[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

本發明公開了基于分布式控制系統的冗余容錯控制系統和方法，涉及控制技術領域，解決了被控設備斷路故障失控問題。本發明中冗余支路的電氣控制模塊的輸出端并聯連入k路被控制回路中所述控制支路的電氣控制模塊輸出端的兩端，選通支路用于控制所述冗余支路的電氣控制模塊的輸出端k路并聯支路的通斷；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。本發明以一條冗余控制支路可以對多條實際控制支路進行容錯運行，靈活方便，節約了成本。

技術領域

本發明涉及工業控制技術領域，具體涉及基于分布式控制系統的冗余容錯控制系統和方法。

背景技術

被控設備作為控制閥在工業生產乃至一些軍工應用中扮演者重要的角色。化工、核電等行業中，控制閥往往起著關鍵作用，例如在某些高溫高壓的安全閥試驗中，就會用到常閉被控設備、常開被控設備、雙穩態被控設備等；在安全閥強制釋放、強制關閉的試驗中，被控設備作為釋放、關閉開關，其安全可靠的工作至關重要。因此，在特殊應用環境中(例如高溫高壓環境中)，針對多個控制閥，一旦發生了控制系統故障導致控制閥控制失靈，那么輕則造成設備損壞等經濟損失，重則造成人員安全事故等。

目前來說針對被控設備控制系統多種故障、多條控制支路故障的研究成果少之又少。專利US006147498A提出了一種只檢測被控設備本身故障的裝置，而對其控制環節不能進行故障診斷與故障容錯；同時專利US006147498A也僅僅針對電磁控制執行器故障提出了檢測系統；論文《System Identification and Fault Diagnosis of an ElectromagneticActuator》研究的內容是電磁驅動器本身的故障診斷及定位，沒有涉及到控制系統的故障診斷與容錯；論文《Research on Fault Analysis and Fault-tolerant Control ofValve Electric》研究的內容是電動閥門執行機構的故障診斷與容錯控制，非被控設備控制系統故障診斷容錯，可以看出目前出現的較多的研究成果都是關于被控設備本身的故障診斷。

所以，針對特殊環境、特殊行業中多個被控設備的應用環境，提出冗余容錯被控設備控制系統不僅提高了系統可靠性，也避免了因為被控設備突然失去控制帶來的不必要的損失。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：在多個被控設備的特殊應用場合，被控設備控制系統中測控系統測量模塊斷路故障、測控系統到被控設備控制電路之間的線路斷路故障或者電氣控制模塊(固態繼電器等)斷路故障的發生會導致被控設備失去控制，進而造成不可估量的損失，本發明提供了解決上述問題的基于分布式控制系統的冗余容錯控制系統和方法。

本發明通過下述技術方案實現：

基于分布式控制系統的冗余容錯控制系統，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的輸出端并聯連入k路被控制回路中所述控制支路的電氣控制模塊輸出端的兩端，形成k路并聯支路；

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。

進一步地，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。

進一步地，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。