[实用新型]用于DCS系统的三重冗余开关量输出模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种开关量输出模块，特别地，涉及一种用于DCS系统的三重冗余开关量输出模块。

背景技术

目前，DCS系统已被广泛应用于电力、石油、化工、钢铁、造纸、水泥、脱硫、除尘、水处理等自动化控制领域中，它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。

在工业现场，常见的DCS系统普遍采用双重冗余的方式进行数据的冗余。双重冗余的缺点在于：当一个模块发生故障时，很可能出现一个模块发出“1”指令，另一个模块发出“0”指令的情况，这使得仲裁电路难以判断，往往只能采用高选或者低选方式进行数据输出。这就意味着双重冗余中只要有一个模块发生故障，数据输出就很可能是不正常的。因此，随着DCS系统应用的不断深入，双重冗余的缺点日益突出，难以适应对数据输出的可靠性要求。

另外，对于DCS系统中的输出结果，一般都采用一级的回校系统，即简单的单卡输出回校，具体结构如图4所示。然而，这样的回校通常难以判断系统故障是继电器损坏、电缆老化或者掉落、还是模块本身错误，导致操作人员无法根据系统运行状态及时的纠错，还需中断过程进行专门纠错。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于DCS系统的三重冗余开关量输出模块，其通过三重冗余的结构设计，有效的提高了开关量输出模块的数据准确度，保证了生产过程安全稳定的运行。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于DCS系统的三重冗余开关量输出模块，包括三个相同的输出模块，其中，所述输出模块包括：微处理器，用于与所述FPGA相连；FPGA，用于与三个独立的控制器分别相连；以及若干开关量输出接口，用于与所述FPGA相连，并输出至端子模块；其中，所述FPGA与每个开关量输出接口之间均连接有光耦。

上述的用于DCS系统的三重冗余开关量输出模块，其中，所述微处理器为32位ARM7的LPC2212。

上述的用于DCS系统的三重冗余开关量输出模块，其中，所述FPGA为XC3S250E。

上述的用于DCS系统的三重冗余开关量输出模块，其中，所述开关量输出接口的个数为16个。

上述的用于DCS系统的三重冗余开关量输出模块，其中，所述微处理器采用磁介质隔离芯片。

上述的用于DCS系统的三重冗余开关量输出模块，其中，所述FPGA上设置有5个串口。

上述的用于DCS系统的三重冗余开关量输出模块，其中，所述光耦与所述开关量输出接口之间还设置有放大器。

进一步地，上述的用于DCS系统的三重冗余开关量输出模块，其中，对于每个开关量输出接口，所述FPGA通过所述光耦连接到所述放大器的输出端，并通过所述光耦与所述端子模块相连。

上述的用于DCS系统的三重冗余开关量输出模块，其中，所述三重冗余开关量输出模块还包括看门狗电路，其与所述微处理器相连。

因此，本实用新型的一种用于DCS系统的三重冗余开关量输出模块通过三重冗余的结构设计，有效的提高了DCS系统的容错能力，使之可以自动识别并排除故障元件，并且在继续完成指定任务的同时，对故障元件进行在线修复而不中断系统操作，从而满足工业现场的各种高级的复杂控制的需求，保证了生产过程的安全稳定运行。

附图说明

图1是本实用新型的用于DCS系统的三重冗余开关量输出模块的框架示意图；

图2是本实用新型的用于DCS系统的三重冗余开关量输出模块中模块冗余的示意图；

图3是本实用新型的用于DCS系统的三重冗余开关量输出模块中通讯冗余的流程图；

图4是现有技术中开关量输出的一级的回校系统的框架示意图；

图5是本实用新型中开关量输出的两级回校系统的框架示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

本实用新型的用于DCS系统的三重冗余开关量输出模块是T3000 DCS系统的系统模块之一，其通过三重冗余化的结构与系统配合连接，实现与系统的三个独立的控制器通讯，并将三个控制器的数据进行输出表决，得出表决结果后再进行开关量的输出，从而极大的提高了整个DCS系统的容错能力。