[發(fā)明專利]一種模塊積木式控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310470394.2
• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN103543714A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 章偉杰;李袁星;李楊
• 申請（專利權(quán)）人: 上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究院
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種模塊積木式控制系統(tǒng)，通過控制模塊的不同組合和接線來適應(yīng)不同行業(yè)對分散控制系統(tǒng)(DCS)安全性的不一樣的要求，屬于自動控制儀表技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著5C技術(shù)——COMPUTER(計算機技術(shù))、CONTROL(自動控制技術(shù))、COMMUNICATION(通信技術(shù))、CRT(顯示技術(shù))和CHANGE(轉(zhuǎn)換技術(shù))不斷發(fā)展和完善，集散控制系統(tǒng)(DCS)也隨著功能和規(guī)模不斷增大以及系統(tǒng)設(shè)計的靈活性的不斷增強，都廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)。但是由于每個行業(yè)都有它自身的特點，因此對控制系統(tǒng)的安全性上的要求也是不一樣的。

對于安全性要求不高的工業(yè)控制領(lǐng)域，例如民用產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)線、風(fēng)力發(fā)電某些單風(fēng)機控制、市政某些領(lǐng)域(充電站)、水利某些領(lǐng)域、水處理某些領(lǐng)域、環(huán)保行業(yè)某些領(lǐng)域、橋梁某些領(lǐng)域(數(shù)據(jù)監(jiān)測)等等，因為當(dāng)某個控制器失效，只影響與之關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)線或控制區(qū)域，而這些生產(chǎn)線或控制區(qū)域并不影響設(shè)備安全，維護人員只要更換控制器重新啟動生產(chǎn)線或控制區(qū)域即可。這種情況為了降低控制系統(tǒng)采購成本，分散控制系統(tǒng)采用單機系統(tǒng)即可。

對于安全性要求較高的大型過程控制領(lǐng)域，與目前傳統(tǒng)的分散控制系統(tǒng)DCS一樣，可用于大部分控制行業(yè)。例如電力、化工、石油、天然氣、煤炭、礦山、治金、鋼鐵等等行業(yè)，當(dāng)某個控制器失效，系統(tǒng)自動投入備用的控制器，對控制系統(tǒng)在控制器、網(wǎng)絡(luò)通訊、電源等等方面具有冗余功能。這種情況分散控制系統(tǒng)要求采用雙機冗余(或冗錯)系統(tǒng)。

對于超高可靠性和安全性要求的控制領(lǐng)域，例如高鐵、地鐵、火箭、國防、石化某些領(lǐng)域(緊急停車系統(tǒng))、核電、燃機等等，因為涉及到重大裝備的安全保護級別，一旦出現(xiàn)問題，會造成很大的后果或負面效應(yīng)，故要求控制系統(tǒng)能夠保證同時有兩個同類故障點而不影響設(shè)備安全運行。這種情況分散控制系統(tǒng)要求三冗錯控制系統(tǒng)。

通常地，不同行業(yè)會選擇適合它的不同型號的控制系統(tǒng)來滿足自身的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠適應(yīng)不同行業(yè)的控制系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種模塊積木式控制系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)不同的控制要求和控制規(guī)模將至少三套開關(guān)電源、至少三塊控制處理器、裝有模擬量輸入卡、模擬量輸出卡、開關(guān)量輸入卡和開關(guān)量輸出卡的機架及至少三臺交換機進行組合連接，構(gòu)建簡易型單機系統(tǒng)、基本型雙機容錯系統(tǒng)及完整型三機容錯系統(tǒng)中的一種，根據(jù)不同系統(tǒng)的模塊組件和接線方式的差異，自適應(yīng)地識別與上述三種系統(tǒng)相對應(yīng)的三種控制模式，其中，

簡易型單機系統(tǒng)包括至少一組簡易型單機系統(tǒng)控制單元組，每組易型單機系統(tǒng)控制單元組包括一套開關(guān)電源、一塊控制處理器、機架及一臺交換機，開關(guān)電源連接控制處理器及交換機，控制處理器連接機架上的模擬量輸入卡、模擬量輸出卡、開關(guān)量輸入卡和開關(guān)量輸出卡，同時，控制處理器通過交換機與工作站建立聯(lián)接；

基本型雙機容錯系統(tǒng)包括至少一組基本型雙機容錯系統(tǒng)控制單元組，每組基本型雙機容錯系統(tǒng)控制單元組包括兩套開關(guān)電源、兩塊控制處理器、機架及兩臺交換機，每套開關(guān)電源分別連接各自的控制處理器及交換機，每塊控制處理器連接各自的機架上的模擬量輸入卡、模擬量輸出卡、開關(guān)量輸入卡和開關(guān)量輸出卡，同時，每塊控制處理器通過各自的交換機與工作站建立聯(lián)接；

完整型三機容錯系統(tǒng)包括至少一組完整型三機容錯系統(tǒng)控制單元組，每組完整型三機容錯系統(tǒng)控制單元組包括三套開關(guān)電源、三塊控制處理器、機架及三臺交換機，每套開關(guān)電源分別連接各自的控制處理器及交換機，每塊控制處理器連接各自的機架上的模擬量輸入卡、模擬量輸出卡、開關(guān)量輸入卡和開關(guān)量輸出卡，同時，每塊控制處理器通過各自的交換機與工作站建立聯(lián)接。

優(yōu)選地，在所述簡易型單機系統(tǒng)中，所述控制處理器與所述工作站之間的控制通訊總線和網(wǎng)絡(luò)選用一根進行連接。

優(yōu)選地，在所述基本型雙機容錯系統(tǒng)中，所述控制處理器與所述工作站之間的控制通訊總線和網(wǎng)絡(luò)選用兩根進行連接。

優(yōu)選地，在所述完整型三機容錯系統(tǒng)中，所述控制處理器與所述工作站之間的控制通訊總線和網(wǎng)絡(luò)選用至少三根進行連接。

本發(fā)明的最基本原理為在增加元器件成本不多的情況下，在控制系統(tǒng)各個組件設(shè)計時考慮三種需求而使每個組件具有全功能的接口配置，當(dāng)根據(jù)接線方式的差異，控制模式自辨識和自適應(yīng)軟件自動匹配控制模式的要求來決定控制系統(tǒng)所處的狀態(tài)。