plc控制系統的可靠性分析及其關鍵技術研究畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 系統運行。按照現在的嚴格定義，這種方式不算冗余，只作備件理解。這種冗余一般用于實時性不強、工藝連續性要求不高的場合。┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊I/O 冗余、電源冗余大多數屬于硬件冗余范疇，而處理器冗余、通信冗余即可采用硬冗余實現也可以采用軟冗余實現。一般硬冗余與容顏冗余相比。硬冗余投入較大，冗余實現和系統維護相對簡單，系統性能較可靠，系統的切換速度較快，適用于生產工藝要求高、反應速度較快的裝置和生產線。軟冗余投入較小，軟冗余不需要特殊的冗余模塊或軟件支持，但在冗余實現維護方面比較繁瑣并且一般的軟冗余切換速度稍慢，系統性能主要取決于編程者的編程水平和所選硬件的品質，這類冗余方式比較適用于生產工藝要求不太高、反應速度較慢、開停要求不嚴的裝置和生產線。 PLC控制系統中的應用 控制系統中處理器采用一用一備或一用多備的方式，在主處理器發生故障時，備用處理器自動投入運行（稱故障切換或系統切換） ，直接接管控制，維持系統正常運行。處理器冗余可采用硬、軟冗余方式實現。硬冗余是指采用兩套處理器和熱備模塊同時工作，但兩套的工作方式不同，一套（豬處理器）處于正常的直接運轉工作狀態，系統由輸入也有輸出，另一套（從處理器）也通電工作，也同時接受輸入信號，也參與數據的處理和運算，與直接運轉的那套不同的是不輸出信號，兩套之間采用硬件互聯方式進行處理器故障切換，系統除了成雙使用的處理器外，一般還使用一套或是兩套熱備模塊，或者叫雙擊單元。熱備模塊主要負責主/從處理器的同步，檢測處理器的運行狀態和進行主/從處理器之間的數據高速傳送，一旦發現豬處理器故障失效，馬上將系統控制權切換至處理器，實現了自動切換工作。從處理器變成主處理器對程序進行同步掃描，切換時從斷點處開始掃描，保持系統正常工作。 最常見的通信冗余是采用雙通道通信電纜。通信冗余也可以采用硬、軟冗余方式實現。通信冗余簡單得分為單模塊雙電纜方式和兩套單模塊單電纜雙工方式通信。兩者均可實現通信冗余，而前者要采用冗余通信模塊實施，屬于硬冗余。后者采用普通通信模塊通過軟件編程實施，屬軟冗余，但硬件量為前者的兩倍，成本略高，較少采用。硬冗余是兩個通信網絡同時進行數據傳送和數據比較，實際起作用的是其中的一個通信網絡，另一通信網絡作后備。而通信模塊則實時監控兩個通信網絡的通信質量，當前網絡的數據發送包數和接受包數之差達到一定差值或發送的故障率、接受的故障率達到一定值時，通信模塊會將當前的通信網絡進行切換，由后備網絡接替工作，成為當前的通信網絡。原故障通信網絡會報警提示工作人員處理。這種網絡切換主要由通信模塊處理。軟冗余實際上是由兩套單網組成，由處理器程序去監控兩通信模塊的狀態和網絡質量，在處理器中限定當前工作通信模塊和后備通信模塊，從而限定當前工作通信網絡和后備通信網絡。┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊當檢查到切換故障發生，由處理器中程序改變當前工作通信的模塊和后備通信模塊的限定位（值），是通信網絡發生切換，同時給出報警信息和描述，通知工作人員處理。 I/O冗余 I/O 冗余是指對同一個外設輸入或輸出點采用兩個以上的 I/O 點與其相對應，它們同時工作（同時輸出、輸入） ，當其中一個發生故障時，外設不受任何影響。相對于處理器和通信冗余，通常較少使用 I/O 的冗余，而 I/O 的冗余在成本上會增加較多甚至翻倍。但在一些重要的應用場合，使用 I/O 冗余的也不少。幾乎所有的 DCS 控制系統均可實現 I/O冗余。在實施上模擬量 I/O 冗余比較冗余實現，只要在外設接線上作設計即可。也有部分模擬量I/O 冗余從成本方面考慮，在 PLC 側仍然采用單點的模擬量輸入/輸出點，外設部分信號使用配電器，使單個信號分配為多路輸入/輸出到外設，但這不能算作 PLCI/O 冗余。這樣的應用以電壓信號居多，開關量 I/O 冗余的實施要在系統組態和 PLC 編程方面適當的考慮。一般 I/O 實現了冗余的系統，處理器往往是硬冗余的，在輸出數據方面要作 I/O 冗余最常用的為 1:1 冗余，而其他方式如 1:1:1 表決系統在一些工藝要求高、停機造成損失大的系統中也有采用，如安全監控、火電廠的鍋爐液位保護和汽輪機保護系統，石化行業的 ESD 系統都采用這種方式。 電源冗余電源冗余是指采用兩塊或是多塊電源模塊給 PLC 做冗余供電。電源冗余通常有兩種方式通過專用的電源電纜和冗余電源框架適配器模塊連接到系統底板（框架）上，對系統進行冗余供電，兩個電源模塊同時工作，其中任何一個故障時，另一個電源模塊仍能保持正常供電。電源模塊通過信號線將模塊的當前狀態信息送到系統進行實時檢測，及時通知相關人員對故障模塊進行維護修理。這種稱為框架外冗余供電方式。在 PLC 的框架中插入兩塊或兩塊以上的電源模塊，電源之間通過電源冗余通信電纜相連，相互交換信息，直接對 PLC 進行冗余供電。這種稱為框架內冗余供電方式。 電源冗余只針對系統中的供電電源模塊作后備處理，成本較低，一般應用在供電質量不穩定的場合，兩個電源模塊的來電分別取自兩個不同的供電電源，這樣就避免了由于供電電源故障使系統停電。 改進的冗余設計方案上述冗余設計是將系統的輸入輸出分別連接多臺內容完全相同的 PLC，當一臺 PLC 出現故障時，可換到另一臺 PLC 繼續工作，保證了系統的正常運行，提高了系統的可靠性。但是由冗余設備長期處于空閑狀態，使得控制系統的成本大幅增加，因此其應用必然受到一定程度的限制。下面介紹一種新的冗余設計方法：雙重并聯冗余設計，系統框圖如圖 42 所示。┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊圖 42 雙重并聯系統圖PLC1 和 PLC2 同時并聯工作，當錯誤檢測器發現某一臺輸出不正常時，通過診斷邏輯起動停止開關，截斷出錯 PLC 的輸出，并由另一臺 PLC 接替出錯的 PLC 工作。本系統的優點是在并聯通道的后部交叉設置了與門和或門，當兩路都正常工作時，可以實現兩臺 PLC 無空閑雙重工作；當有一路發生故障時，另一路通過與門和或門同時支持兩路的輸出。這一設計完全解決了并聯冗余系統必須有一路或多路空閑的缺點，不僅提高了系統的可靠性，而且節約了系統的成本。致 謝┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊美好的日子總是短暫的，畢業在即，我們在大學的最后一段時間完成了畢業設計。首先，我要衷心的感謝我的指導老師任老師。本論文是在任老師的悉心指導下完成的，從選定畢業設計的題目開始到課題的研究及設計的完成，任老師都給予了很大的幫助。當我在課題設計遇到疑問的而停滯不前的時候，是任老師幫我走出困境，沒有任老師的幫助，我也無法如此順利的完成我的畢業設計。其次，我還要感謝和我一起學習的組員們，在設計課題的過程中，我們相互學習，相互鼓勵，在設計期間，我們一起選擇課題、設計課題，在設計課題的時候他們同樣給予了我很多的幫助，在這里我再一次對他們表達我的感謝。最后，我還要衷心的感謝在三年中教育、關心過我的老師們，還有與我日夜生活在一起、朝夕相處并不斷給我幫助的同學和朋友們！ 參考文獻┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊[1] [M]. 北京：人民郵電出版社，2022.[2] 王平，劉復玉 .PLC自動控制系統可靠性研究[M]. 北京：中國石油大學，2022.[3] 李道霖，張仕軍 .電氣控制與PLC原理應用[M]. 北京：電子工業出版社，2022.[4] [J]. 低壓電器， 2022.[5] 馮寧，吳灝 .可編程控制器技術應用[M]. 北京：人民郵電出版社，2022.[6] ，2022.[7] [M].成都：電子科技大學出版社，1998.[8] PLC 控制系統可靠性的設計因素[J].電氣傳動， 2022.[9] 編程實用指南[M].北京：機械工業出版社，2022.[10] [J].組合機床與自動化加工技術， 2022.┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊上海建峰職業技術學院 畢業設計（論文）報告紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊上海建峰職業技術學院 畢業設計（論文）報告紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊上海建峰職業技術學院 畢業設計（論文）報告紙┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊