软冗余技术在供电联锁装置中的应用
发布时间：2022-01-03 02:17
供电联锁装置是供电系统安全运行的重要保障,如何提高该装置的可靠性对长期保证供电网络的安全性和稳定性以及提高供电系统的生命力有着重要意义。文章介绍了基于西门子S7-300软冗余系统的供电联锁装置的软、硬件构成以及实现办法。通过对软冗余系统工作原理的认识,分析主备系统数据同步时间及故障切换时间。采用马尔科夫方法对冗余系统的系统可靠性进行分析,得出软冗余技术对供电联锁装置的可靠性具有较大的提高效果。
【文章来源】：船舶工程. 2020,42(S1)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
主备系统程序流程图图2中数据同步就是主系统把需要同步的数据发
南低辰峁拱?ㄈ砑?糠趾陀布?糠帧Ｆ?中Siemens软冗余系统的软件包括一套编程软件以及软冗余软件包。硬件部分包括2套PLC控制器及I/O模块，可以是S7-300或S7-400系统。以及3条通讯链路，主CPU与从站的通讯链路（PROFIBUS1）、备用CPU与从站的通讯链路（PROFIBUS2）、主CPU与备用CPU的数据同步链路（MPI、PROFIBUS或者Ethernet）。为实现设备自身功能以及软冗余功能还需要若干个ET200M从站，每个从站包括2个IM153-2接口模块以及相应的I/O模块。图1给出了软冗余系统的基本结构。软冗余系统可以实现主机架电源、背板总线、PLC处理器、PROFIBUS现场总线以及通讯接口模块IM153-2的冗余。在软冗余系统进行工作时，A、B控制系统独立运行，由主系统的PLC掌握对ET200M从站中的I/O控制权。A、B系统中的PLC程序由非冗余（non-duplicated）、用户程序段和冗余（RedundantBackup）用户程序段组成，主系统PLC执行全部的用户程序，备用系统PLC只执行非冗余用户程序段，而跳过冗余用户程序段。主备系统程序流程图如图2所示。图1软冗余系统的基本结构图2主备系统程序流程图图2中数据同步就是主系统把需要同步的数据发送到备用系统的过程。需要同步的数据包括：一个过程映象区，IEC定时器区、IEC计数器区、M数据区以及数据块区。这些区域需要用户在OB100中调用功能块FC100对系统进行初始化而确定。数据同步时间指的是数据同步所需要的时间，这取决于同步的数据量和同步的网络方式。表1给出了S7-300/400中采用不同的同?
集成的DP口，采用1.5Mbaud的总线传输速率时当有4个从站的情况，切换时间为25ms。2软冗余技术在供电联锁装置中的应用2.1系统硬件组成船舶供电联锁装置对控制系统的可靠性有较高的要求，船舶供电是不间断运行的则供电联锁装置也要具备高可靠性的特点，装置采用西门子软冗余技术确保其稳定运行。联锁装置主要通过采集各开关断路器状态通过主控制逻辑分析进而输出联锁以及分断信号。主要用到的是西门子的数字量输入输出模块。为实现冗余将这些模块安装到3个ET200M远程从站上。组成如图3所示的软冗余控制系统硬件组成。图3软冗余控制系统硬件组成由图3可知主备系统通过CP模块实现PROFIBUS总线上的数据同步。通过S7-300上的DP口以及IM153-2实现与从站的通讯。为实现软冗余功能还需要配置有源总线导轨、PROFIBUS总线接头等设备。2.2系统软件编程软冗余的系统编程主要涉及到硬件组态和冗余程序。硬件组态就是根据实际的硬件和网络连接方式在组态界面中进行配置。由图3中软冗余控制系统硬件组成可知，冗余系统包括主站和备站，对这两套分系统的组态基本上是相同的。主、备站的软件组态如图4以及图5所示。图4供电联锁软件主站组态图5供电联锁软件备站组态在通信链路的组态中，除了对主从设备之间通讯的组态配置，还需要组态主备系统的数据同步链路。该型联锁装置采用PROFIBUS总线实现。值得注意的是主备系统中PROFIBUS总线上所有设备的地址是一致的，该联锁装置PLC的DP地址为2，三个从站的DP地址分别是4、5、6。每个从站中两个IM153-2的地址也要保持一
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于冗余技术的大中型PLC控制系统的设计与应用[J]. 孙虹,王明,许国强,刘成,高成明. 电子技术与软件工程. 2014(17)
[2]双重冗余PLC控制系统的可靠性与可用性研究[J]. 刘冲,付江梅. 自动化仪表. 2010(09)
[3]数据安全及双机容错解决方案[J]. 陆沨,郁梅. 计算机应用研究. 2000(02)
硕士论文
[1]在某天然气输配控制系统中软冗余技术的研发[D]. 许珊.河北工业大学 2011
本文编号：3565361
【文章来源】：船舶工程. 2020,42(S1)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
主备系统程序流程图图2中数据同步就是主系统把需要同步的数据发
南低辰峁拱?ㄈ砑?糠趾陀布?糠帧Ｆ?中Siemens软冗余系统的软件包括一套编程软件以及软冗余软件包。硬件部分包括2套PLC控制器及I/O模块，可以是S7-300或S7-400系统。以及3条通讯链路，主CPU与从站的通讯链路（PROFIBUS1）、备用CPU与从站的通讯链路（PROFIBUS2）、主CPU与备用CPU的数据同步链路（MPI、PROFIBUS或者Ethernet）。为实现设备自身功能以及软冗余功能还需要若干个ET200M从站，每个从站包括2个IM153-2接口模块以及相应的I/O模块。图1给出了软冗余系统的基本结构。软冗余系统可以实现主机架电源、背板总线、PLC处理器、PROFIBUS现场总线以及通讯接口模块IM153-2的冗余。在软冗余系统进行工作时，A、B控制系统独立运行，由主系统的PLC掌握对ET200M从站中的I/O控制权。A、B系统中的PLC程序由非冗余（non-duplicated）、用户程序段和冗余（RedundantBackup）用户程序段组成，主系统PLC执行全部的用户程序，备用系统PLC只执行非冗余用户程序段，而跳过冗余用户程序段。主备系统程序流程图如图2所示。图1软冗余系统的基本结构图2主备系统程序流程图图2中数据同步就是主系统把需要同步的数据发送到备用系统的过程。需要同步的数据包括：一个过程映象区，IEC定时器区、IEC计数器区、M数据区以及数据块区。这些区域需要用户在OB100中调用功能块FC100对系统进行初始化而确定。数据同步时间指的是数据同步所需要的时间，这取决于同步的数据量和同步的网络方式。表1给出了S7-300/400中采用不同的同?
集成的DP口，采用1.5Mbaud的总线传输速率时当有4个从站的情况，切换时间为25ms。2软冗余技术在供电联锁装置中的应用2.1系统硬件组成船舶供电联锁装置对控制系统的可靠性有较高的要求，船舶供电是不间断运行的则供电联锁装置也要具备高可靠性的特点，装置采用西门子软冗余技术确保其稳定运行。联锁装置主要通过采集各开关断路器状态通过主控制逻辑分析进而输出联锁以及分断信号。主要用到的是西门子的数字量输入输出模块。为实现冗余将这些模块安装到3个ET200M远程从站上。组成如图3所示的软冗余控制系统硬件组成。图3软冗余控制系统硬件组成由图3可知主备系统通过CP模块实现PROFIBUS总线上的数据同步。通过S7-300上的DP口以及IM153-2实现与从站的通讯。为实现软冗余功能还需要配置有源总线导轨、PROFIBUS总线接头等设备。2.2系统软件编程软冗余的系统编程主要涉及到硬件组态和冗余程序。硬件组态就是根据实际的硬件和网络连接方式在组态界面中进行配置。由图3中软冗余控制系统硬件组成可知，冗余系统包括主站和备站，对这两套分系统的组态基本上是相同的。主、备站的软件组态如图4以及图5所示。图4供电联锁软件主站组态图5供电联锁软件备站组态在通信链路的组态中，除了对主从设备之间通讯的组态配置，还需要组态主备系统的数据同步链路。该型联锁装置采用PROFIBUS总线实现。值得注意的是主备系统中PROFIBUS总线上所有设备的地址是一致的，该联锁装置PLC的DP地址为2，三个从站的DP地址分别是4、5、6。每个从站中两个IM153-2的地址也要保持一
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于冗余技术的大中型PLC控制系统的设计与应用[J]. 孙虹,王明,许国强,刘成,高成明. 电子技术与软件工程. 2014(17)
[2]双重冗余PLC控制系统的可靠性与可用性研究[J]. 刘冲,付江梅. 自动化仪表. 2010(09)
[3]数据安全及双机容错解决方案[J]. 陆沨,郁梅. 计算机应用研究. 2000(02)
硕士论文
[1]在某天然气输配控制系统中软冗余技术的研发[D]. 许珊.河北工业大学 2011
本文编号：3565361
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3565361.html
