一种基于ePLC的安全控制系统研究

【摘要】论文通过对现有的安全控制技术和功能安全标准进行分析和研究，并结合当前控制系统的发展趋势，将开放的ePLC技术与双重冗余技术相融合，提出了一种ePLC双重冗余模型，使得普通专用控制器能够低成本的转化为符合安全完整性要求的安全控制器。论文主要完成了以下工作：(1)研究了现有的功能安全标准要求和国外安全PLC的主要架构，在双重冗余和自诊断技术的基础上提出了一种适用于ePLC的双重冗余模型。该模型定义了控制冗余模块、输入冗余模块和输出冗余模块三种模块，模块间通过安全现场总线进行数据交互。(2)对ePLC技术的系统软件进行了改进，在原有的引擎代码中增加了同步机制、对决算法和监视线程以适应ePLC双重冗余模型。并对因冗余通道间同步机制的加入，而造成的软件性能损失率进行了分析。(3)将这种ePLC双重冗余模型应用于风力发电控制系统，依据风电控制应用需求，进行了具体的冗余硬件设计。硬件设计基于冗余单元间低耦合的设计原则，并使用了完善的电气隔离技术。(4)运用可靠性方块图法对论文设计的安全控制系统进行了PFD（ProbabilityofFailureonDemand，要求时平均失效概率）分析；根据GJB/Z299C电子设备可靠性预计手册，依照IEC61508中的安全完整性等级标准评价了本系统的安全级别。现代控制系统在变得越来越先进、越来越智能的同时，对控制安全的需求也日益增长。论文提出的ePLC双重冗余模型为普通控制器在安全领域的应用做了一些探索和尝试，具有很好的应用前景，但同时也还有待接受现场应用的长期考验。
【作者】刘洋；
【导师】包健；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，计算机技术，2014，硕士
【关键词】ePLC；冗余技术；功能安全；IEC；61508；安全控制系统；

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