如何在现代控制系统中实现高可用性
如今，确保工业机械控制系统的高可用性是一项基本要求。第四次工业革命或工业 4.0 对制造或服务提供提出了重大挑战，包括优化运营、更灵活、更智能、更可用的系统。
控制系统的可用性取决于什么以及如何衡量？
我们将可用性理解为系统在需要时令人满意地执行其工作的机会。换句话说，它是一个系统可以在没有任何故障的情况下执行其工作的时间比例。
用大于 99.9% 的百分比值表示。可用性 =MTBF / (MTBF+MTTR)，其中 MTBF 是平均故障间隔时间，MTTR 是平均修复时间。
这意味着任何限制此功能执行能力的因素都会降低此百分比。这些故障可能是硬件、软件和基础设施故障的结果。此外，还必须考虑执行维护和/或系统升级的计划停机时间。
工业控制系统可用性计算示例
让我们以年度计算作为参考。
| 九的数量 | 可用性百分比 | 不可用时间 | 时间 可用性 |
| 2 | 99% | 3 天 15 小时 36 分钟 | 361 天 8 小时 24 分钟 |
| 3 | 99.9% | 8 小时 45 分钟 | 364 天 16 小时 15 分钟 |
| 4 | 99.99% | 52 分 36 秒 | 364 天 23 小时 7 分钟 24 秒 |
| 5 | 99.999% | 5分15秒 | 364 天 23 小时 53 分钟 45 秒 |
| 6 | 99.9999% | 30 秒 | 364 天 23 小时 59 分钟 30 秒 |
为什么行业需要高可用性？
工业企业大多需要强大且安全的基础设施，包括 PLC、备份、自动化、SCADA 和各种服务器。
事实上，根据《关键基础设施保护法》（2011），SCADA 系统必须具有高可用性，其中包括变更管理和备份自动化资产（如 PLC、SCADA 和 HMI）。
换句话说，如果您的企业拥有复杂而强大的生产系统，您可能需要高可用性来优化停机时间和服务中断。
根据普华永道库珀题为“工业互联网的机遇和挑战”的研究：第四次工业革命的基础是所有相关信息的实时可用性，这是通过连接价值链中涉及的所有要素来实现的。
如何提高控制系统的可用性？
确保提高系统的可用性有几个要点：
- 组件冗余。 这是在可见性丧失或控制关闭的情况下提高可用性的最佳方法之一。组件冗余消除了单点故障，无需暂停操作即可修复、更换或从故障中恢复。
- 网络设计。 网络是一个需要随时管理的高可用性系统。这就是为什么计划外的网络中断代表高可用性系统的另一个潜在故障点。为此，制定冗余网络策略对于避免可能发生的事件至关重要。
- 诊断 .能够诊断控制系统元件将是及早发现潜在生产故障的关键。
- 虚拟化。 拥有在运行时减少软件对硬件依赖的操作系统和平台将有助于减少对系统生命周期的限制。
- 热插拔。 热插拔是确保生产线高可用性的唯一方法。也就是说，当需要更换任何设备时，必须在不影响生产过程的情况下进行，并在此时恢复冗余。
- 在线更改 .为保证高可用性，系统必须允许在不停止安装的情况下添加、修改或改进硬件和软件的配置。
- 预测性维护 .预测性维护是可以帮助业内公司提高设备可用性的技术之一。基于机器学习技术的应用，它可以预测该设备可能出现的故障。通过这种方式，可以在问题发生之前采取行动，最大限度地减少对生产的可能影响。
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