高可靠性是过程控制系统的第一要求。冗余技术是计算机系统可靠性设计中常采用的一种技术，是提高计算机系统可靠性的最有效方法之一。为了达到高可靠性和低失效率相统一的目的，我们通常会在控制系统的设计和应用中采用冗余技术。合理的冗余设计将大大提高系统的可靠性，但是同时也增加了系统的复杂度和设计的难度，应用冗余配置的系统还增加了用户投资。因此，如何合理而有效的进行控制系统冗余设计，是值得研究的课题。

　　1：冗余技术

　　冗余技术概要：冗余技术就是增加多余的设备，以保证系统更加可靠、安全地工作。冗余的分类方法多种多样，按照在系统中所处的位置，冗余可分为元件级、部件级和系统级;按照冗余的程度可分为1:1冗余、1:2冗余、1:n冗余等多种。在当前元器件可靠性不断提高的情况下，和其它形式的冗余方式相比，1:1的部件级热冗余是一种有效而又相对简单、配置灵活的冗余技术实现方式，如I/O卡件冗余、电源冗余、主控制器冗余等。因此，目前国内外主流的过程控制系统中大多采用了这种方式。当然，在某些局部设计中也有采用元件级或多种冗余方式组合的成功范例。

　　控制系统冗余设计的目的:系统运行不受局部故障的影响，而且故障部件的维护对整个系统的功能实现没有影响，并可以实现在线维护，使故障部件得到及时的修复。冗余设计会增加系统设计的难度，冗余配置会增加用户系统的投资，但这种投资换来了系统的可靠性，它提高了整个用户系统的平均无故障时间(MTBF)，缩短了平均故障修复时间(MTTR)，因此，应用在重要场合的控制系统，冗余是非常必要的。

　　二个部件组成的并联系统(互为冗余)与单部件相比，平均无故障时间是原来的1.5倍。系统的可用性指标可以用两个参数进行简单的描述，一个是平均无故障时间(MTBF)，另一个是平均修复时间(MTBR)。系统的可用性可用下式表示：

　　系统可用性=MTBF/(MTBF+MTBR)

　　当可用性达到99.999%时，系统每年停止服务的时间只有6分钟。

　　2：控制系统冗余的关键技术

　　冗余是一种高级的可靠性设计技术，1:1热冗余也就是所谓的双重化，是其中一种有效的冗余方式，但它并不是两个部件简单的并联运行，而是需要硬件、软件、通讯等协同工作来实现。将互为冗余的两个部件构成一个有机的整体，通常包括以下多个技术要点：

　　1)信息同步技术

　　它是工作、备用部件之间实现无扰动(Bumpless)切换技术的前提，只有按控制实时性要求进行高速有效的信息同步，保证工作、备用部件步调一致地工作，才能实现冗余部件之间的无扰动切换。

　　在热备用工作方式下，其中一块处于工作状态(工作卡)，实现系统的数据采集、运算、控制输出、网络通讯等功能;而另一块处于备用状态(备用卡)，它实时跟踪工作卡的内部控制状态(即状态同步)。工作/备用卡件之间的正/负逻辑是互斥的，即一个为工作卡，另一个必定是备用卡;而且它们之间有冗余控制电路(又称工作/备用控制电路)和信息通讯电路，以协调两块卡件同时而且有序地运行，保证对外输入输出特性的同一性，即对于用户使用而言，可以认为只有一个部件。一般在设计中，工作、备用部件之间通过高速的冗余通讯通道(串行或并行)实现运行状态互检和控制状态的同步(如组态信息、输出阀位、控制参数等)。

　　2)故障检测技术

　　为了保证系统在出现故障时及时将冗余部分投入工作，必须有高精确的在线故障检测技术，实现故障发现、故障定位、故障隔离和故障报警。故障检测包括电源、微处理器、数据通讯链路、数据总线及I/O状态等。其中故障诊断包括故障自诊断和故障互检(工作、备用卡件之间的相互检查)