一種模塊積木式控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種模塊積木式控制系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)不同的控制要求和控制規(guī)模將至少三套開關(guān)電源、至少三塊控制處理器、裝有模擬量輸入卡、模擬量輸出卡、開關(guān)量輸入卡和開關(guān)量輸出卡的機架及至少三臺交換機進(jìn)行組合連接，構(gòu)建簡易型單機系統(tǒng)、基本型雙機容錯系統(tǒng)及完整型三機容錯系統(tǒng)中的一種，根據(jù)不同系統(tǒng)的模塊組件和接線方式的差異，自適應(yīng)地識別與上述三種系統(tǒng)相對應(yīng)的三種控制模式。本發(fā)明的優(yōu)點在利用同一套分散控制系統(tǒng)所有部件，根據(jù)不同的控制要求和控制規(guī)模采用模塊搭積木的方法，實現(xiàn)簡易結(jié)構(gòu)、基本結(jié)構(gòu)和完整結(jié)構(gòu)，以滿足不同行業(yè)或同一行業(yè)不同控制區(qū)域的控制要求。
【專利說明】一種模塊積木式控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模塊積木式控制系統(tǒng)，通過控制模塊的不同組合和接線來適應(yīng)不同行業(yè)對分散控制系統(tǒng)(DCS)安全性的不一樣的要求，屬于自動控制儀表【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著5C技術(shù)——COMPUTER (計算機技術(shù))、CONTROL (自動控制技術(shù))、COMMUNICATION(通信技術(shù))、CRT (顯示技術(shù))和CHANGE (轉(zhuǎn)換技術(shù))不斷發(fā)展和完善，集散控制系統(tǒng)(DCS)也隨著功能和規(guī)模不斷增大以及系統(tǒng)設(shè)計的靈活性的不斷增強，都廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)。但是由于每個行業(yè)都有它自身的特點，因此對控制系統(tǒng)的安全性上的要求也是不一樣的。
[0003]對于安全性要求不高的工業(yè)控制領(lǐng)域，例如民用產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)線、風(fēng)力發(fā)電某些單風(fēng)機控制、市政某些領(lǐng)域(充電站)、水利某些領(lǐng)域、水處理某些領(lǐng)域、環(huán)保行業(yè)某些領(lǐng)域、橋梁某些領(lǐng)域(數(shù)據(jù)監(jiān)測)等等，因為當(dāng)某個控制器失效，只影響與之關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)線或控制區(qū)域，而這些生產(chǎn)線或控制區(qū)域并不影響設(shè)備安全，維護(hù)人員只要更換控制器重新啟動生產(chǎn)線或控制區(qū)域即可。這種情況為了降低控制系統(tǒng)采購成本，分散控制系統(tǒng)采用單機系統(tǒng)即可。
[0004]對于安全性要求較高的大型過程控制領(lǐng)域，與目前傳統(tǒng)的分散控制系統(tǒng)DCS —樣，可用于大部分控制行業(yè)。例如電力、化工、石油、天然氣、煤炭、礦山、治金、鋼鐵等等行業(yè)，當(dāng)某個控制器失效，系統(tǒng)自動投入備用的控制器，對控制系統(tǒng)在控制器、網(wǎng)絡(luò)通訊、電源等等方面具有冗余功能。這種情況分散控制系統(tǒng)要求采用雙機冗余(或冗錯)系統(tǒng)。
[0005]對于超高可靠性和安全性要求的控制領(lǐng)域，例如高鐵、地鐵、火箭、國防、石化某些領(lǐng)域(緊急停車系統(tǒng))、核電、燃機等等，因為涉及到重大裝備的安全保護(hù)級別，一旦出現(xiàn)問題，會造成很大的后果或負(fù)面效應(yīng)，故要求控制系統(tǒng)能夠保證同時有兩個同類故障點而不影響設(shè)備安全運行。這種情況分散控制系統(tǒng)要求三冗錯控制系統(tǒng)。
[0006]通常地，不同行業(yè)會選擇適合它的不同型號的控制系統(tǒng)來滿足自身的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠適應(yīng)不同行業(yè)的控制系統(tǒng)。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種模塊積木式控制系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)不同的控制要求和控制規(guī)模將至少三套開關(guān)電源、至少三塊控制處理器、裝有模擬量輸入卡、模擬量輸出卡、開關(guān)量輸入卡和開關(guān)量輸出卡的機架及至少三臺交換機進(jìn)行組合連接，構(gòu)建簡易型單機系統(tǒng)、基本型雙機容錯系統(tǒng)及完整型三機容錯系統(tǒng)中的一種，根據(jù)不同系統(tǒng)的模塊組件和接線方式的差異，自適應(yīng)地識別與上述三種系統(tǒng)相對應(yīng)的三種控制模式，其中，
[0009]簡易型單機系統(tǒng)包括至少一組簡易型單機系統(tǒng)控制單元組，每組易型單機系統(tǒng)控制單元組包括一套開關(guān)電源、一塊控制處理器、機架及一臺交換機，開關(guān)電源連接控制處理器及交換機，控制處理器連接機架上的模擬量輸入卡、模擬量輸出卡、開關(guān)量輸入卡和開關(guān)量輸出卡，同時，控制處理器通過交換機與工作站建立聯(lián)接；
[0010]基本型雙機容錯系統(tǒng)包括至少一組基本型雙機容錯系統(tǒng)控制單元組，每組基本型雙機容錯系統(tǒng)控制單元組包括兩套開關(guān)電源、兩塊控制處理器、機架及兩臺交換機，每套開關(guān)電源分別連接各自的控制處理器及交換機，每塊控制處理器連接各自的機架上的模擬量輸入卡、模擬量輸出卡、開關(guān)量輸入卡和開關(guān)量輸出卡，同時，每塊控制處理器通過各自的交換機與工作站建立聯(lián)接；
[0011]完整型三機容錯系統(tǒng)包括至少一組完整型三機容錯系統(tǒng)控制單元組，每組完整型三機容錯系統(tǒng)控制單元組包括三套開關(guān)電源、三塊控制處理器、機架及三臺交換機，每套開關(guān)電源分別連接各自的控制處理器及交換機，每塊控制處理器連接各自的機架上的模擬量輸入卡、模擬量輸出卡、開關(guān)量輸入卡和開關(guān)量輸出卡，同時，每塊控制處理器通過各自的交換機與工作站建立聯(lián)接。
[0012]優(yōu)選地，在所述簡易型單機系統(tǒng)中，所述控制處理器與所述工作站之間的控制通訊總線和網(wǎng)絡(luò)選用一根進(jìn)行連接。
[0013]優(yōu)選地，在所述基本型雙機容錯系統(tǒng)中，所述控制處理器與所述工作站之間的控制通訊總線和網(wǎng)絡(luò)選用兩根進(jìn)行連接。
[0014]優(yōu)選地，在所述完整型三機容錯系統(tǒng)中，所述控制處理器與所述工作站之間的控制通訊總線和網(wǎng)絡(luò)選用至少三根進(jìn)行連接。
[0015]本發(fā)明的最基本原理為在增加元器件成本不多的情況下，在控制系統(tǒng)各個組件設(shè)計時考慮三種需求而使每個組件具有全功能的接口配置，當(dāng)根據(jù)接線方式的差異，控制模式自辨識和自適應(yīng)軟件自動匹配控制模式的要求來決定控制系統(tǒng)所處的狀態(tài)。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點在利用同一套分散控制系統(tǒng)所有部件，根據(jù)不同的控制要求和控制規(guī)模采用模塊搭積木的方法，實現(xiàn)簡易結(jié)構(gòu)、基本結(jié)構(gòu)和完整結(jié)構(gòu)，以滿足不同行業(yè)或同一行業(yè)不同控制區(qū)域的控制要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為簡易型單機控制系統(tǒng)示意圖；
[0018]圖2為基本型雙機容錯控制系統(tǒng)不意圖；
[0019]圖3為完整型三機容錯控制系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
[0021]以下以兩套操作員/工程師站，一組三個交換機，一組三冗錯控制器，三層機槽，每機槽擁有開關(guān)量輸入卡、開關(guān)量輸出卡、模擬量輸入卡和模擬量輸出卡各兩塊，結(jié)合實施例來具體說明本發(fā)明。
[0022]本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種模塊積木式控制系統(tǒng)，包括根據(jù)不同的控制要求和控制規(guī)模將控制處理器、開關(guān)電源、交換機、工作站及裝有模擬量輸入卡、模擬量輸出卡、開關(guān)量輸入卡和開關(guān)量輸出卡的無源底板機架進(jìn)行組合連接，構(gòu)建簡易型單機系統(tǒng)、基本型雙機容錯系統(tǒng)及完整型三機容錯系統(tǒng)中的一種，根據(jù)不同系統(tǒng)的模塊組件和接線方式的差異，自適應(yīng)地識別與上述三種系統(tǒng)相對應(yīng)的三種控制模式。
[0023]根據(jù)圖1所示的原理進(jìn)行系統(tǒng)搭建，構(gòu)成簡易型單機系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括三個簡易型單機系統(tǒng)控制單元組，每個簡易型單機系統(tǒng)控制單元組具有一套開關(guān)電源，一塊控制處理器，三層機架，每層機架內(nèi)有模擬量輸入卡、模擬量輸出卡、開關(guān)量輸入卡和開關(guān)量輸出卡各兩塊。這三個控制單元與兩套工作站通過交換機進(jìn)行聯(lián)接，形成一個小型的單機分散控制系統(tǒng)，控制通訊總線和網(wǎng)絡(luò)選用一根進(jìn)行連接。此時準(zhǔn)備的設(shè)備中有兩個交換機沒有使用。
[0024]根據(jù)圖2所示的原理進(jìn)行系統(tǒng)搭建，構(gòu)成基本型雙機容錯系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個基本型雙機容錯系統(tǒng)控制單元組，每個基本型雙機容錯系統(tǒng)控制單元組具有兩套開關(guān)電源，一對兩塊控制處理器，三層機架，每層機架內(nèi)有模擬量輸入卡、模擬量輸出卡、開關(guān)量輸入卡和開關(guān)量輸出卡各兩塊。這個控制單元與兩套工作站通過交換機進(jìn)行聯(lián)接，形成一個小型的雙機冗錯分散控制系統(tǒng)，基本型雙機容錯系統(tǒng)。此時準(zhǔn)備的設(shè)備中有一個控制器、一個交換機和一套開關(guān)電源沒有使用。
[0025]根據(jù)圖3所示的原理進(jìn)行系統(tǒng)搭建，構(gòu)成完整型三機容錯系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個完整型三機容錯系統(tǒng)控制單元組，每個完整型三機容錯系統(tǒng)控制單元組具有三套開關(guān)電源，一組三塊控制處理器，三層機架，每層機架內(nèi)有模擬量輸入卡、模擬量輸出卡、開關(guān)量輸入卡和開關(guān)量輸出卡各兩塊。這個控制單元與兩套工作站通過交換機進(jìn)行聯(lián)接，形成一個小型的三機冗錯分散控制系統(tǒng)，控制通訊總線和網(wǎng)絡(luò)選用三根及以上進(jìn)行連接。此時準(zhǔn)備的設(shè)備均使用。
[0026]以上相同的設(shè)備，也可以根據(jù)不同行業(yè)或同一行業(yè)不同控制區(qū)域的控制要求以及控制規(guī)模的大小可以自由組合，以滿足用戶的實際需要。
【權(quán)利要求】
1.一種模塊積木式控制系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)不同的控制要求和控制規(guī)模將至少三套開關(guān)電源、至少三塊控制處理器、裝有模擬量輸入卡、模擬量輸出卡、開關(guān)量輸入卡和開關(guān)量輸出卡的機架及至少三臺交換機進(jìn)行組合連接，構(gòu)建簡易型單機系統(tǒng)、基本型雙機容錯系統(tǒng)及完整型三機容錯系統(tǒng)中的一種，根據(jù)不同系統(tǒng)的模塊組件和接線方式的差異，自適應(yīng)地識別與上述三種系統(tǒng)相對應(yīng)的三種控制模式，其中， 簡易型單機系統(tǒng)包括至少一組簡易型單機系統(tǒng)控制單元組，每組易型單機系統(tǒng)控制單元組包括一套開關(guān)電源、一塊控制處理器、機架及一臺交換機，開關(guān)電源連接控制處理器及交換機，控制處理器連接機架上的模擬量輸入卡、模擬量輸出卡、開關(guān)量輸入卡和開關(guān)量輸出卡，同時，控制處理器通過交換機與工作站建立聯(lián)接； 基本型雙機容錯系統(tǒng)包括至少一組基本型雙機容錯系統(tǒng)控制單元組，每組基本型雙機容錯系統(tǒng)控制單元組包括兩套開關(guān)電源、兩塊控制處理器、機架及兩臺交換機，每套開關(guān)電源分別連接各自的控制處理器及交換機，每塊控制處理器連接各自的機架上的模擬量輸入卡、模擬量輸出卡、開關(guān)量輸入卡和開關(guān)量輸出卡，同時，每塊控制處理器通過各自的交換機與工作站建立聯(lián)接； 完整型三機容錯系統(tǒng)包括至少一組完整型三機容錯系統(tǒng)控制單元組，每組完整型三機容錯系統(tǒng)控制單元組包括三套開關(guān)電源、三塊控制處理器、機架及三臺交換機，每套開關(guān)電源分別連接各自的控制處理器及交換機，每塊控制處理器連接各自的機架上的模擬量輸入卡、模擬量輸出卡、開關(guān)量輸入卡和開關(guān)量輸出卡，同時，每塊控制處理器通過各自的交換機與工作站建立聯(lián)接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種模塊積木式控制系統(tǒng)，其特征在于，在所述簡易型單機系統(tǒng)中，所述控制處理器與所述工作站之間的控制通訊總線和網(wǎng)絡(luò)選用一根進(jìn)行連接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種模塊積木式控制系統(tǒng)，其特征在于，在所述基本型雙機容錯系統(tǒng)中，所述控制處理器與所述工作站之間的控制通訊總線和網(wǎng)絡(luò)選用兩根進(jìn)行連接。
4.如權(quán)利要求1所述的一種模塊積木式控制系統(tǒng)，其特征在于，在所述完整型三機容錯系統(tǒng)中，所述控制處理器與所述工作站之間的控制通訊總線和網(wǎng)絡(luò)選用至少三根進(jìn)行連接。
【文檔編號】G05B19/418GK103543714SQ201310470394
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】章偉杰, 李袁星, 李楊 申請人:上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究院