本文针对原有电厂现场采集控制系统传输速率低，双机切换耗时、任务接替丢失数据，实时性差等缺点，设计了基于PROFIBUS现场总线的双模热备份容错系统。本文在电厂采集控制系统中，创新设计了双机仲裁切换模块，使得本系统满足工业现场控制级的实时嵌入式系统对实时性要求高、响应处理时间短，系统不间断的运行，可用度要求高，无数据丢失的无缝切换等特点。　　本文首先介绍了本系统的过程控制站双模热备份的容错体系结构，并对应用的容错技术做了详细介绍，包括冗余热备份技术、心跳线技术、心跳线的冗余设计、故障检测技术、故障恢复技术、仲裁切换技术。还给出了考虑切换的双模系统的可靠性模型。　　最后着重介绍了PROFIBUS-DP主站的硬件设计，通过三种PROFIBUS-DP主站设计方案的比较，选择硬件成本较低的软件PROFIBUS-DP主站设计方案。使用网络微控制器netX100和PROFIBUS收发器构成PROFIBUS-DP主站的物理层，为保证系统可靠性，本文采用双冗余总线设计，主站配置双冗余的PROFIBUS接口，主站完成PROFIBUS冗余总线的切换。还为PROFIBUS-DP主站设计了 PC/104接口，使其可以和上位嵌入式 PC通信。为解决系统PROFIBUS网络容量问题，本文自行设计了一个低成本、低硬件复杂度的PROFIBUS中继器，它主要实现总线信号放大，并具有隔离功能。　　本系统具有高可靠性、高实时性、高性能、低复杂度、低成本的特点，较原有系统在可靠性、实时性、成本控制、任务处理性能方面都有很大提高，具有很大的商业效益。