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什么是DCS系统冗余技术?

2020-6-30 12:19| 发布者: 机电工jdgk| 查看: 51| 评论: 0

摘要: 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 ...
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)。
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