基于國產PLC的分布式I/O冗余方法研究
2021年電子技術應用第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.中國電子信息產業集團有限公司第六研究所，北京102209；2.中軟信息系統工程有限公司，北京102209
摘要： 為了提高PLC控制系統中采集/輸出環節的可靠性，分析了冗余系統設計原理，結合現場應用環境及實際需求，研究出一種基于國產PLC的分布式I/O冗余方法。針對采集數據類型分別介紹了數字量輸入/出、模擬量輸入/出冗余方案，該方法把運行過程中定期對自身診斷結果作為冗余的診斷依據，結合用戶配置的冗余方案，提高采集/輸出數據的準確率。經試驗及現場某基地應用可知，該方法提高了PLC控制系統的可靠性，可確保PLC系統長期穩定、高效、安全地運行。
中圖分類號： TN108；TP273
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200588
中文引用格式： 劉雪飛，蘇師師，蒯亮，等. 基于國產PLC的分布式I/O冗余方法研究[J].電子技術應用，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.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200588
中文引用格式： 劉雪飛，蘇師師，蒯亮，等. 基于國產PLC的分布式I/O冗余方法研究[J].電子技術應用，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協同工作[1]，廣泛應用于石油、高鐵、電力等工業環境下的自動化控制系統中[2]。國產超御PLC分布式I/O(EtherCAT從站)負責在現場準備編碼器和執行器數據，使得數據可以通過EtherCAT總線發送至控制CPU。惡劣的環境、系統本身的干擾擾造成采集環節出現問題[3]，即使CPU進行何種冗余方式[4]，此時都無濟于事，結果導致系統部分功能失效或引發控制系統故障等事故。目前提高可靠性的方案主要是通過CPU、核心設備雙備份冗余技術[5-6]；應用硬件、軟件抗干擾措施[7]，定期進行檢測和維護；或者根據信號類型的不同選取“與”或“或”這種比較簡單的I/O冗余模塊間的冗余策略確保PLC控制系統安全可靠地運行[8-10]。上述冗余機制簡單，但安全系數不高；模塊間I/O冗余，當某一通道級故障發生時，整個模塊采集數據不可信任，造成硬件資源的浪費；數據自身的不準確、采集模塊的故障都將影響冗余機制本身的可靠性。
針對該情況，本文對控制系統基本結構充分了解熟悉、對主要硬件故障現象認真分析后[11-12]，綜合運用各種故障處理方法，對冗余理論分析提出了基于國產PLC的分布式I/O冗余方法，通過提高現場數據的準確性，進而提高控制系統的健壯性，保障自動化系統運行通暢。
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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.中國電子信息產業集團有限公司第六研究所，北京102209；2.中軟信息系統工程有限公司，北京102209)
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