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化工安全控制系统中央控制组件的设计与实现

发布时间:2018-07-09 17:05

  本文选题:化工安全控制系统 + 中央控制组件 ; 参考:《杭州电子科技大学》2013年硕士论文


【摘要】:当前,我国化工生产规模日益庞大,而化工生产过程往往伴随着高危险性。这就迫切需要使用一种安全有效的化工安全控制系统来监控整个生产过程,使其在提高生产效率的同时保障人员和设备的安全。而如何保证这种化工安全控制系统的可靠性和稳定性是设计的关键。 化工安全控制系统的每个控制周期包括数据采集、逻辑控制运算和控制命令执行三部分,而中央控制组件主要完成逻辑控制运算,以及采样数据和控制命令的传输,因此中央控制组件是化工安全控制系统的核心。要提高化工安全控制系统的可靠性,主要是提高中央控制组件的可靠性。 本文以中央控制组件为研究对象,针对其所完成的工作提出三项措施来提高其可靠性:首先提出一种自定义的安全控制总线,来保证数据传输的可靠性;其次通过对中央控制组件内的控制模块采用三模冗余方式,来保证控制运算的可靠性;最后利用IEEE1588PTP精确时钟协议,来保证各控制模块的时钟同步,为其三模冗余时的协调工作打下基础。 针对上述提出的三项应对措施,本文所做工作如下: (1)在分析国内外多种主流安全现场总线的基础上,结合中央控制组件的结构,提出了一种自定义安全控制总线,,并详细阐述了其运行方式和其实现安全的原理,同时介绍了其报文协议。 (2)详细介绍了三模冗余技术在中央控制组件中的实现过程,并提出一种三模冗余过程中系统重构时的数据恢复方法,同时介绍了针对采用三模冗余结构的控制模块的一些应用实现。 (3)经过分析几种以太网时钟同步技术的特性,最终决定采用同步精度最高的IEEE1588精确时钟协议来应用于中央控制组件,同时搭建了基于IEEE1588协议的点对点主从时钟同步平台,介绍了其同步过程和操作步骤,并通过实验结果验证了PTP协议的同步精度。 本文最后对全文所做的研究工作进行总结,并提出了需要进一步进行改进和研究的地方。
[Abstract]:At present, the scale of chemical production in China is increasing, and the chemical production process is often accompanied by high risk. Therefore, it is urgent to use a safe and effective chemical safety control system to monitor the whole production process so as to ensure the safety of personnel and equipment while improving the production efficiency. How to ensure the reliability and stability of the chemical safety control system is the key to the design. Each control cycle of chemical safety control system consists of three parts: data acquisition, logic control operation and control command execution, while the central control component mainly completes logic control operation, and the transmission of sampling data and control command. So central control module is the core of chemical safety control system. In order to improve the reliability of chemical safety control system, the reliability of central control components should be improved. This paper takes the central control component as the research object, and puts forward three measures to improve the reliability of the central control module. Firstly, a self-defined security control bus is proposed to ensure the reliability of data transmission. Secondly, the reliability of the control operation is ensured by using the three-mode redundancy mode in the control module of the central control module. Finally, the clock synchronization of each control module is ensured by using the IEEE1588PTP precise clock protocol. It lays a foundation for the coordination of the three-mode redundancy. The work of this paper is as follows: (1) based on the analysis of various domestic and foreign mainstream security fieldbus and the structure of central control component, a kind of self-defined security control bus is proposed. At the same time, the paper introduces its message protocol. (2) the realization process of three-mode redundancy technology in central control component is introduced in detail. A data recovery method for system reconstruction in the process of three-mode redundancy is proposed, and some application implementations of the control module with three-mode redundancy structure are introduced. (3) the characteristics of several Ethernet clock synchronization techniques are analyzed. Finally, it is decided to use IEEE 1588 precise clock protocol with the highest synchronization precision to apply to the central control component. At the same time, a point-to-point master-slave clock synchronization platform based on IEEE1588 protocol is built, and the synchronization process and operation steps are introduced. The synchronization accuracy of PTP protocol is verified by experimental results. Finally, this paper summarizes the research work done in this paper, and points out the need for further improvement and research.
【学位授予单位】:杭州电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TQ086;TP273

【参考文献】

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1 马连川,刘波;一种分布式三模冗余控制系统的实现[J];北方交通大学学报;2000年05期

2 沈洁,单冬;基于现场总线的三模冗余计算机联锁控制系统的研究[J];北方交通大学学报;1998年05期

3 王晓冬;阚德涛;张志武;;以太网的时钟同步技术[J];电子工程师;2008年09期

4 宫传峰;;浅析分布式控制系统DCS[J];化学工程与装备;2011年03期

5 欧阳家淦;岑宗浩;周健;;PTP时钟同步协议分析及应用探讨[J];华东电力;2008年08期

6 郭海涛;阳宪惠;;安全系统的安全完整性水平及其选择[J];化工自动化及仪表;2006年02期

7 方来华;吴宗之;刘冀;杨凌;;安全相关控制系统中的安全总线分析和研究[J];化工自动化及仪表;2007年01期

8 刘天田,袁由光,杨升春,代征;一种TMR容错服务器永久故障恢复机制的研究与实现[J];舰船电子工程;2005年01期

9 孙娜,熊伟,丁宇征;时钟同步的研究与应用[J];计算机工程与应用;2003年27期

10 黎忠文;;嵌入式实时系统容错集成技术的研究[J];计算机科学;2006年05期



本文编号:2110041

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