[實(shí)用新型]PAS100控制系統(tǒng)的總線冗余構(gòu)架

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520543013.3
• 申請日: 2015-07-24
• 公開（公告）號: CN204883335U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 裴文龍;裘宏波;劉渝新;陳學(xué)軍
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶川儀自動化股份有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 重慶志合專利事務(wù)所 50210
• 代理人: 胡榮琿;李寧

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及分布式控制系統(tǒng)的冗余構(gòu)架，具體涉及一種PAS100控制系統(tǒng)的總線冗余構(gòu)架。

背景技術(shù)

PAS100控制系統(tǒng)是基于DCS構(gòu)架設(shè)計(jì)的過程自動化控制系統(tǒng)，采用模塊化設(shè)計(jì)思想和開放性的設(shè)計(jì)理念，使得該系統(tǒng)具備良好的開放性和擴(kuò)展性，適用于石油、化工、冶金、輕工、能源和環(huán)保等行業(yè)的過程自動化控制。現(xiàn)有DCS系統(tǒng)（即集散型控制系統(tǒng)或分布式控制系統(tǒng)）采用多級分層結(jié)構(gòu)，綜合了常規(guī)儀表控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集中控制的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了它們各自的不足，具備分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態(tài)方便等特點(diǎn)，其可靠性是DCS系統(tǒng)的關(guān)鍵指標(biāo)。為了提高DCS系統(tǒng)的可靠性，因此需對DCS系統(tǒng)進(jìn)行冗余設(shè)置。不同廠家的DCS系統(tǒng)的冗余位置、程度和具體實(shí)現(xiàn)方式都有所不同，常見的系統(tǒng)冗余實(shí)現(xiàn)方式是部件冗余。基于成本因素考慮和針對具體行業(yè)應(yīng)用需求不同，不同廠家的部件冗余的實(shí)現(xiàn)級別和方式也有所不同，有的采用全部部件冗余，也有采用部分部件冗余的。從理論上來說，系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)冗余的位置越多、冗余的程度越高，系統(tǒng)的安全性和可靠性就越好。但是從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)角度來說，也會增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度、設(shè)計(jì)的難度和產(chǎn)品的成本，而高復(fù)雜度必然導(dǎo)致更多不可預(yù)見的問題，增加了一些潛在的風(fēng)險(xiǎn)。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，過高的冗余度會大大增加系統(tǒng)的成本，甚至是一種浪費(fèi)。如：目前控制系統(tǒng)的控制層與輸入輸出層間之間采用以太網(wǎng)和Modbus/TCP協(xié)議進(jìn)行通信，技術(shù)難度相對大，成本高。因此目前急需開發(fā)一種設(shè)計(jì)合理的冗余架構(gòu)，該冗余架構(gòu)安全性和可靠性，且成本低。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種PAS100控制系統(tǒng)的總線冗余構(gòu)架，該冗余構(gòu)架合理，綜合考慮PAS100控制系統(tǒng)的時(shí)效性、安全性、可靠性，且成本低，保證PAS100控制系統(tǒng)能正常運(yùn)行。

本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種PAS100控制系統(tǒng)的總線冗余構(gòu)架，包括PAS100控制系統(tǒng)的監(jiān)控層、控制層和輸入輸出層，其特征在于：所述控制層設(shè)有至少一個(gè)控制器，所述控制器設(shè)有兩個(gè)通信總線接口和通信網(wǎng)絡(luò)接口，所述控制器的通信網(wǎng)絡(luò)接口通過通信網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控層進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，控制器的兩個(gè)通信總線接口用于與輸入輸出層相連；所述輸入輸出層設(shè)有多個(gè)輸入輸出模塊組，所述各輸入輸出模塊組內(nèi)設(shè)有多個(gè)IO模塊以及通信模塊，所述通信模塊設(shè)有四個(gè)通信接口，其中兩個(gè)通信接口用于實(shí)現(xiàn)對控制器的通信冗余，另外兩個(gè)通信接口用于實(shí)現(xiàn)對輸入輸出模塊組內(nèi)IO模塊的通信冗余，輸入輸出模塊組的通信模塊通過兩條互為冗余的主通信總線和備用通信總線與控制層的控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，形成總線冗余。

所述輸入輸出層設(shè)有最多八個(gè)輸入輸出模塊組，所述各輸入輸出模塊組內(nèi)均設(shè)有最多八個(gè)IO模塊和通信模塊。

所述輸入輸出模塊組的通信模塊通過兩條互為冗余的主通信總線和備用通信總線與輸入輸出模塊組內(nèi)的IO模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互。

所述各輸入輸出模塊組內(nèi)的通信模塊通過兩條互為冗余的RS485總線和Modbus協(xié)議與輸入輸出模塊組內(nèi)各IO模塊的進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

所述控制層的控制器由電源模塊、CPU模塊和公共底座構(gòu)成，所述電源模塊和CPU模塊通過接插件固定于公共底座上，通過公共底座的底板實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，所述CPU模塊設(shè)有通信網(wǎng)絡(luò)接口和通信總線接口，CPU模塊的通信網(wǎng)絡(luò)接口用于與監(jiān)控層進(jìn)行通信；CPU模塊的通信總線接口用于與輸入輸出層各輸入輸出模塊組的通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

所述控制器的CPU模塊設(shè)有兩個(gè)通信總線接口，所述兩個(gè)通信總線接口均為RS485總線接口，所述控制層的控制器通過兩條互為冗余的RS485總線和Modbus通信協(xié)議與輸入輸出層的通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

所述控制器的CPU模塊設(shè)有兩個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)接口，所述控制層的控制器分別通過兩個(gè)互為冗余的主通信網(wǎng)絡(luò)和備用通信網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控層進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。

所述通信網(wǎng)絡(luò)接口為RJ45以太網(wǎng)接口，所述控制層的控制器分別通過兩個(gè)互為冗余的主以太網(wǎng)和備用以太網(wǎng)與監(jiān)控層進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。