——微机调节器软件设计
三、冗余系统的硬件结构
电源部分 对于冗余系统的调速器系统，电源部分要求更
加严格。一般采用对各套调节器、传感器、测频模 块分别供电。保证各套电源之间相互影响。
——微机调节器软件设计
三、冗余系统的硬件结构
• 可编程控制器冗余 要求PLC硬件支持热备，或者可以通过通讯方
式方便、迅速的交换数据。 调节器具有完全独立的CPU、I/0通道。
记：∏MA(X)=FA·DIA·DOA·AIA·AOA·CA
则 ∏MA(X)=1，表示微机调节器A中各模块工作正常。 ∏MA(X)=0，表示微机调节器A中至少有一个模块工作不正常。
记：∏MB(X)=FB·DIB·DOB·AIB·AOB·CB
则 ∏MB(X)=1，表示微机调节器A中各模块工作正常。 ∏MB(X)=0，表示微机调节器A中至少有一个模块工作不正常。
四、冗余系统的软件设计
1. 可编程控制器软件 2. PLC调速器程序
——微机调节器软件设计
可编程控制器的编程软件
• 三菱公司PLC的编程环境 GX Developer 8.0 • 施耐德公司PLC的编程环境 PL74.5
——微机调节器软件设计
PLC调速器程序
PLC程序与一般调速器不同的地方： • 数据交换
二、冗余系统的组成原理
F模块（FA、FB）：
频率测量模块
DI模块（ DIA、 DIB）：
开关量输入模块
DO模块（ DOA、 DOB）：
开关量输出模块
AI模块（AIA、AIB）：
模拟量输入模块
AO模块（AOA、AOB）：
模拟量输出模块
C模块（CA、CB）：
通讯模块
基本定义: 将单个微机调节器A和B划分成6类功能模块，如上图所示，下标A和B分别表示
MA(X)∪MB(X)∣X=F.DI.DO.AI.AO=1，表示调节器A和B中的故障模块不相同。
—— 微机调速器的硬件分析
二、冗余系统的组成原理
微机调节器A、B间切换条件： 当∏MA(X)=1、∏MB(X)=1时，可在调节器A和调节器B间进行人为切换，
使其中任一机为主机，另一机为辅机。 调节器A为主机时，若∏MA(X)=1、∏MB(X)=0时，表明调机器A中各模
∏MA(X)=0、∏MB(X)=0、MA(X)∪MB(X)∣X=F.DI.DO.AI.AO=1、
CA·CB=1，则微机调节器A为主机，两机正常模块交叉构成正常结构的调 节器。
∏MA(X)=0、∏MB(X)=0、MA(X)∪MB(X)∣X=F.DI.DO.AI.AO=0，则无
法交叉构成正常结构的调节器，报警。
控制自动化设备的MODBUS系列通讯协议的派生产品。显 而易见，它覆盖了使用TCP/IP协议的 “Internet”环境中 MODBUS报文的用途。
——微机调节器软件设计
三、冗余系统的硬件结构
基于MODUBS的TCP/IP
目前中国已把Modbus TCP作为工业网络标准之一，用户可免费获得协议 及样板程序，可在Unix、Linux、Windows下运行，不需要专门驱动程序。在 国外，Modbus TCP被国际半导体业SEMI定为网络标准，国际水处理、电力系 统也把它作为应用的事实标准，还有越来越多行业作为标准来用；
——微机调节器软件设计
三、冗余系统的硬件结构
• 传感器冗余
对于重要的传感器全部采用两套或者三套，同 时进入调速器的输入通道。
如：导叶、桨叶位移信号； 频率信号； 重要开关量信号；
——微机调节器软件设计
三、冗余系统的硬件结构
• 人机界面 可以同时采集冗余系统中各套调节器中的数据。
—— 微机调速器的硬件分析
块正常，调机器B中至少有一个模块不正常，此时将无法由调机器A切换到调节 器B。反之亦然。
若∏MA(X)=0、∏MB(X)=1，则系统自动切换到调节器B工作。
—— 微机调速器的硬件分析
二、冗余系统的组成原理
微机调节器A和B交叉构成一套新的正常调速器：
微机调节器A和微机调节器B间通过MB+网实现实时交换数据，使两者数 据共享，并完全一致。因此，只有当微机调节器A和B之间通讯正常时才可以实 现交叉冗余系统，即CA·CB=1。若CA·CB=0，则只能成为独立双机的冗余结构。
三、冗余系统的硬件结构
1. 电源冗余 2. 可编程控制器冗余 3. 传感器冗余 4. 人机界面 5. 通讯
——微机调节器软件设计
三、冗余系统的硬件结构
——微机调节器软件设计
三、冗余系统的硬件结构
• 调速器由双微机调节器A和B为控制器的自动调节 通道和通过电气手动装置/机械液压自复中机构构 成的手动控制通道组成。
触摸式图形显示操作终端
工 控 机 监 控 系 统 界 面
—— 微机调速器的硬件分析
触摸式图形显示操作终端
工 控 机 监 控 系 统 界 面
—— 微机调速器的硬件分析
触摸式图形显示操作终端
工 控 机 监 控 系 统 界 面
—— 微机调速器的硬件分析
触摸式图形显示操作终端
工 控 机 监 控 系 统 界 面
—— 微机调速器的硬件分析
触摸式图形显示操作终端
工 控 机 监 控 系 统 界 面
——微机调节器软件设计
三、冗余系统的硬件结构
• 通讯协议 CC-LINK MB+网 基于MODUBS的TCP/IP
——微机调节器软件设计
三、冗余系统的硬件结构
• 通讯协议 CC-LINK CC-Link是Control & Communication Link的简称，是一种可以同时高速处理控制和信息 数据的现场网络系统，可以提供高效、一体化的工 厂和过程自动化控制。
一、冗余系统的基本概念
独立的双微机调机器冗余控制结构的基本特征： ✓ 全冗余双微机调节器：CPU、输入模块、输出模块、
传感器、测频单元、电源均为冗余结构； ✓ 微机调节器自主调节主通道采用两个独立的微机调
节器A和B，通过现场总线实现双机状态和数据一致； ✓ 当微机调节器A或B之一出现故障时，可发出故障信
号并自动、无扰动的切换到另一台正常工作，可以 在线更换模块或者检修；
一、冗余系统的基本概念
多机交叉冗余容错控制结构的基本特征： ✓ 在双微机调节器的硬件基础上，不增加额外
的硬件，用通信和软件构成交叉冗余控制结 构，具有更强的容错能力。 ✓ 当多微机调节器均出现部分模块故障时，这 种交叉冗余控制结构可以容忍各个单机的不 同名模块故障，交叉构成新的、正常的调节 器，使调速器可以正常的工作。
MB＋网上的节点均为对等逻辑关系，通过获得令 牌来传递网络信息。网络中的每一个节点均分配有一个惟一 的地址，一个节点拥有令牌就可以与所选的目标进行信息传 递，或与网络上所有节点交换信息。
MB+网
——微机调节器软件设计
三、冗余系统的硬件结构
——微机调节器软件设计
三、冗余系统的硬件结构
基于MODUBS的TCP/IP MODBUS TCP/IP是简单的、中立厂商的用于管理和
主用调节器通过现场总线读取非主用调节器数据。 • 表决系统
双机冗余系统主用调节器中的两组数据，选择 无故障的一组。
三机冗余系统中主用调节器中数据选取。 例如：导叶开度反馈、频率 • 主从切换 判断大故障，无法构成交叉冗余容错系统时，由 主用调节器切换到非主用的无故障调节器。
感谢各位领导、专家
武汉事达电气股份有限公司 2008.10
微机调节器A 和B。 记模块变量为My(X)，下标Y表示A或B调节器，X表示6种模块类型F、DI、DO、
AI、AO、C。
—— 微机调速器的硬件分析
二、冗余系统的组成原理
若记My(X) =1为正常， My(X) =0为故障，则FA=1则表示微机调节器A的频 率测量模块正常；FA=0表示微机调节器A的频率测量模块故障。
• 自动调节通道为各自独立的CPU、I/O通道、测频、 导叶反馈和电源的双微机调节器A和B比例伺服阀。
• 自动调节通道的双微机调节器A和B之间通过现场 总线进行实时数据交换。现场总线保证自动调节通 道/电气手动控制系统之间的无扰动切换。
——微机调节器软件设计
三、冗余系统的硬件结构
• 自动通道故障时，主配压阀复中，可靠地实现自动 工况到电气手动工况的无扰动切换。
——微机调节器软件设计
三、冗余系统的硬件结构
• 通讯协议 CC-LINK
——微机调节器软件设计
三、冗余系统的硬件结构
MB+网 MB＋网是ModBusPlus网络的简称，它是一种高速现
场总线网络，允许计算机、可编程控制器PLC和其他数据源 以对等式令牌循环方式进行通信，其电气特性为RS485，适 用于工业控制领域。MB＋网具有高速、对等通信、结构简 单、安装费用低等特点；其通信速度为1MBPs，通信介质为 双绞线或同轴电、冗余系统的硬件结构
• 电源部分
一般微机调节器一般是由交流电源和直流电源 同时供电的。要求交流电源的额定频率为50Hz （出口产品可能为60Hz）、额定电压为220V （出口产品可能为110V）、电源容量应满足各种 工况和环境条件的要求。要求直流电源的额定电压 为220V（有的电站直流额定电压为110V）、电 源容量应满足各种工况和环境条件的要求。
• 电气手动装置工作原理是微机调节器A和B跟踪接 力器实际开度度，以实现电气手动到自动的无扰动 切换。
——微机调节器软件设计
三、冗余系统的硬件结构
各种方式之间可以实现无扰动的切换，包括： • 自动通道调节器A和B之间切换； • 现地、远方操作开关切换； • 调节器A和B故障自动切换。 • 自动通道、电气手动之间的切换
微机调节器A为主机，如出现∏MA(X)=0、∏MB(X)=0，但
MA(X)∪MB(X)∣X=F.DI.DO.AI.AO=1，则可以由微机调机器A和B中的正常模块