用于核主泵的高可靠性DCS的I/O板卡设计及控制方法实现

摘要

随着社会的蓬勃发展，科技日新月异，工业生产过程控制中越来越多的使用计算机设备，以计算机和网络通信为基础的集散控制系统(Distribution Control System)应运而生。随着工业生产规模的扩大，单一的集散控制系统已经不能满足人们对生产安全和生产可靠性的要求，科研人员随之研究出了双冗余DCS与三冗余DCS。
　　一般情况下，双冗余基本可以满足生产安全与可靠性的需求，所以国内大部分的生产过程控制都应用双冗余DCS，只有针对安全性和可靠性要求非常高的核电、航空等行业必须用到三冗余DCS，本文针对核电设施中核主泵对安全性和可靠性的要求而设计了三重冗余DCS，它能够很有效的在核电中使用。
　　在对国外的双冗余DCS与三冗余DCS研究的基础上，本文首先对三重冗余DCS的做了整体结构的设计。三重冗余DCS的结构是采用三套同样的设备并行连接，同时运行，三套设备将输出结果传输到表决系统，由表决系统判定，决定最后的输出结果，采用Modbus通信协议，传输信号采用RS-485双绞线电缆。然后，论文对三冗余DCS的I/O板卡进行了详细设计，给出了I/O板卡的整体结构图与各个单元的硬件电路图，并通过软件实现I/O板卡的三重化冗余。再然后进行了I/O板卡测试，测试结果表明设计的I/O板卡可以达到预期的三冗余效果，并且验证了三冗余在可靠性方面优于双冗余。最后，论文中详细描述了冗余控制方法是如何实现的:先从硬件方面描述整个系统如何实现三重化冗余，再从软件方面介绍软件三重冗余的思想，并综合描述整个三重冗余的实现，以及描述表决系统是如何判定最后结果输出的判定方法。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．2 研究现状

1．3 本论文的主要研究内容

第2章 用于核主泵三冗余DCS的I／O板卡设计

2．1 三冗余DCS系统

2．1．1 三冗余DCS系统结构

2．1．2 三冗余DCS系统主要特点

2．2 三冗余DCS的I／O板卡硬件设计

2．2．1 AI卡、AO卡、DI卡和DO卡特点

2．2．2 AI卡硬件设计

2．2．3 AO卡硬件设计

2．2．4 DI卡硬件设计

2．2．5 DO卡硬件设计

2．3 三冗余DCS的I／O卡软件设计

2．3．1 AI卡控制CPU软件设计

2．3．2 AI卡通信CPU软件设计

2．3．3 AO卡控制CPU软件设计

2．3．4 AO卡通信CPU软件设计

2．3．5 DI卡控制CPU软件设计

2．3．6 DI卡通信CPU软件设计

2．3．7 DO卡控制CPU软件设计

2．3．8 DO卡通信CPU软件设计

2．4 本章小结

第3章 三冗余DCS控制方法的实现

3．1 冗余控制介绍

3．1．1 冗余方式分类

3．2 三冗余DCS控制方法

3．2．1 三冗余控制介绍

3．2．2 三冗余控制方法

3．3 本章小结

第4章 三冗余DCS整体测试与可靠性分析

4．1 三冗余DCS的整体测试

4．1．1 电源三冗余检测

4．1．2 信号通道检测

4．1．3 通讯检测

4．1．4 网络检测

4．1．5 整机运行测试

4．2 可靠性分析

4．2．1 马尔科夫过程介绍

4．2．2 三冗余马尔科夫过程可靠性模型

4．3 本章小结

结论

参考文献

致谢

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