PLC软冗余系统的研究与应用

论文摘要

本科研课题来源于延安天然气输配工程（二期）控制系统。由于天然气控制系统对系统可靠性的严格要求,控制系统的设计上采用了西门子软冗余的解决方案。虽然软冗余技术在工程上的应用已经相当广泛,但对其实现冗余的原理和实际性能指标尚缺乏足够的理论分析。本文的目的即在于在此方面进行深入的研究。文章首先介绍了软冗余系统的组成结构,并对西门子为实现S7-300/400的软冗余所提供的软冗余软件包进行了详尽的分析,掌握了软冗余软件包提供的功能块的工作过程,得出了实现软冗余的基本原理。在深入了解软冗余工作原理的基础上,本文对软冗余的两个重要性能指标主备切换时间和数据同步时间进行了研究。根据对主备切换过程和数据同步过程的分析,得出了主备切换时间和数据同步时间的计算公式,提出了改善这两个性能指标的方法,并结合可靠性理论对软冗余的可靠性进行了理论性分析。最后针对软冗余在延安天然气输配工程（二期）控制系统中的实际应用,分析了此系统的性能指标。本课题的完成为软冗余在工程中的应用提供了重要的理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题来源
• 1.2 冗余技术的国内外现状
• 1.2.1 冗余技术应用的意义
• 1.2.2 冗余技术的发展
• 1.3 本文研究内容
• 第二章 西门子PLC 软冗余系统的工作原理
• 2.1 系统的体系结构
• 2.2 软冗余系统的实现原理
• 2.3 西门子软冗余包的功能
• 2.3.1 软冗余包的组成
• 2.3.2 软冗余包的功能模块
• 2.3.2.1 初始化功能块FC100
• 2.3.2.2 数据同步功能块F8101
• 2.3.2.3 发送和接收数据功能块F8103
• 2.3.2.4 诊断功能块FC102
• 2.4 本章小结
• 第三章 西门子PLC 软冗余系统的性能分析
• 3.1 软冗余系统的性能概述
• 3.2 数据同步
• 3.2.1 数据同步时间
• 3.2.2 系统发生故障时的数据同步过程
• 3.2.3 数据同步时间的重要性
• 3.3 主备切换时间分析
• 3.3.1 主备切换的条件
• 3.3.2 主备切换时间的分析
• 3.4 提高PLC 软冗余系统可靠性的方法
• 3.4.1 硬件可靠性技术
• 3.4.2 软件可靠性技术
• 3.5 本章小结
• 第四章 冗余控制系统的可靠性
• 4.1 可靠性的基本概念及分析方法
• 4.1.1 可靠性的基本概念
• 4.1.2 可靠性的分析方法
• 4.2 冗余系统的可靠性分析
• 4.2.1 并联冗余系统的可靠性
• 4.2.1.1 单个并联冗余系统的可靠性
• 4.2.1.2 并-串冗余系统的可靠性
• 4.2.1.3 串-并联冗余系统的可靠性
• 4.2.2 备用系统的可靠性
• 4.2.3 表决系统的可靠性
• 4.3 西门子软冗余系统的可靠性
• 4.4 本章小结
• 第五章 西门子PLC 软冗余系统的应用
• 5.1 软冗余系统的应用范围
• 5.2 软冗余系统应用实例
• 5.2.1 软冗余系统硬件组成
• 5.2.2 软冗余系统软件编程
• 5.2.3 本系统性能分析
• 5.2.4 现场调试
• 第六章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间的研究成果