常見五種安全plc的冗余系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和安全性可靠性分析(參考版)
2025-07-02 13:23本頁(yè)面
【正文】 做為冗余，僅有一個(gè)測(cè)量值來(lái)考慮安全性和可用性是不夠的，還要考慮很多其他的因素。 下表描述了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)一個(gè)中央流程單元或控制器一旦失效發(fā)生所帶來(lái)的影響。在改變到新的應(yīng)用程序前，系統(tǒng)會(huì)執(zhí)行一個(gè)檢查，并且把值進(jìn)行拷貝，確保安全和正確地連續(xù)運(yùn)行。因?yàn)閮蓚€(gè)通道獨(dú)立運(yùn)行，可以工作于一個(gè)通道而不減少整個(gè)系統(tǒng)的安全功能。QMR 系統(tǒng)能夠象一個(gè)單通道安全系統(tǒng)一樣，在完整性 SIL3 等級(jí)下暢通無(wú)阻地運(yùn)行。 QMR 安全系統(tǒng)是第一個(gè)、并且目前是僅有的一個(gè)使用真正的雙容錯(cuò)結(jié)構(gòu)。只要失效不是來(lái)自系統(tǒng)的同一個(gè)部分，它可以具有在多個(gè)失效產(chǎn)生時(shí)，不丟失任何安全功能的能力。這種自動(dòng)檢測(cè)和診斷方法減少了整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)和測(cè)試的費(fèi)用。對(duì)于輸入和輸出，系統(tǒng)都具有回路監(jiān)視功能。這使得QMR安全系統(tǒng)比任何其他沒(méi)有使用自測(cè)試和自診斷的系統(tǒng)更加可靠，這其中包括2oo3或者2oo4系統(tǒng)。因此，當(dāng)使用軟件檢測(cè)硬件時(shí)，總是在誤動(dòng)作發(fā)生之前就可以發(fā)現(xiàn)它們。比起1oo2D或2oo3系統(tǒng)，感覺(jué) 2oo4D 的系統(tǒng)可能更安全而且更可靠，實(shí)際上它們?cè)谶\(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)所提供的可用性和安全完整性等級(jí)是一樣的。 四重化系統(tǒng)，無(wú)論如何，實(shí)際的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是基于雙重化的輸入和輸出的結(jié)構(gòu)變化而來(lái)的，四重的含義是指系統(tǒng)包括了四個(gè)處理器（每條腿上有兩個(gè)）。不像其他安全系統(tǒng)，有些1oo2D結(jié)構(gòu)的兩邊能夠安裝在不同機(jī)柜內(nèi)的不同機(jī)架上，使系統(tǒng)暴露于惡劣現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的可能性最小化，減少比如機(jī)柜溫度或者其他物理參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響。這種結(jié)構(gòu)的性能在安全可靠性和可用性兩方面，都要優(yōu)于常規(guī)的雙PLC和TMR系統(tǒng)。 1oo2D結(jié)構(gòu)減少了硬件的數(shù)量，特別是相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的TMR系統(tǒng)，同時(shí)提供了一個(gè)并行的帶有保護(hù)的輸出。在檢測(cè)到第一個(gè)關(guān)鍵失效時(shí)，系統(tǒng)會(huì)走向（降級(jí)）1oo1D 模式，但不停機(jī)。 1oo2D 結(jié)構(gòu)提供了最高級(jí)別的安全性和可用性?，F(xiàn)在，這種結(jié)構(gòu)取代了很多 2oo3 系統(tǒng)，因?yàn)樗档土讼到y(tǒng)成本，并且在安全性和可用性的性能相差無(wú)幾?；谠\斷和結(jié)合2oo2 的可用性與1oo2的安全性的執(zhí)行，它可以有效的進(jìn)行自我重新配置。圖5 表示了 1oo2D 的結(jié)構(gòu)。還有專為 TMR 應(yīng)用準(zhǔn)備的文件夾，TMR 系統(tǒng)軟件控制輸入表決、特殊的 TMR 存儲(chǔ)器映射、診斷信息、周期性自檢、和PLC子系統(tǒng)的其他操作特性。 保證一個(gè) TMR 系統(tǒng)可以正常運(yùn)行的另一個(gè)重要內(nèi)容是 TMR 軟件。每個(gè) CPU 執(zhí)行相同的應(yīng)用程序，處理輸入數(shù)據(jù)，然后建立新的輸出數(shù)據(jù)。每個(gè)CPU 接收了表決輸入數(shù)據(jù)以后，再執(zhí)行應(yīng)用程序。 每個(gè)輸入可以是一個(gè)傳感器、兩個(gè)傳感器或者三個(gè)傳感器，這取決于應(yīng)用的要求。每個(gè)CPU連接到同樣的輸入和輸出子系統(tǒng)。所以把這種系統(tǒng)稱為：兼顧了安全性和高可用性的系統(tǒng)。 如果這樣接的話，那就是純粹的安全接法，而不考慮容錯(cuò)問(wèn)題了。當(dāng)一條電路中有兩個(gè)輸出點(diǎn)斷開時(shí)，輸出負(fù)載將被斷電。輸出的結(jié)果取決于“多數(shù)”的意見。 每個(gè)控制器單元的輸出通道帶有兩個(gè)輸出點(diǎn)。這種帶有三個(gè)控制器單元的結(jié)構(gòu)提供了即有
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