[發明專利]開關量輸出通道冗余容錯控制方法及冗余開關量輸出通道

有效

• 申請號: 201310230877.5
• 申請日: 2013-06-08
• 公開（公告）號: CN103293949A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 孫咸平;康明強;韓寶林;邢暉;肖素偉
• 申請（專利權）人: 杭州和利時自動化有限公司;西安和利時系統工程有限公司
• 主分類號: G05B9/03
• 分類號: G05B9/03
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及冗余容錯控制技術領域，更具體的說，是涉及一種開關量輸出通道冗余容錯控制方法及冗余開關量輸出通道。

背景技術

目前，DCS（Distributed?Control?System，分散控制系統）即集散控制系統，已被廣泛應用于石油，電力，化工、鋼鐵、水泥、制造、水處理等自動化控制領域，其是一個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統，綜合了計算機、通訊、顯示和控制等4C技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活和組態方便等。

隨著計算機技術的發展及其在自動化領域中的應用，出現了以數字計算機為基礎的DEH（Digital?Electro-Hydraulic?Control?System，汽輪機數字電液控制系統），簡稱數字電調，是DCS的重要組成部分。在DCS系統中最主要的是開關量的冗余容錯控制，現有技術中開關量輸出通道冗余方式有兩種：a、雙冗余開關量輸出通道，通過高選或低選方式進行輸出；b、三冗余開關量輸出通道，采用三取二表決機制進行輸出。對于用于DCS系統的三重冗余開關量輸出模塊，包括三個獨立的輸出模塊，均與系統的三個獨立的控制器相連，接收控制器傳送的指令和數據，并根據指令和數據進行開關量的輸出，三個輸出模塊的輸出最終輸入到端子模塊中，由端子模塊進行三選二的選擇，從而驅動電路驅動器工作。常見的雙冗余開關量輸出通道，當一個通道發生故障時，使得表決電路很難判斷，只能通過高選或低選方式進行數據輸出，即雙重冗余中只要有一個通道故障，數據輸出可能就是不正確的，雖然三冗余開關量輸出通道采用三取二的表決機制，大大提供了輸出數據的正確性，但是當兩個通道發生故障時，系統將導向安全，無法保障運行過程的穩定性。

因此，提供一種開關量輸出通道冗余容錯控制方法及冗余開關量輸出通道，以有效判斷通道內部或外部故障，保障運行過程的穩定性，是本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種開關量輸出通道冗余容錯控制方法及冗余開關量輸出通道，以克服現有技術中由于當兩個通道發生故障時，系統將導向安全，無法保障運行過程的穩定性的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種開關量輸出通道冗余容錯控制方法，應用于DEH控制系統模塊三冗余開關量輸出通道，該方法包括：

所述開關量輸出通道的輸入端接收FPGA發出的控制信號，將所述控制信號進行處理獲取輸出信號，所述輸出信號各自通過二極管直接并聯冗余；

所述開關量輸出通道通過自檢回讀方式，判斷所述開關量輸出通道內部或外部是否故障；

預先設置降級模式，當有故障發生時，按照所述降級模式進行輸出量的輸出。

其中，所述降級模式為3-2-1-0降級模式。

其中，所述3-2-1-0降級模式具體為：所述三冗余開關量輸出通道直接并聯，當其中一個通道故障不輸出時則實現3降2；當其中兩個通道故障不輸出時則實現2降1；當三個通道同時故障不輸出時則實現1降0。

本發明在上述公開的一種開關量輸出通道冗余容錯控制方法的基礎上，還公開了一種冗余開關量輸出通道，應用于DEH控制系統模塊三冗余開關量輸出通道，該冗余開關量輸出通道包括：三個相互獨立的開關量輸出通道、所述開關量輸出通道的輸出端分別通過二極管直接并聯及與所述二極管的一端相連的開關量輸出端。

其中，所述開關量輸出通道的電路包括：供電電路、與所述供電電路連接的輸出電路、及與所述供電電路和輸出電路相連的回讀電路，其中，

所述供電電路包括開關三極管Q1、R0為所述開關三極管Q1提供基極電流，當所述開關三極管Q1導通時阻值相同的R和R1分壓，為MOS管M1提供柵極電壓，使所述MOS管M1導通；

所述輸出電路包括繼電器的兩個節點S1和S2、防反二極管D1和嵌位二極管D2，所述S1為常開節點，所述S2為常閉節點、所述防反二極管D1和嵌位二極管D2為保證輸出為正值；

所述回讀電路包括光耦U1、反相器、限流電阻R2和限流電阻R3、及上拉電阻R4，所述限流電阻R3為所述光耦U1提供電流，使所述光耦U1導通。

優選的，所述開關量輸出通道的電路還包括：當出現短路故障時，熔斷以保護所述開關量輸出通道的自恢復保險絲F1。