Bailey DCS卡件 638514A1 Industrial Membrane Keyboard Bailey ABB Parajust Infi 90 PLC Control
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Bailey DCS卡件 638514A1 Industrial Membrane Keyboard Bailey ABB Parajust Infi 90 PLC Control
在自動化的許多領域，有效性的要求越來越高，因而對自動化系統的容錯水平的要求也變得越來越高，尤其在設備停機代價非常大的場合。為了滿足這些嚴格的要求，在DCS系統中通常采用冗余技術，這樣才能夠滿足這些領域所需要的安全性、可靠性和有效性的標準。
在DCS控制系統中，分布處理單元是系統關鍵的部分。當前這些分布處理單元的控制器往往是基于86系列CPU建構的，這種架構目前被廣泛采用。但是由于86系列分布處理單元的特點，導致現在的控制器處理單元存在很多的缺點，如放熱量大等。而且在封閉的環境中，這些問題始終很難解決。隨著很多低功耗技術的發展和低功耗控制器的出現，分布處理單元的CPU可以有更多的選擇，尤其是低功耗的控制器產生很少的熱量，且可以使系統的集成度更高。
無論是國內還是國外的DCS控制系統之間有多大區別，冗余技術在這些DCS控制系統中都被廣泛采用。DCS控制系統中主要采用了網絡冗余技術、分布處理單元冗余技術、IO卡件冗余技術、電源冗余技術等。
1、DCS系統的模型
DCS控制系統是控制技術、計算機技術、通信技術及圖形顯示技術相結合的產物，其一般的體系結構見圖1。由圖1 DCS控制系統模型框圖可知，DPU指的是分布處理單元。DCS控制系統的體系結構分為3層：過程控制層、監控層和管理層。其中過程控制層是DCS系統控制的基礎，其設備的主要功能是控制接口、現場控制單元、檢測儀表和執行機構；監控層主要由監控計算機、高級操作站和接口裝置構成，主要負責操作監視、系統報警、趨勢顯示及系統診斷等功能；管理層主要由管理計算機組成，負責整個系統的管理工作。
DCS控制系統的冗余設置大部分都與過程控制層和監控層有關，因此大部分的冗余技術都與過程控制層相關。下面結合的基于ARM控制器的分布式處理單元，對DCS控制系統中采用的冗余技術中的分布處理單元冗余和網絡冗余進行討論。
2、基于ARM的分布處理單元結構
基于ARM的分布處理單元的結構框圖見圖2，這和一般的分布處理單元的結構非常相似。這里主要把處理單元分為6部分：ARM控制器、上層網絡模塊、電源管理模塊、存儲器模塊、低層網絡模塊和時鐘模塊。ARM控制器和存儲模塊組成了zui基本的嵌入式系統，整個DCS控制系統的數據處理和控制策略都是在這里處理的。上層網絡模塊主要是指和管理層通信的主/冗余網絡和一個實現主/冗余分布處理單元進行數據交換的網絡，這部分的主要功能是完成管理層對DCS控制系統的實時檢測和實現主/冗余分布處理單元的數據冗余。底層的網絡模塊是由分為主次的2條485網絡組成，此模塊主要實現ARM控制器的I/O卡件之間的數據通信。存儲器模塊可分為兩部分，一部分用來管理存放操作系統，另一部分用來管理存放實時數據。電源模塊和時鐘模塊分別實現電源的管理和時鐘的管理。
3、控制器冗余
分布式處理單元的冗余根據冗余度可以分為冗余度為1∶1和1∶n兩種情況。這在每個DCS廠家的產品中是不同的。這兩種方式各有優缺點。這里介紹的是冗余度為1∶1的冗余設置。
分布處理單元冗余度為1∶1，就是將2塊組態*一樣的控制器設置成冗余方式。在投入運行時，若出現故障，兩分布處理單元之間能實現無擾動切換，保證系統的正常運行。
本系統所采用的分布處理單元均帶3個網絡接口，其中2個網口分別連接到A網和B網，實現各工作站點間的數據通信，第3個網口通過對等網數據連接子分布處理單元間（對等網數據現可選用光纖作傳輸介質），用來傳輸主、從分布處理單元之間的備份數據；分布處理單元之間的狀態信息由串口傳輸。冗余分布處理單元與網絡的連接見圖3。
冗余分布處理單元的工作原理：兩個分布處理單元硬件配置*相同，內部裝有相同的操作系統，相同的組態軟件， 相同的組態信息。在同一時刻只有1個分布處理單元通過雙機交換卡接受過程信息并進行運算處理，zui后產生控制結構去控制過程設備，此分布處理單元稱為主分布處理單元。同時冗余分布處理單元并沒有閑置，它在每一個工作周期都通過雙機之間的光纖對主分布處理單元所接受的過程信息和運算結果進行實時拷貝，這樣冗余分布處理單元始終與主分布處理單元同步。冗余分布處理單元同時檢測拷貝的信息是否完整，是否在所允許的容錯度內。一旦信息不完整或報錯，則說明主分布處理單元工作不正常。在這種情況下，冗余分布處理單元通過光纖將主分布處理單元旁路，同時切換為主分布處理單元繼續工作。切換時間選用zui短的運算周期（幾十ms或更短），從而實現無擾動切換。等到主分布處理單元恢復正常后，冗余分布處理單元自動把控制權交還給主分布處理單元，轉為冗余備份狀態。
從圖3中可看出雙分布處理單元仲裁電路工作原理為將分布處理單元各自自身之診斷結果加到仲裁電路上，并讀取相應的仲裁結果，以確定自身之主輔狀態。通過編程，確定各狀態的優先級，由于雙分布處理單元均根據仲裁之結果確定各自之主輔狀態，故只要仲裁結果變化了，雙分布處理單元則自動進行切換。
BAILEY CONTROLS 5311690-2 NSFP 53116902
BAILEY CONTROLS 258271A1 NSFP 258271A1
BAILEY CONTROLS 5400043A1 NSFP 5400043A1
BAILEY CONTROLS 4TB9515-0120 NSPP 4TB95150120
BAILEY CONTROLS 256073A1 NSFP 256073A1
BAILEY CONTROLS 256126A1 NSFP 256126A1
BAILEY CONTROLS 256173A1 NSFP 256173A1
BAILEY CONTROLS 6632686A40-1 USPP 6632686A401
BAILEY CONTROLS 6633645A1 USPP 6633645A1
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BAILEY CONTROLS 6636407A1 USPP 6636407A1
BAILEY CONTROLS 6637293A1 USPP 6637293A1
BAILEY CONTROLS 6637598A9N96 USPP 6637598A9N96
BAILEY CONTROLS CSL-03-MRT-P11 USPP CSL03MRTP11
BAILEY CONTROLS IMBLK-01 NSPP IMBLK01
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BAILEY CONTROLS 258188A1 NSPP 258188A1
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