一种三冗余DCS控制系统技术方案

一种三冗余DCS控制系统，包括控制器A、控制器B、控制器C，每套控制器具有各自的故障计数器和计时器。以控制器A和控制器B组成双冗余控制系统，控制器A为主控，控制器B为副控，控制器C处于备用状态，对控制系统的数据进行保存和跟踪。当网络A出现故障，对应的控制器A从主控切换为副控，控制器B由副控升为主控，且控制器A的故障计数器A的数值n＝n+1，控制器A的计时器记录下发生故障的时刻t，当n的数值临近故障上限N，并且结合发生故障的间隔时间T的曲线，推算出控制器A需要更换的时间区间。更换控制器A的同时，控制器C自动切换为B的副控冗余，保持整个系统还是双冗余的高可靠性运行模式。

A three redundant DCS control system

A three redundant DCS control system, including controller A, controller B, controller C, each controller has its own fault counters and timers. The dual redundancy control system is composed of the controller A and the controller B, the controller A is the main control, the controller B is the auxiliary control, the controller C is in standby state, and the data of the control system are stored and tracked. A when the network fails, the corresponding A controller from the main control switch is controlled by the deputy vice, controller B control and numerical control rise, n controller A fault counter A = n+1, time t fault A controller timer record, when the value of N fault near the upper limit of N, and combined with the interval the failure time of T curve, calculate the time interval needed to replace A controller. While replacing the controller A, the controller C automatically switches to B sub control redundancy, maintaining the whole system or a dual redundancy high reliability mode.

【技术实现步骤摘要】
一种三冗余DCS控制系统
本专利技术属于控制
，特别涉及一种三冗余DCS控制系统。
技术介绍
冗余技术在DCS控制系统中应用广泛，随着DCS控制系统的不断发展，DCS控制系统中的冗余技术也在不断的进步。冗余技术主要有双冗余和三冗余两种策略。双冗余技术主要应用于电源冗余、控制器冗余、通信网络冗余、卡件冗余以及服务器冗余等。其中，通过控制器的双冗余，使得在火电厂的应用中DCS系统处于一个可靠性较高的地位。三冗余控制器现在多应用于核电这样对系统可靠性要求极高的电力产业领域，相较于双冗余而言，三冗余多出一个投票表决的功能，当其中一套控制器出现故障时，三冗余系统自动将为双冗余，依旧将系统可靠性保持在一个相对理想的水平。三冗余控制器的应用中，三套控制器皆为运行设备，取消了监控以及备用。传统的控制器双冗余系统，两个控制器互为冗余，当一个处于主控时另一个作为副控备用，当主控发生故障时，备用自动切换为主控，保持系统正常运行。但是这样的运行模式，无法保证在无冗余(单控制器)模式下整个系统较高的可靠性，并且伴随着器件使用时间的增加，单个控制器发生二次故障的可能性极高。三冗余控制器三个都处在上电的状态，均有电气损耗，对于火电厂这样的发电企业，“投票决定”的三冗余系统虽然能提升系统的可靠性，但是其所需要的成本也更高，人力的消耗以及维护的费用都会明显上升。
技术实现思路
本专利技术提供了一种三冗余DCS控制系统，以解决现有双冗余系统和三冗余系统的弊端。一种三冗余DCS控制系统，包括控制器A、控制器B、控制器C，其特征在于，每套控制器具有各自的故障计数器和计时器，以控制器A和控制器B组成双冗余控制系统，控制器A为主控，控制器B为副控，控制器C处于备用状态，对控制系统的数据进行保存和跟踪，当网络A出现故障，对应的控制器A从主控切换为副控，控制器B由副控升为主控，且控制器A的故障计数器A的数值n＝n+1，控制器A的计时器记录下发生故障的时刻t，当n的数值临近故障上限N，并且结合发生故障的间隔时间T的曲线，推算出控制器A需要更换的时间区间，更换控制器A的同时，控制器C自动切换为B的副控冗余，保持整个系统还是双冗余的高可靠性运行模式。进一步的，当控制器A的故障计数器A的数值n＝N-1，更换控制器A。如何确定某个控制器即将进入“高危”运行模式的时间区间，何时提前更换临近报废的控制器，是DCS控制系统中控制器冗余技术需要攻克的难点。本专利技术，借助现场数据，统计出单个控制器的故障上限，并且通过计时器对故障间隔进行记录和分析，得到单个控制器退出使用的时间区间，从而可以提前更换控制器。实现对DCS控制器故障的提前预警功能，使得整个控制系统一直处于双冗余的高可靠性运行环境中。本专利技术通过对传统的双冗余和三冗余控制器加以改造，在改进后的三冗余控制器中，利用控制器中故障计数器、报警器以及计时器的配合操作，大致锁定控制器需要更换的时间T，通过提前更换即将出现问题的控制器从而将每套控制器都控制在一个高可靠性的运行条件下，从而提升整个控制系统的可靠性。本专利技术改进的三冗余控制器，由于是两两冗余，另一个备用，可以减少传统三冗余系统所有控制器同时发生的损耗。同时通过对临近退役的控制器及时更换，达到提前预警的效果，将整个系统因为控制器问题发生的故障可能极大降低，提升了DCS的可靠性。附图说明通过参考附图阅读下文的详细描述，本专利技术示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本专利技术的若干实施方式，其中：图1本专利技术控制系统的组成示意图。具体实施方式通过对传统的双冗余和三冗余控制器加以改造，改进后的系统原理图如附图1所示。为了方便描述，将三个控制器依次表述为控制器A、控制器B、控制器C。以控制器A和控制器B系统组成双冗余为例，控制器C处于备用状态，对系统的数据进行保存和跟踪。当网络出现故障的时候，会给其对应的控制器上传一个信号，此信号的作用不仅仅是使得控制器A可以自动从主控切换为副控，控制器B由副控升为主控，且给故障计数器一个信号，使得它的数值加1，变成n，并且计时器记录下发生故障的时刻t，当n的数值临近故障上限N，并且结合发生故障的间隔时间T的曲线，推算出控制器A需要更换的时间区间。更换控制器A的同时，控制器C自动切换为控制器B的副控冗余，保持整个系统还是双冗余的高可靠性运行模式。A,B,C三个控制器可以随机双冗余，切换原理一样。每当一套控制器出现故障时，它都会由主控变成副控，每当进行这样一次切换，则原来的主控下方的故障计数器的值加1，对每套控制器故障次数设置一个上限N，当故障计数器的数值达到n-1时，对应的报警器发出报警信号，提示需要更换全新的控制器。计时器的作用是：就单套装置而言，对相隔的两次故障计时为t(i)(i＝1,2,3,4...)针对上述记录的数据，每套控制器都可以绘制出一个故障间隔时间的曲线，结合故障次数上限N的值，推算出发生第n-1次故障的大致时间T，在此时间之前及时更换控制器就可以极大程度地避免控制器故障给控制系统带来的负面影响。需要注意的是，此处n的数值需要结合现场实际的情况，从长时间的多组控制器故障中得出该参数值。值得说明的是，虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本专利技术创造的精神和原理，但是应该理解，本专利技术并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，这种划分仅是为了表述的方便。本专利技术旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三冗余DCS控制系统，包括控制器A、控制器B、控制器C，其特征在于，每套控制器具有各自的故障计数器和计时器，以控制器A和控制器B组成双冗余控制系统，控制器A为主控，控制器B为副控，控制器C处于备用状态，对控制系统的数据进行保存和跟踪，当网络A出现故障，对应的控制器A从主控切换为副控，控制器B由副控升为主控，且控制器A的故障计数器A的数值n＝n+1，控制器A的计时器记录下发生故障的时刻t，当n的数值临近故障上限N，并且结合发生故障的间隔时间T的曲线，推算出控制器A需要更换的时间区间，更换控制器A的同时，控制器C自动切换为B的副控冗余，保持整个系统还是双冗余的高可靠性运行模式。

【技术特征摘要】
1.一种三冗余DCS控制系统，包括控制器A、控制器B、控制器C，其特征在于，每套控制器具有各自的故障计数器和计时器，以控制器A和控制器B组成双冗余控制系统，控制器A为主控，控制器B为副控，控制器C处于备用状态，对控制系统的数据进行保存和跟踪，当网络A出现故障，对应的控制器A从主控切换为副控，控制器B由副控升为主控，且控制器A的故障计数器A的数值n＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹海荣，丁家圣，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海,31