CN202744217U - 核电站环行起重机控制系统中的plc冗余系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于本实用新型属于起重机控制技术领域，具体说是核电站环行起重机控制系统的PLC冗余系统，主要包括两套中央处理器，两套接口模块，通讯连接模块，变频器等传动设备，两套网络总线，带有单套通讯接口的网络，通讯数据放大器，数据交换机，输入、输出模块；所述两套中央处理器互为冗余，用于处理整台核电站环行起重机控制系统的数据信息，通过互为冗余网络总线与核电站环行起重机控制系统进行网络连接及采集数据信息；它满足了核电站环行起重机单一故障保护的要求，提高安全性能，并能够减少因一套错误或者系统维护而导致的产品损失，不会丢失任何信息。

Description

核电站环行起重机控制系统中的PLC冗余系统

技术领域

本实用新型属于起重机控制技术领域，具体说是核电站环行起重机控制系统的PLC冗余系统。

背景技术

核电产品对安全性能的要求非常高，尤其对于核电站环行起重机，有很高的故障率限制要求，该设备的的运行状况甚至与核安全相关，但是在现有技术中的可编程控制器的控制系统在可靠性上有非常明显的缺点，存在着影响核电站环行起重机的正常运行不稳定因素。

在现有技术中核电站环行起重机控制系统中，如图1所示，采用西门子品牌S7-300系列可编程控制器PLC，整套系统是由控制用中央处理器CPU1，监控用中央处理器CPU2、远程输入输出模块ET200、检测及传动元件组成，在这套系统，每套中央处理器CPU采用西门子品牌CPU315-2DP，通过DP/DP耦合器进行相互间的数据传输，中央处理器(CPU1)通过网络(PROFIBUS DP1)与传动单元及远程输入输出模块通讯，中央处理器CPU2通过网络PROFIBUS DP2与检测元件连接，两套中央处理器CPU之间通过DP/DP耦合器连接，两套中央处理器CPU有不同的职能，每套中央处理器CPU都与核电站环行起重机的控制有关，但又相互独立，各自有不同的功能。中央处理器CPU1与中央处理器CPU2近似于串行连接，故障率是两套系统故障率之和，故障率也会相应的为数学相加的关系。因此，两套中央处理器CPU都直接参与控制，一旦某一套中央处理器CPU出现故障，将直接导致该控制系统的全面停机，这种故障在核电站相关设备中是不允许的。

另外，该系统各个模块不支持热插拔，不能在线维修，在中央处理器CPU模块、远程输入输出模块ET200等硬件出现任何故障需要维修时，就必须要停下可编程控制器PLC，这就意味着必须将这种核电站环行起重机控制的核心部件停机，即核电站环行起重机必须全面停止工作，才能进行维修，否则将损坏设备。同样任何网络出现故障时也会造成系统停机或失去部分相应功能，同中央处理器CPU的控制系统类似，所有网络连接也近似为串行连接，即网络PROFIBUS DP1和网络PROFIBUS DP2为两条独立的网络，具有不同职能，如任意网络断裂或者由于其它原因导致网络不畅，将会直接影响核电站环行起重机运行。

另外，两套中央处理器CPU需要分别进行编程，调试人员及维护人员在对整个系统调试或者对系统进行维护或者升级时，需要操作且兼顾两套中央处理器CPU的在线以及编程工作，程序烦琐且不便。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术所存在的不足，提供一种满足核电站环行起重机单一故障保护的要求，提高安全性能的核电站环行起重机控制系统的PLC冗余系统，并能够减少因一套系统故障或者系统维护而导致的系统停机，不会丢失任何信息。

本实用新型的技术方案是：

核电站环行起重机控制系统的PLC冗余系统，包括两套中央处理器，两套接口模块，通讯连接模块，变频器等传动设备，两套网络总线，带有单套通讯接口的网络，通讯数据放大器，数据交换机，输入、输出模块；其特征是：

所述两套中央处理器互为冗余，用于处理整台核电站环行起重机控制系统的数据信息，通过互为冗余网络总线与核电站环行起重机其它控制系统进行网络连接及采集数据信息；

所述输入、输出模块采集外部的信息经过网络总线与中央处理器连接；输入、输出模块通过互为的冗余接口模块连接到互为冗余网络总线上，分布式设备由两套互为冗余接口模块、输入输出模块及其有源总线底板组成；

所述通讯连接模块将带有单套网络通讯接口的变频器等传动设备连接到中央处理器的冗余网络总线上；

所述数据交换机用于连接上位机设备，并与两套中央处理器连接，采集任意中央处理器的信息；

所述变频器等传动设备至少两套，通过通讯数据放大器与通讯连接模块连接。

本实用新型与现有技术比较，具有的特点如下：

冗余系统中任何一套冗余中央处理器CPU出现故障，能自动切换到另一套冗余中央处理器CPU)系统，两套冗余中央处理器(CPU)系统具备无扰动切换，切换期间维持正常输出，不丢失任何信息，不能造成系统停机，且能够提供报警信息，提示设备维护人员需要更换模块。

支持热插拔，系统可不停机修复(在线维修)，所有的冗余功能均为热备冗余，即在任何一套出现故障时，可在带电不停机情况下进行维护，更换电气元件，修复元件。

带电插拔模块时，确保不造成模块的硬件损坏；带电插拔模块时，中央处理器(CPU)不停机，并产生报警；带电插拔模块时，该输入、输出(I/O)通道的数值保持不变，而其他模块的运行不受影响；带电插拔模块时，冗余中央处理器(CPU)中触发中断组织块或通过网络总线(PROFIFUS DP)诊断程序块，得到模块拔出或插入的事件信息，

维护简单，下载及监控只需对单套冗余中央处理器(CPU)进行操作，程序可自动拷贝到冗余中央处理器(CPU)，冗余中央处理器(CPU)修复后可自动再运行，减少维护工作量。

附图说明

图1是现有核电站环行起重机控制技术的系统图。

图2是本实用新型的核电站环行起重机控制系统的网络冗余系统图。

图中：中央处理器1(CPU采用S7-400H系列)，接口模块2(IM153-2)，通讯连接模块3(Y-LINK)，变频器等传动设备4，网络总线5(PROFIFUS DP)，带有单套通讯接口的冗余网络6(PROFIFUS DP)，通讯数据放大器7(RS485-REPEATER)，数据交换机8(SWTICH)。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本实用新型的技术方案。

图2所示，核电站环行起重机控制系统的网络冗余系统，包括两套中央处理器1，两套接口模块2，通讯连接模块3，变频器等传动设备4，两套网络总线5，带有单套通讯接口的网络6，通讯数据放大器7，数据交换机8，输入、输出模块9；其中：

所述两套中央处理器1互为冗余，两套中央处理器1并行连接，且具有相同的功能。用于处理整台核电站环行起重机控制系统的数据信息，通过互为冗余网络总线5与核电站环行起重机控制系统进行网络连接及采集数据信息；

所述输入、输出模块9采集外部的信息经过网络总线5与中央处理器1连接；输入、输出模块9通过互为的冗余接口模块2连接到互为冗余网络总线5上，分布式设备由两套互为冗余接口模块2、输入输出模块9及其有源总线底板组成；

所述通讯连接模块3将带有单套网络通讯接口的变频器等传动设备4连接到中央处理器的冗余网络总线6上；

所述数据交换机8用于连接上位机设备，并与两套中央处理器连接，采集中央处理器的信息；

所述变频器等传动设备4可以是多套，通过通讯数据放大器7与通讯连接模块3连接。

本实用新型的核电站环行起重机控制系统的网络冗余系统，由于采用两套中央处理器并行连接，且具有相同的功能，这将使故障率大大降低，避免因单套中央处理器故障造成核电站起重机控制系统的瘫痪。

网络总线5在任何一条网络线路出现故障时核电站起重机控制系统不停机，网络(PROFIBUS DP1)和网络(PROFIBUS DP2)为并行互为冗余的网络，任何一网络出现故障，能保证系统不停机且正常运行。

因变频器等传动设备4只有一个网络接口，因此引用通讯连接模块3与变频器等传动设备4连接，网络总线5不冗余。

Claims (1)

1.一种核电站环行起重机控制系统的PLC冗余系统，包括两套中央处理器(1)，两套接口模块(2)，通讯连接模块(3)，变频器等传动设备(4)，两套网络总线(5)，带有单套通讯接口的网络(6)，通讯数据放大器(7)，数据交换机(8)，输入、输出模块(9)；其中：

所述两套中央处理器互为冗余，用于处理整台核电站环行起重机控制系统的数据信息，通过互为冗余网络总线与核电站环行起重机控制系统进行网络连接及采集数据信息；

所述输入、输出模块采集外部的信息经过网络总线与中央处理器连接；输入、输出模块通过互为的冗余接口模块连接到互为冗余网络总线上，分布式设备由两套互为冗余接口模块、输入输出模块及其有源总线底板组成；

所述通讯连接模块将带有单套网络通讯接口的变频器等传动设备连接到中央处理器的冗余网络总线上；

所述数据交换机用于连接上位机设备，并与两套中央处理器连接，采集中央处理器的信息；

所述变频器等传动设备至少两套，通过通讯数据放大器与通讯连接模块连接。