双重冗余PLC控制系统的可靠性与可用性研究

为了提高核电站仪表与控制系统的安全可靠性,提出了一种基于ControlLogix系统的PLC硬件冗余控制设计方案,对秦山一期核电站反应堆棒控棒位功率控制系统进行数字化改造.介绍了PLC双重冗余控制系统的原理和结构,并利用可靠性框图模型和马尔可夫模型分析方法,分别对系统可靠性和可用性进行了分析,得出了评价系统可靠性和可用性的指标及其计算方法.分析结果表明,双重CPU冗余控制系统具有更高的可靠性和可用性,可以满足高可靠性工业控制的要求.     

安全仪表系统的Markov建模方法研究

对安全仪表系统(SIS)的功能结构、安全生命周期以及功能安全的实现方法进行了分析,并提出了基于马尔可夫(Markov)建模的SIS的安全完整性等级计算软件的设计方案,采用VB6.0和Matlab进行了软件的开发实现.我们针对1oo2冗余结构的装置进行了SIL的计算,证明马尔可夫建模方法的安全完整性等级(SIL)计算相对于其他建模方法的灵活性.它既能反映安全仪表系统之间的静态关系,又能反应系统的动态变化,并且不受设备之间依赖关系的影响.同时马尔可夫建模可靠性的定量分析精度高,一次建模可求得安全仪表系统的安全失效率PFS和危险失效率PFD和安全完整性等级SIL等多个可靠性指标.     

小型试验反应堆的数字化仪控系统设计

为了实现某个用于科学研究的小型试验反应堆的数字化监视和控制,根据核临界装置的工艺特点和用户使用需求,开展了基于现场可编程门阵列(FPGA)和ARM技术的控制与保护系统的设计。设计方案基于数字化的专用仪控平台,应用了安全系统的设计理念,采用了系统电源冗余、主控制器冗余、通信链路冗余、设备故障后的安全输出、多样化停堆措施等多种可靠性提升手段。系统由保护柜、控制柜、电源柜、主控室等部分组成。整个系统基于先进的数字化技术,具有灵活的可扩展性和较高的可靠性。测试结果表明,该系统能提供丰富的人机界面,实时监控反应堆核测量信号,精确控制反应堆功率的提升和下降,提供多样化的停堆措施,结构小而精。与传统的模拟技术方案相比,该系统在安全性、可靠性、可扩展性、经济性方面有较大提升,具有明显的优势。该系统的成功应用可为国内同类型的科学研究装置的数字化改造和设计方案提供参考。     

电站三重冗余ETS的设计

根据相关标准规范,结合安全完整性仪表的设计理念,进行三重冗余紧急跳闸系统(ETS)的研究及设计。从ETS的传感器、电源、I/O卡件、控制器等故障裕度和危险失效频率分析系统安全性,在设备选型及回路设计中考虑系统动作的快速性和系统在线试验功能的可靠性。设计了跳闸回路驱动电源、控制系统电源、I/O卡件电源的独立冗余电源系统。设计了三重冗余传感器、I/O卡件、控制器,降低了系统危险失效频率。设计了电源、控制器、I/O卡件、传感器、过程信号状态监视和报警及在线试验功能,以实现ETS三重冗余。该设计大幅度提高了系统的可靠性和可维护性,简化了跳闸回路,确保了机组安全运行。     

基于VxWorks下PNN故障诊断的冗余容错系统

针对航天测控系统的可靠性需求,提出了一种紧凑型PCI总线测控系统的冗余容错设计方案。系统下位机采用了基于VxWorks嵌入式操作系统来保证实时性,并在VxWorks系统中实现了高可用热插拔技术用于提高系统的冗余容错性能。提出了利用基于概率神经网络（PNN）的故障诊断方法对热冗余设备进行在线故障诊断。仿真与实验验证的结果表明,该系统具有良好的冗余容错性能,该设计方法可以有效提升系统的可靠性。     

一种用于UHF RFID系统循环冗余校验的新算法

基于ISO18000—6C协议标准的UHFRFID系统中的读写器和标签之间的通信,采用CRC5和CRC16循环冗余校验。目前UHFRFID系统中,收发数据的循环冗余校验都采用按位校验法,本文根据已有的循环冗余查表校验法,提出一种适用于ISO18000—6C协议标准的新型循环冗余校验算法,极大地提高了循环冗余校验效率,非常适合用于嵌入式实时系统通信。实验结果表明,该算法将CRC5校验的效率提高了17％,将CRC16校验的效率提高了27％以上。     

PLC可靠性分析与冗余设计

PLC广泛应用于社会生产各个行业 ,因此讨论其可靠性以及提出设计方案是非常重要的。文章分析了与PLC可靠运行有关的各个因素 ,提出了克服这些因素影响的可靠性设计方案 ,着重分析了提高可靠性非常重要的一项措施———并联冗余设计。考虑到这一冗余设计方案存在使系统成本大幅增加的缺点 ,使得它的应用受到限制 ,最后提出了一种可以克服并联冗余设计缺点的新的冗余设计方法     

逻辑值冗余的一种实现方案——三中取二值自校验逻辑系统

逻辑值冗余是指用n值逻辑电路构成m值逻辑系统,其中n>m。此时有(n-m)个逻辑值是冗余的;但它们可以被用来产生自校验、纠错等功能,以提高系统的可测试性及可靠性。本文提出逻辑值冗余的一种实现方案——三中取二值自校验逻辑系统。这种系统是逻辑值冗余在n=3,m=2时的特例。本文内容包括三中取二值逻辑算子及自校验定义、三中取二值组合系统及三中取二值同步时序系统等。     

循环冗余校验码的单片机及CPLD实现

循环冗余码校验(CRC)是一种可靠性很高的串行数据校验方法。介绍循环冗余码校验的基本原理,并分别用单片机和CPLD作了循环冗余码校验的软件实现和硬件实现。包括汇编语言和VHDL语言源程序。     

异型设备冗余和多重表决结构的可靠性计算

在工业实际应用中,安全仪表系统的传感器、逻辑控制器或执行机构子系统通常为异型设备构成的冗余表决结构或多重表决结构.异型设备的多样性使得其构成的冗余系统的共因失效减少,文中提出了异型设备冗余的共因失效多样性修正因子k及其值的定性确定方法,从而建立异型设备冗余的平均要求时失效概率(PFD)计算模型.对于多重冗余表决结构,内层表决的输出可以看作外层表决的输入,文中引入并确定了内层与外层表决结构的共因失效因子的平均值,建立了通用的多重表决结构PFD计算模型.计算模型解决了实际应用的安全仪表系统的可靠性计算问题,但如何更加准确地确定k值尚需进一步研究.     

循环冗余校验码的单片机及CPLD实现

循环冗余码校验(CRC)是一种可靠性很高的串行数据校验方法.介绍循环冗余码校验的基本原理,并分别用单片机和CPLD作了循环冗余码校验的软件实现和硬件实现.包括汇编语言和VHDL语言源程序.     

高可靠磁盘阵列的设计

可靠性是网络存储系统最重要的指标之一，冗余磁盘阵列(RAID)是网络存储系统的基础和关键部件，RAID一方面通过冗余数据或校验信息增强容错能力；另一方面通过硬件部件冗余来提高系统可靠性。重点研究提高RAID可靠性的关键技术。分析降低磁盘阵列可靠性的几种主要因素：系统故障、不可纠位错误和相关联的磁盘故障，研究相应的防御措施，对双重校验信息冗余技术、硬件部件冗余技术、快速故障盘重建等关键容错技术进行研究与探讨。     

仪表型回路热备冗余控制系统的应用

目前国内外主流的工业控制系统是全冗余控制系统和非冗余控制系统两种,全冗余控制系统价格高,市场份额少,仪表型回路热备冗余控制系统控制可靠,价格经济．介绍仪表型回路热备冗余控制系统原理,及其在循环流化床锅炉控制系统中的应用。     

用于专家系统规则库的冗余校验方法研究

产生式规则是目前应用较多的一种知识表示方法。在用于确定发酵过程生物量软测量混合模型结构的专家系统中,当向产生式规则知识库添加新的规则时,冗余的存在会影响推理的效率以及推理的准确性。提出了一种用于该专家系统规则库的冗余校验方法,给出了冗余规则的判别、冗余规则的处理以及冗余校验的实现方法。实验结果表明,该冗余校验方法可以根据输入条件和已有规则,判断出新添加的规则是否冗余,并在消除冗余对推理效率影响的同时,降低模型复杂度,有利于优化混合模型的结构。     

超低功耗的锂电池管理系统设计

为了满足某微功耗仪表的应用,提高安全性能,提出了一种超低功耗锂电池管理系统的设计方案。该方案采用双向高端微电流检测电路,结合开路电压和电荷积分算法实现电量检测。采用纽扣电池代替DC/DC降压电路最大程度降低功耗。系统实现了基本保护、剩余电量检测、故障记录等功能。该锂电池管理系统在仪表上进行验证,结果表明具有良好的稳定性和可靠性,平均工作电流仅145μA。     

双机热备容错逻辑控制电路设计与仿真

针对传统数字电路系统冗余设计复杂、切换时间长、实现电路体积大等问题,提出一种双机热备容错逻辑控制电路的设计方案.使用VHDL语言设计、一片CPLD芯片实现工作微处理器系统的故障检测与主、备微处理器系统的实时切换等时序控制功能.时序仿真结果表明,该电路判断故障成功率高,切换时间短,可以满足强实时性嵌入式系统的双机热备冗余设计.在高可靠性的微机保护系统等应用场合,该硬件冗余设计方案具有工程设计指导意义.     

基于光闸的单向传输系统可靠性研究

基于光闸的单向传输系统是主要承担不同密级系统的数据传输工作。与传统基于网闸非等密级系统数据传输不同：基于光闸的单向传输系统安全性由光单向传输特性保证;由于数据的单向传输,无法通过反馈确定机制保证数据传输的可靠性。为此提出了一种高可靠的无连接网络层输出协议——光闸数据包协议（Optical Shutter Data Protocol,OSDP）,该协议采用CRC检验以提高校验错能力,协议可选项——报文摘要,用于纠错功能,在双机冗余备份系统情况下,可大幅提高数据传输的可靠性。以峰值流量800Mb/s估算,该系统理论上平均无故障时间为111.57天,试验表明该协议在基于无反馈的光闸单向传输系统中能有效保证数据传输的可靠性。     

基于LabVIEW的光伏发电监测系统通信差错控制

光伏发电监测系统通信必须快速可靠,因此采用了差错控制.分析了CRC循环冗余校验的差错控制原理,给出了算法的程序流程图,着重介绍了基于图形化编程的LabVIEW语言环境下的查表法校验程序,程序已应用于独立光伏发电实时监测系统中.现场应用和实验表明,该系统具有较高的数据可靠性和较强的环境适应性,可广泛应用于基于LabVIEW的监测系统中.     

锅炉控制系统采用WinCC冗余的可靠性研究

锅炉做为能量转换的压力容器,其工作过程涉及许多参数,是典型的多入多出(MIMO)系统,控制系统容错能力的高低、可靠性的强弱直接影响锅炉运行过程的安全。冗余容错技术是改善控制系统可靠性的有效途径,以WinCC自带的软件冗余功能实现服务器硬件的热备,避免控制系统的瘫痪和崩溃,高性价比的提升了运行操作的可靠性,在锅炉控制领域有较强的推广和借鉴意义。     

基于自动校准的数字仪表自动校准系统分析

基于自动校准的数字仪表自动校准系统是专门为现场校验数字仪表而设计开发的一款便携式设备系统.该系统应用高精度采样技术,并结合最新数字信号处理方法,为现场校验数字仪表提供了一套方便高效的解决方案.本文主要对基于自动校准的数字仪表自动校准系统的构成以及系统的功能进行分析说明.