一種基于ePLC的安全控制系統(tǒng)研究.pdf

1、論文通過對現(xiàn)有的安全控制技術(shù)和功能安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析和研究,并結(jié)合當(dāng)前控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,將開放的ePLC技術(shù)與雙重冗余技術(shù)相融合,提出了一種ePLC雙重冗余模型,使得普通專用控制器能夠低成本的轉(zhuǎn)化為符合安全完整性要求的安全控制器。論文主要完成了以下工作:
　　(1)研究了現(xiàn)有的功能安全標(biāo)準(zhǔn)要求和國外安全PLC的主要架構(gòu),在雙重冗余和自診斷技術(shù)的基礎(chǔ)上提出了一種適用于ePLC的雙重冗余模型。該模型定義了控制冗余模塊、輸入冗余模塊和輸

2、出冗余模塊三種模塊,模塊間通過安全現(xiàn)場總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
　　(2)對ePLC技術(shù)的系統(tǒng)軟件進(jìn)行了改進(jìn),在原有的引擎代碼中增加了同步機(jī)制、對決算法和監(jiān)視線程以適應(yīng)ePLC雙重冗余模型。并對因冗余通道間同步機(jī)制的加入,而造成的軟件性能損失率進(jìn)行了分析。
　　(3)將這種ePLC雙重冗余模型應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng),依據(jù)風(fēng)電控制應(yīng)用需求,進(jìn)行了具體的冗余硬件設(shè)計。硬件設(shè)計基于冗余單元間低耦合的設(shè)計原則,并使用了完善的電氣隔離技術(shù)。

3、
　　(4)運(yùn)用可靠性方塊圖法對論文設(shè)計的安全控制系統(tǒng)進(jìn)行了PFD(Probability of Failure on Demand,要求時平均失效概率)分析;根據(jù)GJB/Z299C電子設(shè)備可靠性預(yù)計手冊,依照IEC61508中的安全完整性等級標(biāo)準(zhǔn)評價了本系統(tǒng)的安全級別。
　　現(xiàn)代控制系統(tǒng)在變得越來越先進(jìn)、越來越智能的同時,對控制安全的需求也日益增長。論文提出的ePLC雙重冗余模型為普通控制器在安全領(lǐng)域的應(yīng)用做了一些探索和嘗