随着工业自动化的飞速发展，冗余系统愈来愈广泛地应用在工业生产中。在一些对系统可靠性要求很高的应用，如石化、造纸、冶金、核电站等行业中，必须保证工业生产系统在一定时期内系统不间断运行。如果控制系统出现故障，由此引起的停产和设备损坏将造成极大的经济损失。又如某些复杂的大型生产系统，如汽车装配生产线，只要系统中一个地方出问题，就会造成整个系统停产。因此仅仅通过提高控制系统的硬件及软件的可靠性来满足上述行业对可靠性的要求是不可能的。因为可编程序控制器本身的可靠性的提高有一定的限度，并且可靠性的提高会使成本急剧增加。这就需要考虑使用冗余系统，这样在系统中一些关键模块或网络设计有一个或多个备份，当现在工作的部分出现问题时，系统可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上，从而保证了系统不间断工作。

在冗余控制系统中，整个可编程序控制器控制系统（或系统中最重要的部分，如控制器模块）由两套配置完全相同的PLC主机，电源和冗余处理模块组成。是否使用备用的I/O系统取决于系统对可靠性的要求。两个控制器模块使用相同的用户程序并行工作，其中一块是主控制器，另一块是备用控制器，后者的输出是被禁止的。当主控制器出现故障时，马上投入备用控制器，这一切换过程是由所谓冗余处理单元（Redundant Processing Unit，RPU）控制的，I/O系统的切换也是由RPU完成的。在系统正常运行时，由主控制器控制系统的工作，履行控制功能，进行I/O控制，并且更新备用控制系统的状态及数据，备用控制器的I/O映像表和寄存器通过RPU被主控制器同步的刷新，处于监视主机的运行状态；当接到主控制器的故障信息后，RPU在1～4个扫描周期内将控制功能切换到备用控制器，此时控制功能立即转换到由备用控制器掌管。此过程要求切换时间一般不超过PLC的一个扫描周期，为了确保它们之间的顺利的切换，这两个控制器模块通过同步电缆通信，同步处理程序，数据寄存器、定时器、计时器和其它数据，保持实时的数据刷新。另一类系统没有冗余处理单元RPU，两台控制器用通信接口联在一起，当系统出现故障时，由主控制器通知备用控制器，这一切换过程一般不是太快，只适用于实时性不高的系统。

ControlLogix控制系统的控制器冗余系统如图2-130所示，它是由两个相同的框架构成。

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图2-130 ControlLogix冗余系统示意图

当主控制器出现故障时，信号同时经过通信光纤传给从控制器，从控制器立即启动接管工作，同时主控制器停止工作。这一系列看似很繁琐的动作，其实实现起来只需几十毫秒的时间，既省去了编程的麻烦，又大大减少了设备切换的时间，降低了系统故障的发生率，但是硬件冗余的成本相对软件冗余较高。软件冗余是指控制器与控制器之间的冗余需要通过软件编程来实现。软件冗余系统通过程序监视对等控制器，主控制器发生故障时，对等控制器检测到该信息，立即运行控制接管程序。这种控制系统只需要较少的硬件，也能实现冗余CPU的切换，但是它切换的时间相对较长，不利于工业生产过程，这大大影响它在工业控制中的应用。