基于国产PLC的分布式I/O冗余方法研究
2021年电子技术应用第4期
刘雪飞1，苏师师2，蒯 亮1，韩庆敏1，王 帅1，吴云峰1
1.中国电子信息产业集团有限公司第六研究所，北京102209；2.中软信息系统工程有限公司，北京102209
摘要： 为了提高PLC控制系统中采集/输出环节的可靠性，分析了冗余系统设计原理，结合现场应用环境及实际需求，研究出一种基于国产PLC的分布式I/O冗余方法。针对采集数据类型分别介绍了数字量输入/出、模拟量输入/出冗余方案，该方法把运行过程中定期对自身诊断结果作为冗余的诊断依据，结合用户配置的冗余方案，提高采集/输出数据的准确率。经试验及现场某基地应用可知，该方法提高了PLC控制系统的可靠性，可确保PLC系统长期稳定、高效、安全地运行。
中图分类号： TN108；TP273
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200588
中文引用格式： 刘雪飞，苏师师，蒯亮，等. 基于国产PLC的分布式I/O冗余方法研究[J].电子技术应用，2021，47(4)：82-86.
英文引用格式： Liu Xuefei，Su Shishi，Kuai Liang，et al. Research on distributed I/O redundancy method based on domestic PLC[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(4)：82-86.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200588
中文引用格式： 刘雪飞，苏师师，蒯亮，等. 基于国产PLC的分布式I/O冗余方法研究[J].电子技术应用，2021，47(4)：82-86.
英文引用格式： Liu Xuefei，Su Shishi，Kuai Liang，et al. Research on distributed I/O redundancy method based on domestic PLC[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(4)：82-86.
Research on distributed I/O redundancy method based on domestic PLC
Liu Xuefei1，Su Shishi2，Kuai Liang1，Han Qingmin1，Wang Shuai1，Wu Yunfeng1
1.The 6th Research Institute of China Electronics Corporation，Beijing 102209，China； 2.CS＆S.Information System Engineering Co.，Ltd.，Beijing 102209，China
Abstract： In order to improve the reliability of the acquisition/output link in the PLC control system, the design principle of the redundant system is analyzed, combined with the field application environment and actual needs, a distributed I/O redundancy method based on domestic PLC is developed. The article introduces the digital input/output and analog input/output redundancy schemes respectively for the type of data collected. This method takes the self-diagnosis results of the self-diagnosis periodically during operation as the basis for redundant diagnosis, combined with the user-configured redundancy scheme to improve accuracy of collecting/outputting data. It can be known from experiments and on-site base application that this method improves the reliability of the PLC control system and can ensure that the PLC system operates stably, efficiently and safely for a long time.
Key words : programmable logic controller(PLC)；reliability；I/O redundancy；fault diagnosis
0 引言
可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)与分布式I/O协同工作[1]，广泛应用于石油、高铁、电力等工业环境下的自动化控制系统中[2]。国产超御PLC分布式I/O(EtherCAT从站)负责在现场准备编码器和执行器数据，使得数据可以通过EtherCAT总线发送至控制CPU。恶劣的环境、系统本身的干扰扰造成采集环节出现问题[3]，即使CPU进行何种冗余方式[4]，此时都无济于事，结果导致系统部分功能失效或引发控制系统故障等事故。目前提高可靠性的方案主要是通过CPU、核心设备双备份冗余技术[5-6]；应用硬件、软件抗干扰措施[7]，定期进行检测和维护；或者根据信号类型的不同选取“与”或“或”这种比较简单的I/O冗余模块间的冗余策略确保PLC控制系统安全可靠地运行[8-10]。上述冗余机制简单，但安全系数不高；模块间I/O冗余，当某一通道级故障发生时，整个模块采集数据不可信任，造成硬件资源的浪费；数据自身的不准确、采集模块的故障都将影响冗余机制本身的可靠性。
针对该情况，本文对控制系统基本结构充分了解熟悉、对主要硬件故障现象认真分析后[11-12]，综合运用各种故障处理方法，对冗余理论分析提出了基于国产PLC的分布式I/O冗余方法，通过提高现场数据的准确性，进而提高控制系统的健壮性，保障自动化系统运行通畅。
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作者信息：
刘雪飞1，苏师师2，蒯 亮1，韩庆敏1，王 帅1，吴云峰1
(1.中国电子信息产业集团有限公司第六研究所，北京102209；2.中软信息系统工程有限公司，北京102209)
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