供電聯(lián)鎖裝置是供電系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障,如何提高該裝置的可靠性對(duì)長(zhǎng)期保證供電網(wǎng)絡(luò)的安全性和穩(wěn)定性以及提高供電系統(tǒng)的生命力有著重要意義。文章介紹了基于西門子S7-300軟冗余系統(tǒng)的供電聯(lián)鎖裝置的軟、硬件構(gòu)成以及實(shí)現(xiàn)辦法。通過(guò)對(duì)軟冗余系統(tǒng)工作原理的認(rèn)識(shí),分析主備系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步時(shí)間及故障切換時(shí)間。采用馬爾科夫方法對(duì)冗余系統(tǒng)的系統(tǒng)可靠性進(jìn)行分析,得出軟冗余技術(shù)對(duì)供電聯(lián)鎖裝置的可靠性具有較大的提高效果。 

【文章來(lái)源】：船舶工程. 2020,42(S1)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

主備系統(tǒng)程序流程圖圖2中數(shù)據(jù)同步就是主系統(tǒng)把需要同步的數(shù)據(jù)發(fā)

南低辰峁拱?ㄈ砑?糠趾陀布?糠幀Ｆ?中Siemens軟冗余系統(tǒng)的軟件包括一套編程軟件以及軟冗余軟件包。硬件部分包括2套PLC控制器及I/O模塊，可以是S7-300或S7-400系統(tǒng)。以及3條通訊鏈路，主CPU與從站的通訊鏈路（PROFIBUS1）、備用CPU與從站的通訊鏈路（PROFIBUS2）、主CPU與備用CPU的數(shù)據(jù)同步鏈路（MPI、PROFIBUS或者Ethernet）。為實(shí)現(xiàn)設(shè)備自身功能以及軟冗余功能還需要若干個(gè)ET200M從站，每個(gè)從站包括2個(gè)IM153-2接口模塊以及相應(yīng)的I/O模塊。圖1給出了軟冗余系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。軟冗余系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)主機(jī)架電源、背板總線、PLC處理器、PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線以及通訊接口模塊IM153-2的冗余。在軟冗余系統(tǒng)進(jìn)行工作時(shí)，A、B控制系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，由主系統(tǒng)的PLC掌握對(duì)ET200M從站中的I/O控制權(quán)。A、B系統(tǒng)中的PLC程序由非冗余（non-duplicated）、用戶程序段和冗余（RedundantBackup）用戶程序段組成，主系統(tǒng)PLC執(zhí)行全部的用戶程序，備用系統(tǒng)PLC只執(zhí)行非冗余用戶程序段，而跳過(guò)冗余用戶程序段。主備系統(tǒng)程序流程圖如圖2所示。圖1軟冗余系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖2主備系統(tǒng)程序流程圖圖2中數(shù)據(jù)同步就是主系統(tǒng)把需要同步的數(shù)據(jù)發(fā)送到備用系統(tǒng)的過(guò)程。需要同步的數(shù)據(jù)包括：一個(gè)過(guò)程映象區(qū)，IEC定時(shí)器區(qū)、IEC計(jì)數(shù)器區(qū)、M數(shù)據(jù)區(qū)以及數(shù)據(jù)塊區(qū)。這些區(qū)域需要用戶在OB100中調(diào)用功能塊FC100對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化而確定。數(shù)據(jù)同步時(shí)間指的是數(shù)據(jù)同步所需要的時(shí)間，這取決于同步的數(shù)據(jù)量和同步的網(wǎng)絡(luò)方式。表1給出了S7-300/400中采用不同的同?

集成的DP口，采用1.5Mbaud的總線傳輸速率時(shí)當(dāng)有4個(gè)從站的情況，切換時(shí)間為25ms。2軟冗余技術(shù)在供電聯(lián)鎖裝置中的應(yīng)用2.1系統(tǒng)硬件組成船舶供電聯(lián)鎖裝置對(duì)控制系統(tǒng)的可靠性有較高的要求，船舶供電是不間斷運(yùn)行的則供電聯(lián)鎖裝置也要具備高可靠性的特點(diǎn)，裝置采用西門子軟冗余技術(shù)確保其穩(wěn)定運(yùn)行。聯(lián)鎖裝置主要通過(guò)采集各開關(guān)斷路器狀態(tài)通過(guò)主控制邏輯分析進(jìn)而輸出聯(lián)鎖以及分?jǐn)嘈盘?hào)。主要用到的是西門子的數(shù)字量輸入輸出模塊。為實(shí)現(xiàn)冗余將這些模塊安裝到3個(gè)ET200M遠(yuǎn)程從站上。組成如圖3所示的軟冗余控制系統(tǒng)硬件組成。圖3軟冗余控制系統(tǒng)硬件組成由圖3可知主備系統(tǒng)通過(guò)CP模塊實(shí)現(xiàn)PROFIBUS總線上的數(shù)據(jù)同步。通過(guò)S7-300上的DP口以及IM153-2實(shí)現(xiàn)與從站的通訊。為實(shí)現(xiàn)軟冗余功能還需要配置有源總線導(dǎo)軌、PROFIBUS總線接頭等設(shè)備。2.2系統(tǒng)軟件編程軟冗余的系統(tǒng)編程主要涉及到硬件組態(tài)和冗余程序。硬件組態(tài)就是根據(jù)實(shí)際的硬件和網(wǎng)絡(luò)連接方式在組態(tài)界面中進(jìn)行配置。由圖3中軟冗余控制系統(tǒng)硬件組成可知，冗余系統(tǒng)包括主站和備站，對(duì)這兩套分系統(tǒng)的組態(tài)基本上是相同的。主、備站的軟件組態(tài)如圖4以及圖5所示。圖4供電聯(lián)鎖軟件主站組態(tài)圖5供電聯(lián)鎖軟件備站組態(tài)在通信鏈路的組態(tài)中，除了對(duì)主從設(shè)備之間通訊的組態(tài)配置，還需要組態(tài)主備系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步鏈路。該型聯(lián)鎖裝置采用PROFIBUS總線實(shí)現(xiàn)。值得注意的是主備系統(tǒng)中PROFIBUS總線上所有設(shè)備的地址是一致的，該聯(lián)鎖裝置PLC的DP地址為2，三個(gè)從站的DP地址分別是4、5、6。每個(gè)從站中兩個(gè)IM153-2的地址也要保持一

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]在某天然氣輸配控制系統(tǒng)中軟冗余技術(shù)的研發(fā)[D]. 許珊.河北工業(yè)大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3565361