《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于國(guó)產(chǎn)PLC的分布式I/O冗余方法研究
2021年電子技術(shù)應(yīng)用第4期
劉雪飛1，蘇師師2，蒯 亮1，韓慶敏1，王 帥1，吳云峰1
1.中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司第六研究所，北京102209；2.中軟信息系統(tǒng)工程有限公司，北京102209
摘要： 為了提高PLC控制系統(tǒng)中采集/輸出環(huán)節(jié)的可靠性，分析了冗余系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境及實(shí)際需求，研究出一種基于國(guó)產(chǎn)PLC的分布式I/O冗余方法。針對(duì)采集數(shù)據(jù)類型分別介紹了數(shù)字量輸入/出、模擬量輸入/出冗余方案，該方法把運(yùn)行過程中定期對(duì)自身診斷結(jié)果作為冗余的診斷依據(jù)，結(jié)合用戶配置的冗余方案，提高采集/輸出數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率。經(jīng)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)某基地應(yīng)用可知，該方法提高了PLC控制系統(tǒng)的可靠性，可確保PLC系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定、高效、安全地運(yùn)行。
中圖分類號(hào)： TN108；TP273
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200588
中文引用格式： 劉雪飛，蘇師師，蒯亮，等. 基于國(guó)產(chǎn)PLC的分布式I/O冗余方法研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2021，47(4)：82-86.
英文引用格式： Liu Xuefei，Su Shishi，Kuai Liang，et al. Research on distributed I/O redundancy method based on domestic PLC[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(4)：82-86.
Research on distributed I/O redundancy method based on domestic PLC
Liu Xuefei1，Su Shishi2，Kuai Liang1，Han Qingmin1，Wang Shuai1，Wu Yunfeng1
1.The 6th Research Institute of China Electronics Corporation，Beijing 102209，China； 2.CS＆S.Information System Engineering Co.，Ltd.，Beijing 102209，China
Abstract： In order to improve the reliability of the acquisition/output link in the PLC control system, the design principle of the redundant system is analyzed, combined with the field application environment and actual needs, a distributed I/O redundancy method based on domestic PLC is developed. The article introduces the digital input/output and analog input/output redundancy schemes respectively for the type of data collected. This method takes the self-diagnosis results of the self-diagnosis periodically during operation as the basis for redundant diagnosis, combined with the user-configured redundancy scheme to improve accuracy of collecting/outputting data. It can be known from experiments and on-site base application that this method improves the reliability of the PLC control system and can ensure that the PLC system operates stably, efficiently and safely for a long time.
Key words : programmable logic controller(PLC)；reliability；I/O redundancy；fault diagnosis

0 引言

    可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)與分布式I/O協(xié)同工作[1]，廣泛應(yīng)用于石油、高鐵、電力等工業(yè)環(huán)境下的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中[2]。國(guó)產(chǎn)超御PLC分布式I/O(EtherCAT從站)負(fù)責(zé)在現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備編碼器和執(zhí)行器數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)可以通過EtherCAT總線發(fā)送至控制CPU。惡劣的環(huán)境、系統(tǒng)本身的干擾擾造成采集環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題[3]，即使CPU進(jìn)行何種冗余方式[4]，此時(shí)都無濟(jì)于事，結(jié)果導(dǎo)致系統(tǒng)部分功能失效或引發(fā)控制系統(tǒng)故障等事故。目前提高可靠性的方案主要是通過CPU、核心設(shè)備雙備份冗余技術(shù)[5-6]；應(yīng)用硬件、軟件抗干擾措施[7]，定期進(jìn)行檢測(cè)和維護(hù)；或者根據(jù)信號(hào)類型的不同選取“與”或“或”這種比較簡(jiǎn)單的I/O冗余模塊間的冗余策略確保PLC控制系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行[8-10]。上述冗余機(jī)制簡(jiǎn)單，但安全系數(shù)不高；模塊間I/O冗余，當(dāng)某一通道級(jí)故障發(fā)生時(shí)，整個(gè)模塊采集數(shù)據(jù)不可信任，造成硬件資源的浪費(fèi)；數(shù)據(jù)自身的不準(zhǔn)確、采集模塊的故障都將影響冗余機(jī)制本身的可靠性。

    針對(duì)該情況，本文對(duì)控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)充分了解熟悉、對(duì)主要硬件故障現(xiàn)象認(rèn)真分析后[11-12]，綜合運(yùn)用各種故障處理方法，對(duì)冗余理論分析提出了基于國(guó)產(chǎn)PLC的分布式I/O冗余方法，通過提高現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，進(jìn)而提高控制系統(tǒng)的健壯性，保障自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行通暢。




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作者信息：

劉雪飛1，蘇師師2，蒯  亮1，韓慶敏1，王  帥1，吳云峰1

(1.中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司第六研究所，北京102209；2.中軟信息系統(tǒng)工程有限公司，北京102209)

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