專利名稱：核電站環(huán)行起重機控制系統(tǒng)中的plc冗余系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于起重機控制技術領域，具體說是核電站環(huán)行起重機控制系統(tǒng)的PLC冗余系統(tǒng)。
背景技術：
核電產(chǎn)品對安全性能的要求非常高，尤其對于核電站環(huán)行起重機，有很高的故障率限制要求，該設備的的運行狀況甚至與核安全相關，但是在現(xiàn)有技術中的可編程控制器的控制系統(tǒng)在可靠性上有非常明顯的缺點，存在著影響核電站環(huán)行起重機的正常運行不穩(wěn) 定因素。在現(xiàn)有技術中核電站環(huán)行起重機控制系統(tǒng)中，如圖I所示，采用西門子品牌S7-300系列可編程控制器PLC，整套系統(tǒng)是由控制用中央處理器CPUl，監(jiān)控用中央處理器CPU2、遠程輸入輸出模塊ET200、檢測及傳動元件組成，在這套系統(tǒng)，每套中央處理器CPU采用西門子品牌CPU315-2DP，通過DP/DP耦合器進行相互間的數(shù)據(jù)傳輸，中央處理器(CPUl)通過網(wǎng)絡(PROFIBUS DPI)與傳動單元及遠程輸入輸出模塊通訊，中央處理器CPU2通過網(wǎng)絡PROFIBUS DP2與檢測元件連接，兩套中央處理器CPU之間通過DP/DP耦合器連接，兩套中央處理器CPU有不同的職能，每套中央處理器CPU都與核電站環(huán)行起重機的控制有關，但又相互獨立，各自有不同的功能。中央處理器CPUl與中央處理器CPU2近似于串行連接，故障率是兩套系統(tǒng)故障率之和，故障率也會相應的為數(shù)學相加的關系。因此，兩套中央處理器CPU都直接參與控制，一旦某一套中央處理器CPU出現(xiàn)故障，將直接導致該控制系統(tǒng)的全面停機，這種故障在核電站相關設備中是不允許的。另外，該系統(tǒng)各個模塊不支持熱插拔，不能在線維修，在中央處理器CPU模塊、遠程輸入輸出模塊ET200等硬件出現(xiàn)任何故障需要維修時，就必須要停下可編程控制器PLC，這就意味著必須將這種核電站環(huán)行起重機控制的核心部件停機，即核電站環(huán)行起重機必須全面停止工作，才能進行維修，否則將損壞設備。同樣任何網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時也會造成系統(tǒng)停機或失去部分相應功能，同中央處理器CPU的控制系統(tǒng)類似，所有網(wǎng)絡連接也近似為串行連接，即網(wǎng)絡PROFIBUS DPI和網(wǎng)絡PROFIBUS DP2為兩條獨立的網(wǎng)絡，具有不同職能，如任意網(wǎng)絡斷裂或者由于其它原因?qū)е戮W(wǎng)絡不暢，將會直接影響核電站環(huán)行起重機運行。另外，兩套中央處理器CPU需要分別進行編程，調(diào)試人員及維護人員在對整個系統(tǒng)調(diào)試或者對系統(tǒng)進行維護或者升級時，需要操作且兼顧兩套中央處理器CPU的在線以及編程工作，程序煩瑣且不便。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術所存在的不足，提供一種滿足核電站環(huán)行起重機單一故障保護的要求，提高安全性能的核電站環(huán)行起重機控制系統(tǒng)的PLC冗余系統(tǒng)，并能夠減少因一套系統(tǒng)故障或者系統(tǒng)維護而導致的系統(tǒng)停機，不會丟失任何信息。本實用新型的技術方案是[0008]核電站環(huán)行起重機控制系統(tǒng)的PLC冗余系統(tǒng)，包括兩套中央處理器，兩套接口模塊，通訊連接模塊，變頻器等傳動設備，兩套網(wǎng)絡總線，帶有單套通訊接口的網(wǎng)絡，通訊數(shù)據(jù)放大器，數(shù)據(jù)交換機，輸入、輸出模塊；其特征是所述兩套中央處理器互為冗余，用于處理整臺核電站環(huán)行起重機控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，通過互為冗余網(wǎng)絡總線與核電站環(huán)行起重機其它控制系統(tǒng)進行網(wǎng)絡連接及采集數(shù)據(jù)信息；所述輸入、輸出模塊采集外部的信息經(jīng)過網(wǎng)絡總線與中央處理器連接；輸入、輸出模塊通過互為的冗余接口模塊連接到互為冗余網(wǎng)絡總線上，分布式設備由兩套互為冗余接口模塊、輸入輸出模塊及其有源總線底板組成；所述通訊連接模塊將帶有單套網(wǎng)絡通訊接口的變頻器等傳動設備連接到中央處理器的冗余網(wǎng)絡總線上；所述數(shù)據(jù)交換機用于連接上位機設備，并與兩套中央處理器連接，采集任意中央處理器的信息；所述變頻器等傳動設備至少兩套，通過通訊數(shù)據(jù)放大器與通訊連接模塊連接。本實用新型與現(xiàn)有技術比較，具有的特點如下冗余系統(tǒng)中任何一套冗余中央處理器CPU出現(xiàn)故障，能自動切換到另一套冗余中央處理器CPU)系統(tǒng)，兩套冗余中央處理器(CPU)系統(tǒng)具備無擾動切換，切換期間維持正常輸出，不丟失任何信息，不能造成系統(tǒng)停機，且能夠提供報警信息，提示設備維護人員需要更換模塊。支持熱插拔，系統(tǒng)可不停機修復(在線維修)，所有的冗余功能均為熱備冗余，即在任何一套出現(xiàn)故障時，可在帶電不停機情況下進行維護，更換電氣元件，修復元件。帶電插拔模塊時，確保不造成模塊的硬件損壞；帶電插拔模塊時，中央處理器(CPU)不停機，并產(chǎn)生報警；帶電插拔模塊時，該輸入、輸出(I/O)通道的數(shù)值保持不變，而其他模塊的運行不受影響；帶電插拔模塊時，冗余中央處理器(CPU)中觸發(fā)中斷組織塊或通過網(wǎng)絡總線(PROFIFUS DP)診斷程序塊，得到模塊拔出或插入的事件信息，維護簡單，下載及監(jiān)控只需對單套冗余中央處理器(CPU)進行操作，程序可自動拷貝到冗余中央處理器(CPU)，冗余中央處理器(CPU)修復后可自動再運行，減少維護工作量。

圖I是現(xiàn)有核電站環(huán)行起重機控制技術的系統(tǒng)圖。圖2是本實用新型的核電站環(huán)行起重機控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡冗余系統(tǒng)圖。圖中中央處理器I (CPU采用S7-400H系列)，接口模塊2(頂153_2)，通訊連接模塊3 (Y-LINK)，變頻器等傳動設備4，網(wǎng)絡總線5 (PROFIFUS DP)，帶有單套通訊接口的冗余網(wǎng)絡6 (PROFIFUS DP)，通訊數(shù)據(jù)放大器7 (RS485-REPEATER)，數(shù)據(jù)交換機8 (SffTICH)。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖詳細說明本實用新型的技術方案。圖2所示，核電站環(huán)行起重機控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡冗余系統(tǒng)，包括兩套中央處理器1，兩套接口模塊2，通訊連接模塊3，變頻器等傳動設備4，兩套網(wǎng)絡總線5，帶有單套通訊接口的網(wǎng)絡6，通訊數(shù)據(jù)放大器7，數(shù)據(jù)交換機8，輸入、輸出模塊9 ;其中所述兩套中央處理器I互為冗余，兩套中央處理器I并行連接，且具有相同的功能。用于處理整臺核電站環(huán)行起重機控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，通過互為冗余網(wǎng)絡總線5與核電站環(huán)行起重機控制系統(tǒng)進行網(wǎng)絡連接及采集數(shù)據(jù)信息；所述輸入、輸出模塊9采集外部的信息經(jīng)過網(wǎng)絡總線5與中央處理器I連接；輸入、輸出模塊9通過互為的冗余接口模塊2連接到互為冗余網(wǎng)絡總線5上，分布式設備由兩套互為冗余接口模塊2、輸入輸出模塊9及其有源總線底板組成；所述通訊連接模塊3將帶有單套網(wǎng)絡通訊接口的變頻器等傳動設備4連接到中央處理器的冗余網(wǎng)絡總線6上；所述數(shù)據(jù)交換機8用于連接上位機設備，并與兩套中央處理器連接，采集中央處 理器的信息；所述變頻器等傳動設備4可以是多套，通過通訊數(shù)據(jù)放大器7與通訊連接模塊3連接。本實用新型的核電站環(huán)行起重機控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡冗余系統(tǒng)，由于采用兩套中央處理器并行連接，且具有相同的功能，這將使故障率大大降低，避免因單套中央處理器故障造成核電站起重機控制系統(tǒng)的癱瘓。網(wǎng)絡總線5在任何一條網(wǎng)絡線路出現(xiàn)故障時核電站起重機控制系統(tǒng)不停機，網(wǎng)絡(PROFIBUS DPI)和網(wǎng)絡(PROFIBUS DP2)為并行互為冗余的網(wǎng)絡，任何一網(wǎng)絡出現(xiàn)故障，能保證系統(tǒng)不停機且正常運行。因變頻器等傳動設備4只有一個網(wǎng)絡接口，因此引用通訊連接模塊3與變頻器等傳動設備4連接，網(wǎng)絡總線5不冗余。
權利要求1.一種核電站環(huán)行起重機控制系統(tǒng)的PLC冗余系統(tǒng)，包括兩套中央處理器(1)，兩套接口模塊(2)，通訊連接模塊(3)，變頻器等傳動設備(4)，兩套網(wǎng)絡總線(5)，帶有單套通訊接口的網(wǎng)絡(6)，通訊數(shù)據(jù)放大器(7)，數(shù)據(jù)交換機(8)，輸入、輸出模塊(9);其中所述兩套中央處理器互為冗余，用于處理整臺核電站環(huán)行起重機控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，通過互為冗余網(wǎng)絡總線與核電站環(huán)行起重機控制系統(tǒng)進行網(wǎng)絡連接及采集數(shù)據(jù)信息；所述輸入、輸出模塊采集外部的信息經(jīng)過網(wǎng)絡總線與中央處理器連接；輸入、輸出模塊通過互為的冗余接口模塊連接到互為冗余網(wǎng)絡總線上，分布式設備由兩套互為冗余接口模塊、輸入輸出模塊及其有源總線底板組成； 所述通訊連接模塊將帶有單套網(wǎng)絡通訊接口的變頻器等傳動設備連接到中央處理器的冗余網(wǎng)絡總線上； 所述數(shù)據(jù)交換機用于連接上位機設備，并與兩套中央處理器連接，采集中央處理器的信息； 所述變頻器等傳動設備至少兩套，通過通訊數(shù)據(jù)放大器與通訊連接模塊連接。
專利摘要本實用新型屬于本實用新型屬于起重機控制技術領域，具體說是核電站環(huán)行起重機控制系統(tǒng)的PLC冗余系統(tǒng)，主要包括兩套中央處理器，兩套接口模塊，通訊連接模塊，變頻器等傳動設備，兩套網(wǎng)絡總線，帶有單套通訊接口的網(wǎng)絡，通訊數(shù)據(jù)放大器，數(shù)據(jù)交換機，輸入、輸出模塊；所述兩套中央處理器互為冗余，用于處理整臺核電站環(huán)行起重機控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，通過互為冗余網(wǎng)絡總線與核電站環(huán)行起重機控制系統(tǒng)進行網(wǎng)絡連接及采集數(shù)據(jù)信息；它滿足了核電站環(huán)行起重機單一故障保護的要求，提高安全性能，并能夠減少因一套錯誤或者系統(tǒng)維護而導致的產(chǎn)品損失，不會丟失任何信息。
文檔編號B66C15/00GK202744217SQ20122047103
公開日2013年2月20日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權日2012年8月31日
發(fā)明者岳鐵剛 申請人:太原重工股份有限公司