[發明專利]基于分布式控制系統的冗余容錯控制系統和方法

有效

• 申請號: 202010680699.6
• 申請日: 2020-07-15
• 公開（公告）號: CN111694271B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 劉志龍;聶常華;胡俊;湛力;歐柱;馬戟
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G05B9/03
• 分類號: G05B9/03
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 李朝虎

1.基于分布式控制系統的冗余容錯控制系統，其特征在于，包括一路冗余支路、k路控制支路和k路選通支路，其中k≥2且k為整數；

所述控制支路包括電氣控制模塊、被控設備，所述控制支路的電氣控制模塊的輸出端與被控設備構成被控制回路；

所述冗余支路包括電氣控制模塊，所述冗余支路的電氣控制模塊，并聯連入k路被控制回路中的所述控制支路的電氣控制模塊的兩端，形成k路并聯支路；

所述冗余支路用于替代出現故障的控制支路；

k路選通支路為k個分別位于k路并聯支路上，所述選通支路用于控制k路并聯支路的通斷；

所述選通支路包括多個MCU驅動的選通支路驅動電路、選通支路驅動電路發出電機控制信號驅動的機械旋轉連接單元，MCU發出選通支路驅動信號控制選通支路驅動電路，選通支路驅動電路連入機械旋轉連接單元控制k個選通支路；

機械旋轉單元包括小型電機、轉軸信號端子、固定信號端子，轉軸信號端子接收選通支路驅動電路輸出的信號，k個固定信號端子上對應k個選通支路，MCU通過電機間接控制轉軸信號端子旋轉到特定固定信號端子位置，所述特定固定信號端子對應的選通支路上導通，此時，冗余支路的電氣控制模塊代替所述特定固定信號端子對應的被控制回路中的電氣控制模塊，選通支路與被控制回路一一對應。

2.根據權利要求1所述的基于分布式控制系統的冗余容錯控制系統，其特征在于，所述冗余容錯被控設備控制系統包括控制室，在控制室中控制控制支路的電氣控制模塊輸入端信號，在控制室中控制冗余支路的電氣控制模塊輸入端信號。

3.根據權利要求2所述的基于分布式控制系統的冗余容錯控制系統，其特征在于，所述控制室包括分布式控制系統用上位機，所述分布式控制系統用上位機控制控制支路的電氣控制模塊輸入端信號，所述分布式控制系統用上位機控制冗余支路的電氣控制模塊輸入端信號。

4.根據權利要求2所述的基于分布式控制系統的冗余容錯控制系統，其特征在于，所述控制室包括冗余控制上位機，冗余控制上位機控制k路選通支路，冗余控制上位機通過發出信號與多個MCU進行數據通信間接控制k個選通支路。

5.根據權利要求1所述的基于分布式控制系統的冗余容錯控制系統，其特征在于，所述選通支路驅動電路數目為一。

6.根據權利要求1-5任意一條所述的基于分布式控制系統的冗余容錯控制系統，其特征在于：

所述電氣控制模塊包括固態繼電器；

所述被控設備包括電磁閥、電源；

所述固態繼電器包括輸入側、輸出側；

分布式控制系統用上位機發出信號至控制支路的固態繼電器輸入側，響應固態繼電器輸出側；

所述固態繼電器的輸出側與電磁閥和電源構成被控制回路；

分布式控制系統用上位機控制所述被控制回路的通斷；

通過選通支路通斷選擇將冗余支路的固態繼電器替換控制支路的固態繼電器；

主動控制選通支路用于將一條冗余支路中的固態繼電器替換出現故障的控制支路中的固態繼電器。

7.根據權利要求1-5任一項所述的基于分布式控制系統的冗余容錯控制系統，其特征在于，所述選通支路包括冗余容錯單向晶閘管；

所述冗余容錯單向晶閘管包括控制端和被控端；

MCU通過小型電機驅動電路發出電機控制信號運行小型電機用于操作機械旋轉單元，主動旋轉多個機械旋轉單元變更k個冗余容錯單向晶閘管中特定固定信號端子對應的選通支路的狀態，機械旋轉單元發出切換信號輸入至所述冗余容錯單向晶閘管的控制端，所述冗余容錯單向晶閘管的被控端連入所述k路并聯支路的路徑上，冗余控制上位機與MCU進行數據通信。

8.基于分布式控制系統的冗余容錯控制系統的控制方法，其特征在于，基于權利要求1-5任一項所述的基于分布式控制系統的冗余容錯控制系統，控制方法如下：

當k路控制支路出現一條控制支路故障時，故障的控制支路為故障支路，冗余控制上位機主動發出數據通信導通故障支路對應的選通支路，所述冗余支路的電氣控制模塊輸出端替換故障支路電氣控制模塊輸出端的所在的故障支路回路位置。