SIS系统三重化与四重化的区别分析(从PLC角度分析)

SIS系统三重化与四重化的区别分析(从PLC角度分析)
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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)。

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。

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