务器会将历史数据发送给主从历史数据服务器主从两个历史数据库之间不进行数据同步而且实时数据服务器会将发送不过去的数据缓存到本地，待连接恢复后再将数据发送过去◊ 主机正常，从机启动：实时数据服务器将数据发送到主机，将发送不到从机的数据缓存到本地，从 机启动后实时数据服务器会将该缓存中的数据发送到从机◊ 主机当机，从机正常：实时数据服务器会将发往主机的数据缓存到本地，同时继续向从机发送数据。

◊ 主机恢复，从机正常：实时数据服务器将本地缓存中的数据发送到主机3、 报警数据服务器的冗余 实时数据服务器将报警记录发送到主从报警数据服务器上，如果连接中断，实时数据服务器会将报警记录缓存到本地，到通讯恢复后，再将缓存数据发出◊ 主机正常，从机启动：实时数据服务器将数据发送到主机，将发送不到从机的数据缓存到本地，从 机启动后实时数据服务器会将该缓存中的数据发送到从机◊ 主机当机，从机正常：实时数据服务器回将发往主机的数据缓存到本地，同时继续向从机发送数据◊ 主机恢复，从机正常：实时数据服务器将本地缓存中的数据发送到主机20.2.2 双机热备配置在实现双机热备功能前要保证主/从机之间能够正常通讯且主机上的服务端应用和从机上的服务端应用必须完全一致（除网络配置上有些区别外）第一步：主机网络配置在KingSCADA工程设计器的树型目录区中选择“网络配置”一“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：图 20-2 主机网路配置图20-2中“冗余状态检测通道”是系统提供的专用冗余状态检测通道和同步数据通道，其中，串口指主从机之间使用串口来检测冗余状态，选择串口通道后，在串口名后面的下拉框中选择使用的串口号，然后单击—I按钮弹出串口参数设置对话框，如图所示：图 20-3 串口参数设置对话框在该对话框中设置串口的通讯参数。

网卡指主从机之间使用专用网卡来同步数据在配置双机热备时，如果配置了上述两种专用通道，系统会优先使用专用通道，如果专用通道的连接中 断，系统会自动选择网络配置中的其他网络连接进行通讯，当专用通道恢复后，系统会自动切换回专用通道 进行通信在配置双机热备时如果不配置上述两种专用通道，系统将自动选择网络配置中的主从机之间的网络进行 冗余状态检测和数据的同步为了保证切换的速度以及数据传输的速度和稳定性，建议使用专用通道进行冗余状态检测和数据同步 推荐使用100M以上的网卡，当数据量比较大时，强烈推荐使用1000M网卡作为专用通道 第二步：主机节点类型配置在图 20-2中单击“服务器端配置”选项卡，弹出配置对话框，如图所示：图 20-4 服务器端配置对话框根据需要，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”选项第三步：拷贝服务端应用 在使用双机热备功能时要求主机和从机上的服务端应用完全一致，所以要将主机的服务端应用拷贝到从 机上，然后在设置从机的网络配置。

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 不一致的现象第四步：从机网络配置在从机上打开网络应用，修改网络配置参数，如图所示：图 20-5 从机网络配置 单击“确定”按钮，完成从机的配置过程 到此整个双机热备的配置过程结束了，对于客户端来说，只需要指定其实时数据服务器、报警事件服务 器和历史数据服务器的主机，当主机出现故障时客户端会自动转为与相应的从机通讯20.2.3 双机热备状态系统变量系统变量$RedundantStatus是用来表示主从机状态的，不论该站点是历史数据服务器，报警数据服务器 或是实时数据服务器在主机上，该变量的值为正数，在从机上，该变量的值为负数主机状态监控：在主机应用中可以通过$RedundantStatus对主机进行监控变M$RedundantStatus有以下几种状态： $RedundantStatus=l,此时主机为激活态 $RedundantStatus=2，此时主机为备份态从机状态监控：在从机应用中可以通过$RedundantStatus对从机进行监控变M$RedundantStatus有以下几种状态：$RedundantStatus=-l，此时从机为备份态$RedundantStatus=-2,此时从机为激活态手动状态切换：特殊情况下可以通过强制$RedundantStatus实现主、从机之间的手动切换。

主机切换到从机：强制主机^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：强制操作只能从激活态的机器上进行20.3 双网络冗余20.3.1 双网络冗余的概念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 20-6 双网冗余系统结构图其中粗线表示主网，细线表示从网，A表示主网网卡，B表示从网网卡20.3.2 双网络冗余配置在实现双网络冗余功能前要保证网络中计算机之间任意一条网络（包括：主网和备网）都能够正常通讯，关于网卡的配置在这里不做详细介绍，下面只介绍一下在KingSCADA中的配置过程在KingSCADA工程设计器的树型目录区中选择“网络配置”一“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：图 20-7 双网冗余网络配置 当主网出现故障时，将切换到从网通讯；当一个站点由于一个网卡或一段网线出现故障，而与其他站点 的网络通讯出现故障时，它的备份网卡将切换到工作状态。

为了使系统更加稳定、可靠，工程人员可以同时使用这两种功能，即双机热备功能和双网冗余功能KingSCADA 中网络配置过程如下：第一步：主机网络配置在工程设计器的树型目录中选择“网络配置”一“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：图 20-8 双机热备双网冗余主机网路配置第二步：主机服务类型配置在图 20-8中单击“服务器端配置”选项卡，弹出配置对话框，如图所示图 20- 9 服务器端配置对话框根据需要，选择相应的节点类型第三步：拷贝服务端应用在使用双机热备功能时要求主机和从机上的服务端应用完全一致，所以要将主机的服务端应用拷贝到从 机上，然后在设置从机的网络配置第四步：从机网络配置在从机上打开网络应用，修改网络配置参数，如图所示：图 20-10 双机双网冗余从机网络配置到此，双机热备和双网络冗余的配置就结束了，对于客户端来说，只需要指定其实时数据服务器、报警 事件服务器和历史记录服务器的主机当主机出现故障时，客户端会自动转为与相应的从机通讯；当其中一 个网络出现故障时自动切换到另外一个网络20.4 IOServer 双设备冗余20.4.1 IOServer 双设备冗余的概念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正常情况下，IOServer与主设备通讯并采集数据，若主设备通讯出现故障，则IOServer会自动切换到从 设备，继续完成采集工作20.4.2 IOServer 双设备冗余配置串口设备冗余可以在同一条链路上，也可以分布在两条链路上；TCP设备有的驱动不支持在同一条链路 上的热备，只支持在两条链路上热备第一步：建立 IOServer 从设备首先，在IOServer应用中建立设备，双设备冗余配置，需要先建立从设备，冗余中的从设备不用自己做 标识为从，是由主设备来选择并标识相应的设备作为从设备，从设备配置如下图，在IOServer应用中选择“设 备”，右键菜单，单击“新建设备”菜单，弹出如图20-12 所示“新建设备－基本属性”对话框心 IOServer］^用组+ 麗］Devi cel+ 塁］dadal-駅 dada2＜导入设备V导出设备卜新逹设备组图 20-11 IOServer 双设备冗余配置 1取消图 20-12 IOServer 双设备冗余配置 2定义设备名称为“slavedevice”和填写描述信息，单击“下一步”按钮。

在“采集驱动”下拉框中选择对应的设备驱动和串口，以 modbus 协议驱动串口通讯为例图 20-13 IOServer 双设备冗余配置 3图 20-14 IOServer 双设。