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SIS系统三重化与四重化的区别分析(从PLC角度分析).doc
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2022-10-20
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SIS 系统三重化与四重化的区别分析(从 PLC 角度分析)
常用安全 PLC 的结构和性能
【摘要】本文介绍了几种常见的安全 PLC 的结构和性能,然后对各种安全 PLC 的特性进行了归纳和总结.
【关键词】安全 PLC N 选 X 系统 三重冗余 四重冗余
Abstract : The article analyses several popular safety PLC’s architecture and
performance。 Finally, summarize their features。
Key word: Safety PLC XooN TMR QMR
近几十年来,多起工业事故发生的原因可以追溯到计算机系统的失效,引起了人员伤亡、设备
损坏和环境污染。这些信息也唤醒了国家和公众对减少危险、建立安全工业流程的意识。为此,IEC 制
定了新的安全国际标准:IEC 61508/ 61511,也已经由工业组织合作制定完成,我国的相关标准也即将
颁布。
为了帮助读者了解目前安全仪表系统(SIS)使用安全 PLC 实现电气/电子/可编程电子系统(E/E/PES)
功能的情况,就常见的几种安全系统结构进行探讨,希望能对今后的系统选择有所借鉴和参考。
1.PLC 是一个逻辑解算器
一个安全系统的逻辑解算器是一种特殊类型的 PLC,它具有独立的安全功能认证,但也有继电
器逻辑或者固态逻辑的运算能力.逻辑解算器从传感器读入信号,执行事先编制好的程序或者事先设计
好的功能,用于防止或者减轻潜在的安全隐患,然后通过发送信号到执行器或最终元件采取行动.
逻辑解算器的设计有很多种,来满足不同的市场需求、应用和任务。我们下面将就比较典型的
安全 PLC 的结构进行探讨。
2.安全 PLC 的体系结构
当你构建一个安全系统时,可以有很多方式来安排安全系统部件. 有些安排考虑的是对成功操作有
效性的最大化。(可靠性或可用性).有些安排考虑的是防止特殊失效的发生(失效安全,失效危险).
控制系统部件的不同安排可以从它们的体系结构中看出来。这节内容将介绍市场上几款常见的可编
程电子系统(PES)的体系结构,了解它们的安全特性,以及在安全和关键控制的应用。它们是已经在
实践中存在的多种结构的代表, 真正现场使用的系统就是这些结构的不同组合.
下面的内容将用 N 选 X (比如 2选 1) 的方式:XooN 来介绍系统。在每个类型中, X 代表需要执
行安全功能的通道数,而 N 代表整个可用的通道数。.
2.1.1oo1 单通道系统
单控制器带有单个逻辑解算器和单个 I/O 代表了一个最小化的系统,见下图 (图1)。这个系统没有
提供冗余,也没有失效模式保护。电子电路可以失效安全(输出断电,回路开路) 或者失效危险(输出
粘连或给电,短路)。这种安排方式是典型的非安全-常规 PLC 系统结构。
图1:1oo1 结构
安全 PLC 的输入和常规 PLC 的输入接法也有区别,常规 PLC 的输入通常接传感器的常开接点,
而安全 PLC 的输入通常接传感器的常闭接点,用于提高输入信号的快速性和可靠性。有些安全 PLC 输入
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