冗余技能是计算机体系牢靠性规划中常选用的一种技能，是进步计算机体系牢靠性的最有用办法之一。为了到达高牢靠性和低失功率相统一的目的，咱们通常会在操控体系的规划和运用中选用冗余技能。合理的冗余规划将大大进步体系的牢靠性，可是一起也添加了体系的复杂度和规划的难度，运用冗余装备的体系还添加了用户出资。因而，怎么合理而有用的进行操控体系冗余规划，是值得研讨的课题。

冗余技能概要

冗余技能就是添加剩余的设备，以确保体系愈加牢靠、安全地工作。冗余的分类办法多种多样，依照在体系中所在的方位，冗余可分为元件级、部件级和体系级；依照冗余的程度可分为1:1冗余、1:2冗余、1:n冗余等多种。在当时元器件牢靠性不断进步的情况下，和其它办法的冗余办法比较，1:1的部件级热冗余是一种有用而又相对简略、装备灵活的冗余技能完结办法，如I/O卡件冗余、电源冗余、主操控器冗余等。因而，现在国内外干流的进程操控体系中大多选用了这种办法。当然，在某些部分规划中也有选用元件级或多种冗余办法组合的成功典范。

操控体系冗余规划的目的

体系运转不受部分毛病的影响，并且毛病部件的维护对整个体系的功用完结没有影响，并能够完结在线维护，使毛病部件得到及时的修正。冗余规划会添加体系规划的难度，冗余装备会添加用户体系的出资，但这种出资换来了体系的牢靠性，它进步了整个用户体系的均匀无毛病时刻（MTBF），缩短了均匀毛病修正时刻（MTTR），因而，运用在重要场合的操控体系，冗余是十分必要的

所谓冗余供电，也就是备用电源。最简略的计划是备用电源经过一个二极管与电路电源相连，平常，电路电源电压略高于备用电压电压减去二极管压降的电压，二极管截止，备用电源不工作；当主电源毛病不能正常供电时，备用电源自动投入。

天津军粮城发电厂于 1960 年开工兴建，一、二期工程别离建造 2 台 50MW 机组，于 70 时代初期建成投产；三、四期工程别离建造 2 台 200MW 机组，于 1993 年悉数投产运转。二期两台 50MW 机组已于 2004 完结供热改造，一期两台 50MW 机组已于 2005 年完结循环流化床供热改造。现在全厂共 8 台机组，装机容量 1000MW，其间供热机组 200MW，纯凝机组800MW。其间三四期四台 200MW 机组现已悉数改造为 DCS 操控，其 DCS 体系选用国电智深 GD99 涣散操控体系，上位组态软件选用国内自主开发的 GD99 组态软件，操控器选用Modicon 昆腾系列 534 操控器及 I/O 模板。

DCS 体系的网络结构

D CS 网络体系简介我厂 DCS 体系有以下部分组成：

NPU1A、NPU1B 为互为主备的 MODICON 操控器数据交换服务器，机组运转期间肯定禁止一起将其退出运转；NPU2A、NPU2B 为互为主备的龙源巡测数据交换服务器，它担任搜集很多的现场监督数据；HIS 为前史站，它担任前史记录及报警的搜集保存；CS 为计算站，它担任 DEH 体系、巡测站与 DCS 体系网络数据交换； OPR1-OPR6 为操作员站，是操作员监督和操作的渠道；MIS为 MIS 站，担任与厂级的 MIS 网进行数据通讯。它们别离经过各自的双网卡衔接在两台 HUB 上，组成实际的冗余 100M 星型以太网。NPU1A/1B 选用 MB+网络与下位的操控器进行衔接通讯。操控器与 I/O 模件之间经过同轴电缆和 T 型头衔接成全体的操控体系。

DCS 体系网络示意图

我厂 DCS 体系共有五对操控器：CCS 操控器、EMCS 操控器、SCS 操控器、DAS 操控器，QS 汽水操控器。它们别离担任操控相关的设备，一切操控器依照下图衔接在 MB+网络上，然后组成了完好的 DCS 网络操控体系。如下图图 1 所示：本图以一对 CCS 操控器为例进行说明。

DCS 模件电源改造背景

I/O 模件电源毛病任何一种电子器件其发生毛病的概率是客观存在的，我厂就从前发生过由于 DCS 模板电源 CPS 卡件损坏，导致该行一切模件电源丢掉，一切数据回零，形成 DCS 体系调节失控，给部分和公司形成必定的经济损失和恶劣影响。

人为误操作概率较高选用单电源供电，一旦工作人员误碰或误动了该电源模板 CPS 的电源开关，或许该电源模板的上口电源失电，其形成的结果也是相同严峻的。

I/O 信号模板冗余装备完结困难

首要 I/O 模板冗余装备本钱贵重，从出资方和 DCS 厂家本钱压力都很大，然后要完结 I/O 模板的冗余装备极为困难。其次，依照体系要求及规划常规，只对及其重要的信号如汽包水位、炉膛负压、汽机转速等信号选用冗余或三重装备；对一般重要信号冗余装备需求添加很多测点及取样，并需求提早与规划院及基建单位联络断定，延伸工期并添加很多本钱。最终，如果是老机组改造，难度会更大，如：是否留有合理的取样方位、是否有满意的备用通道、添加很多检修费用等等，所以几乎是不可能完结的。

体系未到达真实冗余装备的要求

由图 1 能够看出：咱们的 DCS 操控体系从操作员站、网络交换机、数据服务器及操控器都是冗余装备的，即主备设备的电源均来自对应的主备 UPS 电源。而在 I/O 模件层面上，仅有左侧的 CPS114 单电源卡，未到达冗余装备。这样使体系的安全性和安稳牢靠性不契合火力发电操控体系安全性点评体系的要求，这是体系原规划的缺少和漏洞。

归纳以上几点，咱们从体系要求和安全牢靠性方面动身，有必要对现有体系进行改造。

改造办法

前期预备

咱们查阅了很多相关材料，并积极同 DCS 厂家进行了交流，即咱们现有的 CPS114 电源模板，不具备冗余功用，因而必须更换为具有冗余才能的 CPS124 模板。经过理论证明， I/O 模件双电源改造具有可行性，并且替换下来的 CPS114 电源模板能够作为 DCS 体系的备品备件持续运用，契合当时建造节能型社会的要求。

详细完结

在各级领导的大力支持下，咱们运用机组停运时机，对该体系依照要求进行了改造。行将 I/O 结构原有的 CPS114 电源模板拆下，然后在 I/O 结构的榜首槽及 16 槽别离插上冗余电源模板 CPS124。每块电源模板的输入电源别离来自主备 UPS 电源。改造后的 I/O 结构简图如下图 2 所示：

从图 a 中能够看出， 如果在任一电流条件下， 导 线的损坏时刻都大于熔断丝的最大动作时刻， 咱们 就能够说，该熔断丝具有对该导线的维护才能。 一 般情况下， 导线线径以满意要求的最小线径为宜。

线束发热有以下联系

由（5）式可知线束的发热率与线束的横截面积（线径）成反比，为确保不烧线，电流越大，线径越大。依据各种规格熔断丝与各种规格导线的特性曲线，依据经历，熔断丝与其所维护的导线之间有如表 2、表 3 所示的对应联系。

改造效果

改造结束后，咱们进行了模板电源切换实验和体系的抗电磁干扰实验；任何一块电源模板的电源停电，该结构一切 I/O 模件状况正常且无扰动，操作员画面数据安稳无跳变。用对讲机间隔操控机柜 1 米左右进行通话，该机柜一切 I/O 模件状况正常且无扰动，操作员画面数据安稳无跳变，说明咱们的改造没有改动原体系规划的体系抗干扰功能。然后完结了真实意义上的具有无扰切换才能的 I/O 模件冗余电源体系，替换下的 CPS114 模板能够持续充任备件，咱们以最小的出资完结了安全和效益的最大化。经过这次改造消除了设备危险，大大进步了现有 DCS 体系的安稳牢靠性。改造后体系运转安稳牢靠，至今未发生由于模件电源毛病导致的 DCS 体系事端。

整体而言，对熔断器选用方面缺少专业规划人员，且大多数电器规划人员对熔断器运用常识的了解程度不行，选型未能完结预订的维护要求，导致规划出来的熔断器很难满意运用要求，形成各种电器火灾频发。