DCS控制系統(tǒng)模件冗余電源的實(shí)現(xiàn)

夏瑩 張利斌

摘 要：隨著我國(guó)智能化科技的發(fā)展，冗余技術(shù)被廣泛地運(yùn)用到各種系統(tǒng)當(dāng)中，其中在常見的DCS控制系統(tǒng)當(dāng)中，冗余技術(shù)得到了充分的展現(xiàn)，本文將著重強(qiáng)調(diào)DCS控制系統(tǒng)當(dāng)中冗余技術(shù)的技術(shù)要點(diǎn)以及著重分析冗余電源在DCS控制系統(tǒng)當(dāng)中的實(shí)際運(yùn)用。通過對(duì)這種冗余技術(shù)的合理化應(yīng)用，以達(dá)到增強(qiáng)系統(tǒng)設(shè)備或者是計(jì)算機(jī)的可靠性與安全性的目的。

關(guān)鍵詞：DCS控制系統(tǒng)；冗余電源；技術(shù)要點(diǎn)；實(shí)際運(yùn)用

冗余電源一般指的是，當(dāng)設(shè)備開始工作的時(shí)候，其中一個(gè)電源提供電能，另外一個(gè)電源作為備用電源，假如其中一個(gè)電源出現(xiàn)一定問題不能夠正常工作的時(shí)候，另一個(gè)電源馬上結(jié)束休眠狀態(tài)投入供電工作當(dāng)中。冗余技術(shù)的方法不是單一的，而是多種多樣的，主要有元件級(jí)，部件級(jí)和系統(tǒng)級(jí)。如果用冗余的程度來進(jìn)行區(qū)別劃分的話，又可以細(xì)分為1：1冗余，1：2冗余，1：n冗余[ 1 ]。

一、簡(jiǎn)述冗余電源在DCS 系統(tǒng)當(dāng)中的運(yùn)用

如果說水是生命之源，那么冗余電源就是這個(gè)DCS控制系統(tǒng)的動(dòng)力源泉。如果電源發(fā)生故障，那么整個(gè)控制系統(tǒng)，都會(huì)突然中斷甚至崩潰，造成不可忽視的影響。所以，為了在使用過程當(dāng)中，控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行，保持充足的供電是非常有必要的。

一般情況下，在DCS控制系統(tǒng)當(dāng)中，典型的JX-300X型控制系統(tǒng)采用的冗余電源就是可熱插拔的，當(dāng)時(shí)使用這種冗余電源進(jìn)行正常工作的時(shí)候，共有兩臺(tái)電源，每臺(tái)電源各出一半的功率。那么，每一臺(tái)電源都處于負(fù)載很輕的狀態(tài)，那么這樣就有效保持了電源的穩(wěn)定。如果出現(xiàn)意外，其中一臺(tái)電源發(fā)生了故障，那么屆時(shí)另外一臺(tái)電源就會(huì)立馬接替它的工作，并且發(fā)出警報(bào)。運(yùn)用這種冗余電源的技術(shù)，在大型設(shè)備的維護(hù)當(dāng)中是非常可行有效的，如果發(fā)生了故障，維修的時(shí)候也不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生太大的影響。

二、冗余技術(shù)在DCS 系統(tǒng)運(yùn)用中的要點(diǎn)分析

（一）信息的同步技術(shù)

在合格的冗余電路當(dāng)中，一般都有與之相匹配的信息通訊電路。工作方式采用“熱備用”的方法，相當(dāng)于是準(zhǔn)備兩個(gè)工作設(shè)備，其中一個(gè)主要的功能就是實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集，并且對(duì)采集的數(shù)據(jù)做出運(yùn)算分析，在此過程中合理的控制輸入輸出，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊等功能[ 2 ]。而自然而然留下的另外一個(gè)工作設(shè)備，它的功能主要就是對(duì)前面那個(gè)一直處于工作狀態(tài)的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)督跟蹤，并且把它的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)同步到計(jì)算機(jī)上面。兩個(gè)設(shè)備因?yàn)槿哂嗫刂齐娐返年P(guān)系，一直有序的工作著，保證輸出功率與輸入功率的特性的統(tǒng)一，雖然對(duì)于使用用戶而言，這種設(shè)備相當(dāng)于看成是一個(gè)統(tǒng)一的部件，但是在實(shí)際的設(shè)計(jì)操作當(dāng)中，它往往具有非常復(fù)雜的內(nèi)部環(huán)境，設(shè)計(jì)步驟相當(dāng)嚴(yán)格，每一步都不可或缺。在保持“瞬時(shí)記憶”方面，信息的同步技術(shù)發(fā)揮了非常巨大的作用。

（二）故障的檢測(cè)技術(shù)

人們之所以運(yùn)用冗余電源，主要還是為了使故障得以有效的解決，所以，哪怕運(yùn)用了冗余電源，依然有可能使系統(tǒng)發(fā)生其他方面的故障，所以，一個(gè)強(qiáng)而有力的故障檢測(cè)技術(shù)是非常有必要的。而且這種檢測(cè)系統(tǒng)必須沒在線檢測(cè)系統(tǒng)。發(fā)現(xiàn)故障，并且定位故障，從而隔離故障，當(dāng)然在此過程中，故障報(bào)警是一直存在的。故障的檢測(cè)范圍主要包括，數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)通訊鏈路，微處理器，和電源等。當(dāng)進(jìn)行故障診斷的時(shí)候，有些設(shè)備能夠?qū)τ谧陨聿考M(jìn)行故障自診，還有就是接受不同工作任務(wù)的相同設(shè)備進(jìn)行故障互檢。（工作設(shè)備與備用設(shè)備之間的互相檢查）

（三）故障的仲裁技術(shù)

通過故障檢測(cè)技術(shù)發(fā)現(xiàn)了問題部位，我們還是要對(duì)發(fā)生故障的部位進(jìn)行分析和修護(hù)。其中修復(fù)的第一步就是為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定進(jìn)行，切換工作狀態(tài)，運(yùn)用冗余備用部件的時(shí)候，必須要保證快速，安全，準(zhǔn)確的切換。然后再對(duì)發(fā)生故障的部件進(jìn)行維修，補(bǔ)換。只有這樣快速的切換才能夠有效防止外部控制對(duì)象突然失去控制或者是檢測(cè)的信息突然失效的等等意外情況的發(fā)生，所以在切換“工作”與“休眠”兩種狀態(tài)的時(shí)候，果斷的“仲裁”是非常有必要的。

（四）熱插拔技術(shù)

系統(tǒng)的修復(fù)一般是需要一定時(shí)間的，但是保證冗余系統(tǒng)高效可靠的進(jìn)行，縮短平均修復(fù)時(shí)間這個(gè)行為必須加快進(jìn)行。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，我們也應(yīng)該加強(qiáng)提高單元的可修復(fù)性，獨(dú)立性及故障可維護(hù)性[ 3 ]。冗余技術(shù)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)故障部件的在線維護(hù)及其障礙部件的更換，占領(lǐng)了重要的技術(shù)成分，這兩點(diǎn)也是快速修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵所在。在保證不中斷系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，部件的熱插拔功能可以使相關(guān)設(shè)備在增加或者更換組件的時(shí)候，仍然使系統(tǒng)保持平穩(wěn)運(yùn)行。

（五）故障的隔離技術(shù)

在進(jìn)行冗余部件設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該使各個(gè)部件都盡可能的分離開來，盡可能的做到各個(gè)部件之間互不影響，或者影響甚微的效果。這樣不僅有利于工作的正常運(yùn)行，而且，當(dāng)遇到意外故障發(fā)生的時(shí)候，維修的時(shí)候也更好地確定故障部位，而且在維修的時(shí)候也能夠避免對(duì)其他正常部件進(jìn)行不必要的更換，或者是更換錯(cuò)誤。在此過程中，故障的隔離技術(shù)就顯得尤為重要了。

三、總結(jié)

在DCS系統(tǒng)當(dāng)中，我能夠知道直觀的了解到冗余技術(shù)的各項(xiàng)應(yīng)用，比如，主控制卡的冗余，電源系統(tǒng)的冗余，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的冗余，冷卻系統(tǒng)的冗余，以及信息冗余等等，但本文主要詳細(xì)分析了電源冗余在DCS系統(tǒng)當(dāng)中的運(yùn)用，但是各種冗余應(yīng)用之間的聯(lián)系都是非常緊密的，舉一反三非常有必要。其中本文所介紹的信息的同步技術(shù)，故障的檢測(cè)技術(shù)，故障的仲裁技術(shù)，熱插拔技術(shù)，故障的隔離技術(shù)等都是冗余技術(shù)當(dāng)中有一定地位的技術(shù)。相信閱讀本文之后，大家都對(duì)此有了一定的概念框架。冗余電源的技術(shù)開發(fā)還在持續(xù)不斷的進(jìn)步當(dāng)中，相信在不久的未來，不僅是冗余電源這一項(xiàng)應(yīng)用，冗余技術(shù)也會(huì)在越來越廣泛的領(lǐng)域當(dāng)中被運(yùn)用起來。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 姚恩德，葉非.集散型控制系統(tǒng)冗余方式的探討[J].自動(dòng)化儀表，2013，20（4）：21-30.

作者簡(jiǎn)介：夏瑩（1981-），女，江蘇泰州人，漢族，碩士，講師，研究方向：電子與電氣技術(shù)；張利斌（1988-），男，漢族，遼寧喀左人，本科。