浅谈控制系统冗余控制的实现

在实施工业生产自动化的过程中,冗余控制是一种满足连续生产要求,提高控制系统可靠性和可用性的有效手段。本文以PLC控制系统为例,简单介绍了几种冗余控制的类型和实现方式,并对PLC控制系统中常有的处理器冗余、通信冗余、I/O冗余和电源冗余等类型的冗余,从原理、实现方式等方面进行了分析和比较。     

基于OPC通信协议的冗余系统设计

以用于远程控制的对象连接与嵌入(OPC)标准接口为例,研究了在OPC标准接口的基础上,增加冗余通信功能和冗余切换功能。采用两路冗余接口通信和判断冗余接口通信状态的方法,实现了两条冗余通信链路的切换。采用冗余接口通信和冗余切换机制技术,实现了冗余系统的设计,满足了单一故障原则。通过在核电厂仪控系统中的实际应用,冗余的通信链路实现了正常接口通信功能和满足了核电厂对冗余系统的设计要求。研究结果证明了通过该冗余接口通信的方式实现的冗余系统在稳定性和可靠性上满足核电厂设计要求。     

双冗余CAN总线适配卡设计与实现

控制器局域网CAN（Controlle rArea Nework）是一种多主方式的串行通信总线，满足控制系统及其它较高数据要求系统的需求。因其应用的恶劣环境，讨论CAN硬件实现方法及软件管理流程。设计了双冗余总线结构，以提高CAN总线的稳定性与可靠性。     

冗余CAN总线远程数据采集系统设计与研究

CAN总线作为现场总线的一种,巳在多个领域得到了广泛的应用和推广.针对各种实时数据采集和传输的需要,设计和实现基于冗余CAN总线网络的远程数据采集传输系统,通过冗余CAN总线网络进行数据交换.采用这种技术很好地解决了总线通信故障问题,提高了通信的可靠性.通过研究远程数据采集器的设计方法、双CAN总线通讯的冗余管理模型,设计了嵌入式冗余CAN总线远程数据采集系统.该系统巳在工程实际中进行了应用,并证明是有效的.     

南极科考支撑平台的铱星通信系统的优化设计

分析了南极科考支撑平台的铱星通信系统,对铱星通信系统分别进行了软硬件的优化设计。该系统采用了铱星Pilot双网冗余结构,定义了数据传输方式,并加入故障诊断机制,规划了通信软件的流程。系统测试结果表明,这种通信系统加快了数据传输速率,并保证了数据传输的可靠性。     

支持双网双主站的Modbus通信在继电保护中的应用

根据Modbus通信协议的特点以及继电保护装置中对通信可靠性的要求,提出了支持双通信网络、双主站的Modbus通信在继电保护装置中的应用。简介TModbus通信协议,系统冗余和单元冗余的概念。给出了双网双主站的通信方案,说明了为支持冗余在主站和子站设计上应该注意的问题,定量分析了采用单元冗余、系统冗余混合冗余的方式为系统可靠性提高带来的影响。说明了Modbus协议传输继电保护装置信息的数据交换过程和应当注意的问题,如镜像数据区定义,TCP粘连包的问题等。     

基于TCP/IP协议的高可靠冗余以太网设计

研究提出一种工业以太网冗余通信方案。结合工业自愈以太环网和节点双网卡技术,设计基于TCP/IP协议的双网卡冗余通信机制,提高了网络数据传输通信的实时性和可靠性。实验证明,设计的方案可保证网络数据传输具备高可靠性。     

基于maxDNA系统的以太网103协议冗余设计

自动化领域中使用103协议的保护测控装置非常多,但是max DNA分散控制系统的通信模块不支持103协议。介绍了基于max DNA系统SBP技术的南自以太网103主站协议的设计,重点讲述了103主站的几种冗余模式设计,分析了各自的优缺点,并测试了双主站双网冗余模式的性能。基于max DNA系统的以太网103主站,与从站采用UDP报文与TCP报文相结合的方式通信,提高了信息传输的及时性,保证了数据的完整性和正确性,多种冗余方式的支持,可根据现场应用的具体需求选择适用的冗余模式,增加了系统的安全可靠性和灵活性。     

CAN总线在三冗余紧急遮断系统中的应用

为满足三冗余紧急遮断系统中多点多总线多数据类型的数据传输的需求,基于CAN总线的特点,设计了三冗余系统的通信结构及软件通信流程;提出了CAN协议的报文标识符的分组策略,并解决了多点通信的报文损失问题,应用于三冗余系统中.结果表明,CAN总线提高了三冗余系统的容错性和可靠性.     

基于CPCI总线冗余控制计算机的设计与实现

针对总体用户对控制计算机系统高可靠性的要求,可靠性设计为该系统设计的要点;介绍了一种基于CPCI总线控制计算机的冗余设计方法,论述了冗余模式的选择及系统原理,详细介绍了互锁原理及设计方法,切换控制电路设计方法,数据共享方式;最后从平均故障问隔时间(MTBF)和可用度方面对该冗余控制计算机系统进行了可靠性分析;冗余设计方式有效提高了控制计算机系统的可靠性,通过试验及使用验证了该控制计算机能够满足可靠性要求.     

冗余技术提高PLC控制系统可靠性的研究

针对工业现场对PLC控制系统可靠性提出更高的要求,提出利用冗余技术提高其可靠性。分析了硬件冗余和软件冗余在PLC控制系统中的应用,详细阐述了PLC控制器、输入输出口、通讯网络和电源各自的冗余方法,并着重以西门子300/400系列PLC为例进行了软硬件冗余的架构和原理分析。最后对冗余控制系统的可靠性进行分析,结果表明,使用冗余技术可使PLC控制系统的可靠性得到明显提高。     

CANOpen协议在双模冗余网络管理中的应用研究

CANOpen协议是基于CAN总线的高层协议,具有可靠性强、通信效率高、灵活性、兼容性等优点,广泛应用于工业控制的各个领域。冗余控制作为一种能够满足连续生产要求、提高系统可靠性的有效手段而被普遍采纳。因此,两者的结合具有较强的理论意义与实用价值。以此为切入点,提出了一套应用CANOpen协议管理冗余网络的机制。     

Optimal number of hosts in a distributed system based on cost criteria

Redundant or distributed systems are increasingly used in system design so that the required reliability and availability can be easily achieved. However, such an approach requires additional resources that can be very costly. Hence, how to design and test such a system in the most cost-effective way is of concern to the developers. A general cost model and a solution algorithm are presented for the determination of the optimal number of hosts and optimal system debugging time that minimize the total cost while achieving a certain performance objective. During testing, software faults are corrected and the reliability shows an increasing trend, and hence system reliability increases. A general system model is constructed based on a Markov process with software reliability and availability obtained from software reliability growth models. The optimization problem is formulated based on the cost criteria and the solution procedure is described. An application example is presented.     

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。     

冗余CAN总线高可用计算机系统设计与实现

设计了一种基于双冗余CAN总线、支持可更换操作的高可用计算机系统。介绍了高可用计算机系统r的组成和更换模式;设计了基于控制器级冗余的通讯系统结构;采用MPC8313处理器实现了高可用计算机原型系统。验证实验表明,该系统实现了计算机模块的可更换,具有较高的可靠性和可用性。     

冗余PW机制的研究与实现

冗余PW是为了提高故障的自愈能力,通过为两个通信节点部署一条或多条备用PW,主备PW构成一个冗余PW组。网络的拓扑复杂多变,冗余PW的模型也是多样化的,主要有独立模式和主从模式两种。冗余PW切换主要分为外部切换和信令切换。冗余PW的切换是通过信令的交互实现的。PW的建立和维护是通过扩展LDP（label distribution proto．col）协议实现的,其在LDP所定义消息编解码TLV的基础上增加了PW STATUS TLV,该TLV可以在MAPPING消息和Notification消息中携带。研究和实验表明冗余PW机制可以提高通信节点故障的自愈能力,从而提高网络通信的可行性。     

冗余技术在集散控制系统中的应用

阐述了冗余理论及其机理实现的方法,并针对具体的某型号集散控制系统,分析了其电源、主控卡、通信网络以及其他关键部件的冗余设计方法,冗余技术的设计在控制系统的应用达到了很好的效果.     

基于文档合并的XML无线数据广播调度算法

在可扩展标记语言(XML)无线数据广播中,数据以XML文档为基本单位进行广播,然而XML文档间的冗余信息会降低带宽资源的利用率。为解决该问题,提出一种有效的调度算法,分析文档合并对数据广播的性能影响,得出文档间亲密度的衡量标准,并将亲密度高的文档进行合并以减少冗余信息。实验结果证明,该算法可以提高无线数据广播性能,节约带宽资源。     

高性能集散控制系统主控制器设计

提出一种应用于集散控制系统的主控制器设计方案。主控制器硬件平台以PowerPC架构的高性能处理器为核心,软件平台基于μC/OS-Ⅱ操作系统。通过双CPU并行处理提高主控制器的运算效率,采用工作与备用双控制器冗余结构提高主控制器的可用性,利用PCI-Express高速通信接口实现工作与备用控制器的冗余通信。测试结果表明,该主控制器具有较高的可靠性和运算性能。