CM772F 3BDH000368R0001通過(guò)控制系統(tǒng)冗余原理與方法的具體分析

CM772F 3BDH000368R0001通過(guò)控制系統(tǒng)冗余原理與方法的具體分析

故障檢測(cè)技術(shù)
??? 為了保證系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)將冗余部分投入工作，必須有高精確的在線故障檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)故障發(fā)現(xiàn)、故障定位、故障隔離和故障報(bào)警。故障檢測(cè)包括電源、微處理器、數(shù)據(jù)通訊鏈路、數(shù)據(jù)總線及I/O狀態(tài)等。其中故障診斷包括故障自診斷和故障互檢（工作、備用卡件之間的相互檢查）
??? 3）故障仲裁技術(shù)和切換技術(shù)
??? 精確及時(shí)地發(fā)現(xiàn)故障后，還需要及時(shí)確定故障的部位、分析故障的嚴(yán)重性，依賴前文提到的冗余控制電路，對(duì)工作、備用故障狀態(tài)進(jìn)行分析、比較和仲裁，以判定是否需要進(jìn)行工作/備用之間的狀態(tài)切換?？刂茩?quán)切換到冗余備用部件還必須保證快速、安全、無(wú)擾動(dòng)。當(dāng)處于工作狀態(tài)的部件出現(xiàn)故障（斷電、復(fù)位、軟件故障、硬件故障等）或者工作部件的故障較備用部件嚴(yán)重時(shí)，備用部件必須快速地?zé)o擾動(dòng)地接替工作部件的所有控制任務(wù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制不造成任何影響。同時(shí)要求切換時(shí)間應(yīng)為毫秒級(jí)，甚至是微秒級(jí)，這樣就不會(huì)因?yàn)樵摬考墓收隙斐赏獠靠刂茖?duì)象的失控或檢測(cè)信息失效等等。另外，還需要盡快通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊或就地LED顯示進(jìn)行報(bào)警，通知用戶出現(xiàn)故障的部件和故障情況，以便進(jìn)行及時(shí)維護(hù)。
??? 4）熱插拔技術(shù)
??? 為了保證容錯(cuò)系統(tǒng)具有高可靠性，必須盡量減少系統(tǒng)的平均修復(fù)時(shí)間MTBR。要做到這一點(diǎn)，在設(shè)計(jì)上應(yīng)努力提高單元的獨(dú)立性、可修復(fù)性、故障可維護(hù)性。實(shí)現(xiàn)故障部件的在線維護(hù)和更換也是冗余技術(shù)的重要組成部分，它是實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)故障部件快速修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵。部件的熱插拔功能可以在不中斷系統(tǒng)正?？刂乒δ艿那闆r下增加或更換組件，使系統(tǒng)平穩(wěn)地運(yùn)行。
??? 5）故障隔離技術(shù)
??? 冗余設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮工作、備用部件之間的故障應(yīng)該做到盡可能互不影響或影響的概率相當(dāng)小（0.01%），即可認(rèn)為故障是隔離的。這樣可以保證：處于備用狀態(tài)的部件發(fā)生故障時(shí)，不會(huì)影響冗余工作部件或其他關(guān)聯(lián)部件的正常運(yùn)行，保證冗余的有效性。
??? 3：冗余技術(shù)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)分析
??? 通過(guò)控制系統(tǒng)冗余原理與方法的具體分析可以看到，系統(tǒng)的可用性在很大程度上取決于那些MTBF值較低而能對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行造成重大影響的部件，如主控制卡、網(wǎng)絡(luò)、電源、通訊轉(zhuǎn)發(fā)卡等。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)，可以大大提高系統(tǒng)的可用性。
??? 下面以SUPCONJX-300X為例分析冗余的實(shí)現(xiàn)方式。
??? SUPCONJX-300X型集散控制系統(tǒng)[1]的各個(gè)部件的冗余，實(shí)現(xiàn)了從電源、主控制器、過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)，直至I/O卡件的冗余。
??? JX-300X型dcs采用全智能化、全數(shù)字化設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上成功地實(shí)現(xiàn)了卡件的熱插拔、故障診斷、信息同步等前文提到的各項(xiàng)技術(shù)。該系統(tǒng)采用典型控制系統(tǒng)三層模型，每個(gè)層次內(nèi)均可冗余配置，而層次之間采用全冗余連接。即整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)以冗余過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)（SCnet）和冗余現(xiàn)場(chǎng)I/O總線(SBUS)為高可靠的連接通道，系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)部件的運(yùn)行和部件之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接都可冗余。?
??? 根據(jù)控制系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)部件功能定位的不同，采用了具體方式有所差別，具體策略為：

EMERSON PR6423/010-140+CON021

EATON XVS-460-15MPI-1-10

PROSOFT 5136-PFB-104

PROSOFT MVI56E-MCM

GE 04220FL11232A

GE 04240FD11234A

FOXBORO FBM207C

FOXBORO P0917MF

ICS TRIPLEX T8293

KONGSBERG RDIOR420

KONGSBERG RMP420

HONEYWELL 8C-PAINA1

HONEYWELL 8C-TAIXA1

HONEYWELL 8C-PAONAI

HONEYWELL 8C-TAOXAl

HONEYWELL 8C-PDILAI

HONEYWELL 8C-TDILAI

HONEYWELL 8C-PDODA1

HONEYWELL 8C-TDODA1

HONEYWELL 8C-PCNT02

HONEYWELL 8C-ICNTAI

GE UR6SH

GE 8104-AO-IP

GE 8913-PS-AC

ABB IMHSS05

GE IS200ACLEH1BCB

GE IS200DSPXH1DBD

GE IS420PUAAH1A

GE IS420UCSCH1B

ZYGO ZMI-4104C

GE 8521-LC-MT

ABB PFRL101B-1.0KN

EMERSON PR6423/003-030+CON021

ABB CI867 3BSE043660R1

KONGSBERG RSER200-4

GE PMC-5565PIORC-211000

HONEYWELL CC-PCF901

HONEYWELL CC-PCNT02

HONEYWELL CC-PUIO31

HONEYWELL FC-SCNT01

HONEYWELL FC-PDIO01

HONEYWELL FC-RUSIO-3224

GE IS200AEADH4ADA

MOTOROLA MVME2305-900

ABB 3BHE004385R0001 UNS0884A-V1

GE IS420PUAAH1A

PROSOFT PLX31-EIP-MBTCP

EMERSON CE4006P2

WOODWARD 8273-1011

ABB PFEA111-65