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基于容错理论的垂直提升机PLC控制系统可靠性设计

(1) PLC控制系统    

PLC采用SIQVIENS公司的S7300并通过MPIPROF IBU S双网连接。每台PLC基本配置有:电源模块、CPU模块、数字量I/O模块、A/DD/A模块以及通讯模块等。操作保护PLC垂直提升机与继电器构成双线制提升机安全保护回路;行程监控PLC的主要功能是:白动产生提升机所需的速度给定信号(即运行曲线);操作保护和行控两台PLC既相互独立,又能相互监视,对某些保护(如过卷、超速、钢丝绳打滑等)还能相互备用、冗余,这样大大提高了行程监控器的可靠性。    

(2)系统硬件容错设计    

基于“三中取二”原则,选取N=3即采用三模混合冗余系统来实现提升机操作保护系统功能。对所有部件,其工作状况通过继电器、接触器或其辅助触点,同时输入到三个回路,以保证三个回路的输出数据的一致性。继电器回路和两个PLC回路同时运行,表决器接受三个回路的输出作为其输入,并将多数表决的结果作为系统的输出。“差异检测器”不断比较三个模块各白的输出是否与表决器的输出不一致。若某个模块的输出与表决器的输出不一致,开关电路便把该回路切除掉,构成双回路联机系统,仍然保证系统的正常工作。    

垂直提升机继电器控制回路、操作保护PLC、行程保护PLC在不发生故障时,均可单独执行操作保护系统的所有任务,故在三个回路中,只有一个回路是正常工作所需的资源,另外2个回路是外加的硬件资源。本系统以操作保护PLC作为主控设备,行程控制PLC负责对操作保护PLC进行监控,一旦主控PLC出现问题,就把行程控制PLC切换为主控设备。在正常情况下,继电器回路作为热备用回路,输入到该回路的信号主要是操作台发出的各种操作指令及主要执行器件动作情况反馈信号,只有当两台PLC均出现故障时,才能切换到此方式,以3m /s速度进行紧急开车。

(3)系统软件容错设计    

1)时问冗余    

在程序的适当位置设置若干检查点,在每一个检查点保存程序在该检查点之前正确运行而得到的全部信息及标志。若故障是暂时性的,则程序卷回到上一检查点开始重新执行,这样可以完全消除错误。它只能检出而不能消除永久性故障,如某些涉及输入、输出的操作。 

2) N版本程序设计    

N版本程序设计要求设计N个功能相同,但内部有差异的版本程序,N个版本分别运行,以“静态冗余”方式实现软件容错。设计中包含了程序设计上的冗余,用效率换取可靠性,具有容忍设计错误的能力,还能屏蔽某些类型的暂时性硬件故障。采用N版本程序设计,对提升机速度曲线的生成及包络线的产生,直接影响到垂直提升机的安全运转及运行效率。    

3)弃权规则    

当程序运行或继续运行的某些必要条件未能具备时,便采用跳过、转移、默认等方式确保程序运行,对报警故障的编程,就是采用此种方法。

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点击次数:  更新时间:2015-08-30 17:08:11  【打印此页】  【关闭