[实用新型]PAS100控制系统的控制器和总线冗余构架

说明书

技术领域

本实用新型涉及分布式控制系统的冗余构架，具体涉及一种PAS100控制系统的控制器和总线冗余构架。

背景技术

PAS100控制系统是基于DCS构架设计的过程自动化控制系统，采用模块化设计思想和开放性的设计理念，使得该系统具备良好的开放性和扩展性，适用于石油、化工、冶金、轻工、能源和环保等行业的过程自动化控制。现有DCS系统（即集散型控制系统或分布式控制系统）采用多级分层结构，综合了常规仪表控制系统和计算机集中控制的优点，弥补了它们各自的不足，具备分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便等特点，其可靠性是DCS系统的关键指标。为了提高DCS系统的可靠性，因此需对DCS系统进行冗余设置。不同厂家的DCS系统的冗余位置、程度和具体实现方式都有所不同，常见的系统冗余实现方式是部件冗余。基于成本因素考虑和针对具体行业应用需求不同，不同厂家的部件冗余的实现级别和方式也有所不同，有的采用全部部件冗余，也有采用部分部件冗余的。从理论上来说，系统的冗余设计实现冗余的位置越多、冗余的程度越高，系统的安全性和可靠性就越好。但是从系统的设计和实现角度来说，也会增加了系统的复杂度、设计的难度和产品的成本，而高复杂度必然导致更多不可预见的问题，增加了一些潜在的风险。从经济角度考虑，过高的冗余度会大大增加系统的成本，甚至是一种浪费。如：目前控制系统的控制层与输入输出层间之间采用以太网和Modbus/TCP协议进行通信，技术难度相对大，成本高。因此目前急需开发一种设计合理的冗余架构，该冗余架构安全性和可靠性，且成本低。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种PAS100控制系统的控制器和总线冗余构架，该冗余构架合理，综合考虑PAS100控制系统的时效性、安全性、可靠性，且成本低，保证PAS100控制系统能正常运行。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种PAS100控制系统的控制器和总线冗余构架，包括PAS100控制系统的监控层、控制层和输入输出层，其特征在于：所述控制层设有至少一组互为冗余的主控制器和备用控制器，主控制器和备用控制器按1:1冗余，所述主控制器执行控制决策，实现与监控层和输入输出层的数据交互,所述备用控制器实时同步主控制器的程序和数据并监控主控制器的运行状态，所述控制器的主控制器和备用控制器通过通信网络与监控层进行网络通信，所述各输入输出模块组内设有多个IO模块以及通信模块，所述通信模块设有四个通信接口，其中两个通信接口用于实现对控制器的通信冗余，另外两个通信接口用于实现对输入输出模块组内IO模块的通信冗余，输入输出模块组的通信模块通过两条互为冗余的主通信总线和备用通信总线与控制层的控制器进行数据交互，形成总线冗余。

所述控制层的主控制器和备用控制器均由电源模块、CPU模块和公共底座构成，所述电源模块和CPU模块通过接插件固定于公共底座上，通过公共底座的底板实现互联，所述CPU模块设有通信网络接口和通信总线接口，主控制器和备用控制器之间通过CPU模块的通信网络接口进行数据交互，CPU模块的通信网络接口用于与监控层进行的通信；CPU模块的通信总线接口用于与输入输出层各输入输出模块组的通信模块进行数据交互。

所述主控制器的电源模块和CPU模块与备用控制器的电源模块和CPU模块相互独立。

所述主控制器和备用控制器的CPU模块均设有两个通信总线接口，两个通信总线接口均为RS485总线接口，所述控制层的主控制器和备用控制器分别通过两条互为冗余的RS485总线和Modbus通信协议与输入输出层的通信模块进行数据交互。

所述主控制器和备用控制器的CPU模块均设有两个用于与监控层连接的通信网络接口，所述控制层的主控制器和备用控制器分别通过两个互为冗余的主通信网络和备用通信网络与监控层进行网络通信。

所述两个用于与监控层连接的通信网络接口均为RJ45以太网接口，所述控制层的主控制器和备用控制器分别通过两个互为冗余的主以太网和备用以太网与监控层进行网络通信。

所述主控制器与备用控制器之间采用光纤进行连接，用于冗余控制器之间数据交互。

所述输入输出层设有最多八个输入输出模块组，所述各输入输出模块组内均设有最多八个IO模块和通信模块。

所述输入输出模块组的通信模块通过两条互为冗余的主通信总线和备用通信总线与输入输出模块组内的IO模块进行实时数据交互。