系统的可靠性冗余分配最优配置问题

系统可靠性冗余分配最优配置问题

随着科技的不断进步，人们对系统整体可靠性优化设计的要求越来越高。为了改进一个给定基本系统的可靠性，设计工程师一般有两种选择：①增强单个元件的可靠度，如加大科研成本的投入，研制出可靠度更高的元件；②对不同阶段提供冗余，即对系统的同一阶段分配多个相同的元件（相当于备用元件），当其中一个元件发生故障时，其他新的元件可以代替故障元件进行工作，以减少故障时间。而实验证明，当单个元件可靠度达到某个水平后，要想再继续增加单个元件的可靠度，其成本将呈指数增长。因此，若提高元件可靠度至某个水平之后还希望继续提升，则只能对系统进行冗余。即对系统的每个阶段进行重复配置元件,当系统发生故障时,冗余配置的部件介入并承担故障元件的工作,由此减少系统的故障时间。

当对系统各阶段进行冗余配置时，系统资源也会随着每个阶段冗余度的增加带来更多消耗。即随着冗余度的增加，整个系统的成本、体积、重量、可靠度也都会有所增加。一个系统所追求的最优配置是成本、体积、重量的尽可能小，可靠度的尽可能大，但一般情况下各项目标不能同时达到最优的，这时可靠性设计者就需要在这几个目标中进行权衡。

如下图所示，该系统是一个四阶串联的燃气轮机的超速监测系统原理图，k 1、k 2、k 3、k 4分别为待分配冗余的四个阶段，同一个阶段安装的元件是相同的。要对该系统进行可靠性冗余分配设计，即是在满足系统的约束条件下，通过建立模型给出一种方法来确定k 1、k 2、k 3、k 4这四个阶段元件的冗余分配数量x j 以及各阶段元件的可靠度r j ，使得系统可靠度尽可能的大，总成本、总体积、总重量尽可能的小。

工程中，该系统的总体积可表示为V=∑v j n j=1x j 2，v j 为第j 级每个元件的重

量和体积的乘积；总重量W=∑w j n j=1x j exp?

(x j /4)，w j 为第j 级每个元件的重量；总成本C=∑αj /λj βj

n j=1[x j +exp?

(x j /4)]，λj 为常数，表示第j 级元件的故障率，假

设第j 单元元件发生的故障时间服从指数分布，其平均寿命均值为1/λj 。αj ,βj 也为常量，代表第j 级元件的物理特性，exp?(x j /4)为占相互连接硬件的比例；总可

靠度R s =∏[1?(1?r

j )x j ]n j=1。

假设1,该系统要求各阶段分配的冗余数量x j 为1-10之间的整数（包括1和10），元件的可靠度r j 为0.5到1?10?6之间的实数，系统的总体积的上限为250，系统的总重量上限为500，系统的总成本上限为400，系统的总可靠度下限为0.75。 相关设计参数值如下：

j 105×αj βj v j w j 1 1.0 1.5 1 6 2 2.3 1.5 2 6 3 0.3 1.5 3 8 4

2.3

1.5

2

7

1/λj 平均寿命为1000h

问题一：在假设1的条件下，建立系统可靠性冗余分配最优配置模型，确定出每个阶段的冗余分配数量x j 和每个阶段的元件可靠度r j 的最优设计方案（可称为可靠性前沿面）。

问题二：实际中，由于随机扰动的存在，如天气因素对系统工作的影响等。

系统的可靠性往往达不到问题一中计算出来的值，请在问题一的基础上考虑随机扰动项，给出一个评价可靠性冗余分配效率的方法，并给出实际中系统可达到的可靠性最优分配方案。

问题三：当系统的总体积上限为200，系统的总重量上限为400，系统的总成本上限为500，可靠度下限为0.7.你的结果会有什么变化？即对模型进行灵敏度分析，给出分析结果。

AB冗余配置操作步骤(自编)

AB PLC冗余系统刷机攻略 1.安装20.01编程软件（默认操作即可） 2.参照文档将RSlink 授权成GATE WAY 版本 3.设置节点数：将IO机架的CN2R模块拨成01 02。。。（有几个机架拨到几）将两个CPU 机架上的CN2R模块拨成N+1（N为IO机架的数量），一般原则是CPU机架的节点数大于IO机架的节点数 4.设置IP：一种是模块上直接拨码***（默认是192.168.1.***）另外一只是出厂时拨码999， 在中BOOTP-DHCP通过MAC码来刷EN2T模块的IP（好处是可以任意设置网段）具体操作参照胡品来文档 5.打开RSLINK CLASSIC 后新建以太网驱动configure devices 中的Ethernet devices 新建个 驱动。IP与PLC模块设置的IP保持一致 6.冗余包（V20.055_kit4_ENHCLXRED 为CONTROLL FLAS软件Red_Mod_CT_V8.2.1.0为冗余 模块配置工具RMCT ）在此之前UPLOAD 每个模块的EDS文件直至所有模块的图标显示正常;在RSLINX中设置冗余模块，选中冗余模块后，点击右键，选中Module Configuration，将数据同步改为Always；热备冗余：在编程软件中只需要组态一个主机架，然后点击主控制器的右键，选择Properies，将Redundancy上的Redundancy Enabled 前面的选中打上勾。 7.接下来配置C网,（软件是RSNtwxCN）参照文档设置即可，最后要保存（即下载配置） 8.如果主从机架通讯正常时时同步，那么主机架上的冗余模块显示为PRIM，从机架上的 冗余模块显示为SYNC。进行热备切换后，显示的PRIM与SYNC互换。

FTV SE7.0 服务器冗余配置说明

RSView SE 服务器冗余配置说明 准备3台电脑，一台作主服务器、一台作从服务器、最后一台作客户机。 1、系统：Windows 7 Ultimate 2、上位机软件：RSView SE 3、主服务器IP地址；子网掩码； 用户名（管理员） : KLT1 ; 密码： klt1 ； 工作组：WORKGROUP 。 计算机名：KLT1-PC 4、从服务器IP地址；子网掩码； 用户名（管理员） : KLT2 ; 密码： klt2 ； 工作组：WORKGROUP 。 计算机名：KLT2-PC 5、客户机IP地址；子网掩码； 用户名（管理员） : KLT3 ; 密码： klt3 ； 工作组：WORKGROUP 。 计算机名：KLT3-PC 6、系统安装过程中，设定计算机用户名，用户密码、安装完毕后设定 IP地址、子网掩码、工作组。 7、安装RSView SE 软件，安装过程中会有安装IIS组件的过程，IIS一定要安装正确。 8、安装上位机软件之后进行系统设置 (1) 启用来宾帐户 打开控制面板（查看方式：类别） 用户账户和家庭安全——用户帐户——管理帐户——来宾帐户（Guest）——启用 (2) 关闭防火墙 控制面板——系统和安全——Windows 防火墙——打开或关闭Windows 防火墙——选择关闭 (3) 删除“拒绝从网络上访问这台计算机”项中的guest账户

运行组策略（）——本地计算机——计算机配置——Windows 设置——安全设置—— 本地策略——用户权利指派——拒绝从网络上访问这台计算机——删除guest账户。 (3) 公用文件夹共享 控制面板——网络和 Internet——选择家庭组和共享选项——更改高级共享设置——公用 ——公用文件夹共享——启用共享以便可以访问网络的用户。 (4) 以上设置完毕后，打开计算机，以主服务器为例，在windows 地址栏中输入\\，可 以访问从服务器的共享文件，以此类推，三台计算机可以相互访问对方的共享文件。 9、检测IIS是否正常 三台电脑每台都要检测，以主服务器为例，在IE浏览器中输入，会出现下图 图标 10、检测RSViewse是否正常 三台电脑每台都要检测，以主服务器为例，在IE浏览器中输入， 会出现下图图标 11、以上两项检测全部正常后，配置SE冗余。 12、三台电脑都要做以下设置， 打开电脑左下角开始——所有程序——Rockwell Software——FactoryTalk Tools—— FactoryTalk Directory Configuration Wizard——Configure settings——选择Configure the FactoryTalk Network Directory——Next——输入本机的用户名和密码——等待完成设置。13、设定通讯路径

软件冗余的原理和配置

软件冗余的原理和配置 7.1 软件冗余基本信息介绍 软件冗余是Siemens实现冗余功能的一种低成本解决方案，可以应用于对主备系统切换时间为秒级的控制系统中。 7.1.1系统结构 Siemens软件冗余系统的软件、硬件包括： （1）1套STEP7编程软件（V5.2或更高）加软冗余软件包(V1.x)； （2）2套PLC控制器及I/O模块，可以是S7-300（313C-2DP，314C-2DP，31X-2DP）或S7-400（全部S7-400系列CPU）系统； （3）3条通讯链路，主系统与从站通讯链路（PROFIBUS 1）、备用系统与从站通讯链路（PROFIBUS 2）、主系统与备用系统的数据同步通讯链路（MPI 或 PROFIBUS 或 Ethernet）； （4）若干个ET200M从站，每个从站包括2个IM153-2接口模块和若干个I/O模块；Y-Link不能用于软冗余系统； （5）除此之外，还需要一些相关的附件，用于编程和上位机监控的PC-Adapter（连接在计算机串口）或CP5611（插在主板上的PCI槽上）或CP5511（插在笔记本的 PCMIA槽里）、PROFIBUS电缆、PROFIBUS总线链接器等。 系统架构如图7－1所示： 图7-1软冗余的系统架构

可以看出，系统是由两套独立的S7-300或S7-400 PLC系统组成，软冗余能够实现： 主机架电源、背板总线等冗余；PLC处理器冗余；PROFIBUS现场总线网络冗余（包括通讯接口、总线接头、总线电缆的冗余）；ET200M站的通讯接口模块IM153-2冗余。 软冗余系统由A和B两套PLC控制系统组成。开始时，A系统为主，B系统为备用，当主系统A中的任何一个组件出错，控制任务会自动切换到备用系统B当中执行，这时，B 系统为主，A系统为备用，这种切换过程是包括电源、CPU、通讯电缆和IM153接口模块的整体切换。系统运行过程中，即使没有任何组件出错，操作人员也可以通过设定控制字，实现手动的主备系统切换，这种手动切换过程，对于控制系统的软硬件调整，更换，扩容非常有用，即Altering Configuration and Application Program in RUN Mode 。 7.1.2 系统工作原理 在软冗余系统进行工作时，A、B控制系统（处理器，通讯、I/O）独立运行，由主系统的PLC掌握对ET200从站中的I/O控制权。A、B系统中的PLC程序由非冗余（non-duplicated）用户程序段和冗余（redundant backup）用户程序段组成，主系统PLC执行全部的用户程序，备用系统PLC只执行非冗余用户程序段，而跳过冗余用户程序段。 软冗余系统内部的运行过程参考图7－2。 图7-2软冗余系统内部的运行过程 主系统的CPU将数据同步到备用系统的CPU需要1到几个程序扫描循环，如图7－3所示：

系统可靠性分配报告

项目名称 系统可靠性分配报告 编制：____________________________ 审核：_____________________________ RAMS经理： _______________________ 技术经理:

目录 1?概述 (3) 2?可靠性建模 (3) 3?可靠性指标分配 (3) 3.1可靠性指标分配方法 (3) 3.2可靠性指标分配原则 (4) 3.3系统的可靠性分配 (6)

1.概述 正文宋体、小四、行距固定值20磅 2.可靠性建模 正文宋体、小四、行距固定值20磅 3.可靠性指标分配 可靠性分配即根据项目技术协议中规定的可靠性指标，按照一定的方法合理的分配到各个子系统功能模块或部组件，确定薄弱环节，采取有效的措施改进设计，从而保证各部组件、各分系统以及全系统达到可靠性指标要求。可靠性分配时一个自上而下，由大到小，从整体到局部，逐步分解，分配到各分系统，设备和元器件的过程。可靠性分配的目的是使各级设计人员明确其可靠性设计要求，根据要求估 计所需的人力、时间和资源，并研究实现这个要求的可能性及办法。 3.1可靠性指标分配方法 可靠性分配中采用了评分分配法。该分配方法是通过有经验的设计人员或专家对影响可靠性的几种因素评分，并对评分值进行综合分析以获得各单元产品之间的可靠性相对比值，再根据该比值给每个分系统或设备分配可靠性指标。它适用于具备一定的人员技术素质基

础，可以发挥人员的主观能动性，发挥人员的工程经验，并使评分结 果具有一定的收敛性。 3.2可靠性指标分配原则 ①对于复杂度高的分系统、设备等，应分配较低的可靠性指标。因为产品越复杂，其组成单元就越多，要达到高可靠性就越困难并且更为费钱。 ②对于技术上不成熟的产品，分配较低的可靠性指标。对于这种产品提出高可靠性要求会延长研制时间，增加研制费用。 ③对于处于恶劣环境条件下工作的产品，应分配较低的可靠性指标。因为恶劣的环境会增加产品的故障率。 ④当把可靠度作为分配参数时，对于需要长期工作的产品，分配较低的可靠性指标。因为产品的可靠性随着工作时间的增加而降低。 ⑤对于重要度高的产品，应分配较高的可靠性指标。因为重要度高的产品的故障会影响人身安全或任务的完成。 评分法对上述因素进行综合评价，依据评价结果对可靠性指标进行分配。首先按照各因素对可靠性的要求，划分4个等级，等级标号越高对可靠性要求越低，分配的不可靠度或故障率越高。表1给出了可靠性影响因素等级划分标准。

常见五种安全PLC 的冗余系统结构和安全性可靠性分析

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。

冗余配置例子

1 引言 Controllogix是Rockwell公司在1998年推出AB系列的模块化PLC，代表了当前PLC发展的最高水平，是目前世界上最具有竞争力的控制系统之一，Control- logix将顺序控制、过程控制、传动控制及运动控制、通讯、I/O技术集成在一个平台上，可以为各种工业应用提供强有力的支持，适用于各种场合，最大的特点是可以使用网络将其相互连接，各个控制站之间能够按照客户的要求进行信息的交换。 Controllogix可以提供完善的控制器的冗余功能，采用热备的方式构建控制器，两个控制器框架采用完全相同的配置，它们之间使用同步电缆连接，不仅控制器可以采用热备，通讯网络也可以采用相似的方式进行热备，除以上的部分可以热备外，控制器的电源也可以进行热备，这样大大提高了控制器的运行的可靠性。 2 系统介绍 在某焦化厂干熄焦汽轮机发电项目的DCS控制系统中，采用了冗余的Controllogix，系统结构如图1所示。上位机通过交换机与PLC处理器通讯，远程框架通过冗余的ControlNet连接到控制器框架，同时，远程框架采用了冗余电源配置。整套系统具有很高的可靠性，满足了汽轮机发电系统对于PLC控制部分需要长期无故障运行的要求。上位机采用Rsview32软件，用以监控现场设备的运行。 图1 系统结构图 本地框架由L1和L2 框架构成，运行时L1和L2互为热备，构成了冗余，L1和L2框架各个槽位的所配置的模块如表1所示。R1，R2和R3是远程框架，所有的点号都连接到远程框架的模块，远程框架的供电使用了AB的冗余电源(1756-PAR2)。 收藏 引用 muzi_woody 1楼2007-9-21 7:41:00 表1 L1和L2框架各个槽位的所配置的模块 设置主从控制器框架的1756-CNBR/D的节点地址时应注意，他们的地址拨码应该相同，应该是系统中挂接在冗余ControlNET网上所有节点的最高地址，在本系统里面都设置为4，远程站的节点地址分别为1，2，3。在冗余系统正常运行时，从控制器框架的CNBR/D 节点地址会自动加1，变为5。 1757-SRM是用于同步的冗余模块，主从控制器框架的SRM通过光纤连接。正常工作时，1756- L61中所有的程序和数据通过光纤进行同步，在RSLOGIX5000编程中，不必对此模块进行组态。 1756-ENBT是以太网接口模块，通过网线连接到交换机。ENBT的地址分配为两个连续的IP即可，在这个系统中IP地址分别为192.168.1.11和192.168.1.12。 3 模块的升级 冗余系统中，主控制器框架和从控制器框架上各个模块的版本必须严格一致，

基于混合法的监控系统可靠性分析

基于混合法的监控系统可靠性分析 于 敏a ，何正友b ，钱清泉b (西南交通大学 a. 信息科学与技术学院；b. 电气工程学院，成都 610031) 摘 要：针对复杂监控系统规模庞大及关键设备为双机冗余结构的特点，提出以动态故障树(DFT)为基础并结合蒙特卡罗方法对监控系统进行可靠性分析的混合方法。利用DFT 建立系统可靠性模型，通过蒙特卡罗仿真算法对模型进行仿真计算，得到系统的可靠性指标。通过对地铁车站级监控系统的可靠性分析，证明了该模型的可行性和算法的有效性。 关键词：监控系统；动态故障树；蒙特卡罗方法；可靠性分析 Reliability Analysis of Monitor System Based on Hybrid Method YU Min a , HE Zheng-you b , QIAN Qing-quan b (a. School of Information Science & Technology; b. School of Electric Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China) 【Abstract 】For dealing with the large scale characteristic of complex monitor system as well as redundant structures of critical components, a hybrid method of reliability analysis for monitor system is presented on basis of dynamic fault tree and in combination with Monte Carlo simulation algorithm. Dynamic Fault Tree(DFT) is used to establish the reliability model of monitor systems. Reliability indices can be obtained by Monte Carlo method, which is used to solve the reliability model. A special reliability analysis case of the subway station-level monitor system is proposed, it demonstrates the feasibility of the model and the effectiveness of the algorithm. 【Key words 】monitor system; Dynamic Fault Tree(DFT); Monte Carlo method; reliability analysis 计 算 机 工 程 Computer Engineering 第36卷 第19期 Vol.36 No.19 2010年10月 October 2010 ·博士论文· 文章编号：1000—3428(2010)19—0014—04 文献标识码：A 中图分类号：TP391 1 概述 监控系统是实现监视控制与数据采集功能的系统，完成远方现场运行参数与开关状态的采集和监视、远方开关的操作、远方参数的调节等任务，并为采集到的数据提供共享的途径[1-2]。监控系统作为一种保证复杂系统正常工作与提高其运行可靠性的重要手段已经被广泛应用[3]。 对系统进行可靠性分析时，经常采用静态(传统)故障树模型及其相应的处理方法。但在工程中，监控系统的关键设备诸如服务器、网络设备等多采用双机冗余结构，而传统故障树方法用于描述冗余部件之间的顺序失效以及动态冗余管理机制时存在局限。因此，可引入动态故障树(Dynamic Fault Tree, DFT)对其进行可靠性分析。DFT 是在传统故障树基础上引入新的逻辑门来表征动态系统故障行为，常利用Markov 状态转移过程进行计算，但它的计算量将随着系统规模的增 大呈指数增长[4]， 且Markov 过程仅适用于失效与维修时间变量服从指数分布的情况。文献[5]提出利用基于梯形公式的顶事件概率计算法，但仍然存在组合爆炸的问题，并不适用于大型监控系统分析。而蒙特卡罗方法作为一种以概率统计理论为基础的数值计算方法，其计算量不受系统规模的制约[6]。结合DFT 具有建模物理概念清楚的特点，本文提出利用混合法对监控系统可靠性进行分析。 2 监控系统可靠性模型 2.1 动态逻辑门 DFT 指至少包含一个专用动态逻辑门的故障树，具有顺序相关性、容错性以及冗余等特性[3]，本文对监控系统可靠性分析可引入如图1所示的4个动态逻辑门。图1(a)~图1(c)为双机储备门，用于描述双机冗余子系统的状态与其主、备用设备状态之间的关系。其中，输入事件A 、B 分别用于描述主、备用设备的状态，输出事件C 则用于描述双机冗余子系统的状态。若主设备的失效率为λ，备用设备的失效率一般为αλ,01α≤≤。当冷储备时备用设备故障率为0，则 0=α；温储备时备用设备故障率小于主设备故障率，则10<<α；热储备时主、备用设备的故障率相同，即有1=α。图1(d)为顺序与门，当且仅当事件按从A 到B 的顺序发生时，输出事件C 才会发生。 (a)双机冷备门 (b)双机温备门 (c)双机热备门 (d)顺序与门 图1 动态逻辑门 2.2 DFT 预处理 当使用混合法对监控系统可靠性进行分析时，根据系统的失效原因建立DFT ，DFT 的顶事件为系统的故障事件，底事件为设备的故障事件。但蒙特卡罗方法是依据静态故障树的结构函数作为仿真的逻辑关系，因此，仿真之前需对DFT 进行预处理，将DFT 转换成静态故障树的方法如下： 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50878188) 作者简介：于 敏(1982－)，女，博士研究生，主研方向：大型监控系统可靠性分析；何正友，教授、博士生导师；钱清泉，教授、 中国工程院院士 收稿日期：2010-04-18 E-mail ：yugnm@https://www.wendangku.net/doc/3e9176804.html,

地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研究(通用版)

( 安全论文 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研究(通用版) Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.

地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研 究(通用版) 摘要：随着社会的快速发展，地铁也渐渐的融入了人们的生活，为人们提供了便利的出行条件。地铁的供电系统是否安全和可靠运行直接影响到地铁的安全运行和稳定性能。随着地铁线路不断增设，地铁的供电系统也越来越复杂化，出现故障的可能性也在不断提高。如果地铁的供电系统出现故障，会直接导致城市地铁运输功能的失灵，可能会危及乘客的生命和安全。因此，本文重点对地铁供电系统的可靠性和安全性进行分析，旨在提高地铁的运行效率和安全性能。 关键词：地铁供电系统；可靠性；安全性；分析方法；研究 一、地铁供电系统的概述 随着社会和经济的迅速发展，我国的城市人口密度也在不断增

加，人们对地铁的需求也随之不断增强，地铁已经成为人们生活中不可或缺的交通工具，由于地铁具有运行速度快、旅客运送量大、车次多、方便舒适等优点，所以被众多国家所使用，缓解了城市大部分的交通压力。因此，我们对地铁可靠性、安全性的要求也越来越高。地铁供电系统的安全可靠运行，对地铁列车的安全可靠运行起着至关重要的作用。供电系统是地铁运行的重要组成部分，供电系统的安全可靠是地铁正常运行的前提和重要保障。 二、地铁供电系统的组成部分 地铁供电系统是为地铁车辆提供电能运行动力的系统。地铁供电系统是由两部分内容组成。第一部分是高压的供电系统，高压供电的系统的供电方式有三种：集中式供电、分散式供电和混合式供电。集中式供电具有可靠性高、便于统一调度管理、施工方便、维护简单、计费便捷等优点，但投资比较大。分散式供电方式一般会受外部电网影响，可靠性相对差一些。混合供电方式集中了前两者共同的优点，但是增大了复杂性。所以，三种供电方式各有其自身的优点和缺点，需要根据地铁运行及管理的实际情况进行选择；而

SCADA冗余

一、配置SCADA冗余的前提条件： 1、两个SCADA SERVER 又同样的过程数据库 2、相同的I/O DRIVER 配置 3、连接到相同的设备 4、SCU配置成报警同步。 5、独立于IFIX软件外，两个SCADA服务器和客户端的机器在物理网络连接是通的。在5.0以后，要去单独2个直连网卡做服务器同步。 二、客户端配置 1、启动客户端IFIX软件，打开IFIX软件的SCU（系统配置程序）， 其画面如下：（确保禁用了SCADA支持）

2、打开系统配置的网络配置，打开的画面如下： 画面（一） 3、网络中选择网络连接的协议，如TCP/IP协议。 4、删除所有已经配置的远程节点 5、在远程节点名中输入用户定义的逻辑节点的名称。（在图中有 标注）。关于远程逻辑节点名的使用是这样的，假设我们取的远程的节点名称是PROD_1,二两个SCADA 服务器的名称分别是SCADA10P(主)和SCADA10B（备），那么在数据连接，VBA脚本，调度，动画的数据源中引用格式是FIX32.PROD_1.TANKEVEL.F_CV 而不是FIX32.SCADA10P_1.TANKEVEL.F_CV。 6、然后选择上图中的按纽，进入下面的画面：

主的SCADA 服务器的物理 节点名 7、在上面的画面中的设置如下： 首先选中“启用逻辑节点名（E）”复选框，在主节点名中输入主的SCADA服务器的物理节点名，在备节点名中输入备用SCADA服务器的物理节点名，最后单击画面的“确定”按纽关闭画面，返回到画面（一），单击画面（一）的“确定”按纽，返回到SCU配置画面。 8、打开下面的画面：（SCU—配置—本地启动）

乳化液泵站液压系统可靠性分析

乳化液泵站液压系统可靠性分析 发表时间：2019-04-01T14:40:59.160Z 来源：《电力设备》2018年第28期作者：李强 [导读] 摘要：随着科学技术水平的提高，我国矿山生产过程中乳化液泵站液压系统的应用也逐渐受到重视。 （身份证号：61272819860910xxxx 神东设备维修中心一厂四部内蒙古鄂尔多斯 017209） 摘要：随着科学技术水平的提高，我国矿山生产过程中乳化液泵站液压系统的应用也逐渐受到重视。文章主要对乳化液泵站液压系统可靠性分析的重要性进行分析，并探讨可靠性优化策略。 关键词：乳化液泵站；液压系统；可靠性 引言 矿用乳化液泵站是综采工作面的关键设备,它一方面为机械化综采面单体液压支柱提供基础保障,另一方面将机械能转化为液压能为掘进设备提供转矩。在液压系统中,液压源的稳定性是液压系统稳定性的决定性因素。当系统液压源出现压力波动时,会引起整个系统的压力震荡,加快系统密封元件、管道和压力元件的损坏,严重时会引发系统故障,造成重大事故。 1常规乳化液泵站工作原理 乳化液泵站工作原理为:磁力启动器(6)闭合,给乳化液泵电机(4)供电,驱动乳化液泵(3)工作,将乳化液由液箱(15)经输液管道送到综采工作面液压支架(14),为液压支架提供动力。乳化液泵的输出能力,为单体液压支柱供液的应不小于18MPa,为综采液压支架供液的应不小于30MPa,并且不得超过31.5MPa。乳化液泵采用的是由电动机驱动的电动泵；在运动形式上，采取柱塞驱动的形式，这主要是因为柱塞泵排出压力范围广、可靠性高；从外观结构上，泵分为卧式泵和立式泵，此次设计采用卧式泵，方便维护、维修、操作，可保证工作效率；泵的联数、缸数及作用数也是总体设计时需要考虑的关键问题，在柱塞泵中，一根柱塞和其连杆的组合，称为一联，当柱塞间相位差不同，但一同排出时，联可以称为缸，缸数的多少影响泵的流量脉动。一般而言，缸数越多，其脉动越小，但考虑到制造工艺的方便，此次设计为五缸泵，柱塞往复一次吸入与排出介质的次数称为作用数，因为结构的关系，柱塞泵一般是单作用泵。 图1 常规乳化液泵站液压系统示意图 在乳化液泵站的出液口还安装安全阀(8),作为泵站的的高压保护零件,安全阀的调定压力为泵工作压力的110%~115%左右,超压时,乳化液通过安全阀回流入液箱。图1中蓄能器(11)的主要作用是补充高压系统中的漏损,从而减少卸载阀的动作次数,延长液压系统中液压元件的使用寿命;同时还能吸收高压系统的压力脉动。 2乳化液泵站液压系统可靠性分析的重要作用 综采工作面的支护体系主要由液压支架与乳化液泵站以及控制、调节、保护元件和辅助装置构成。其中，乳化液泵站液压系统是整个工作面支护体系完整系统的一部分。泵站液压系统既能安全可靠地向工作面输送液压支架等液压装置所需压力等级的高压液体，又能将通过回液管道流回乳化液箱的乳化液经过滤净化后，再次输送至工作面液压设备，形成连续无间断的循环供液模式。在功能方面，当液压支架动作时泵站液压系统可以满足其需要，系统可以即时供给高压液体;当液压支架不动作乳化液泵仍在运转时，系统能够自动卸载，保证乳化液泵站安全运行;当液压支架等液压设备动作受阻时，工作液压力超过限定值，系统能够限压保护。乳化液泵站液压系统是综采工作面泵站与液压支架及辅助元件组成的整体系统的一部分。不仅可以向工作面液压装置提供所需压力等级的乳化液体，还可以将输送完能量的乳化液进行回收、过滤后再进行加压，形成连续循环的供液体系。乳化液泵液压系统通常具有以下特点：乳化液泵站液压系统可以满足工作面液压支架及其附属装置的工作用液要求，当工作面液压支架需要压力时，乳化液泵站可以及时提供符合压力及流量要求的乳化液;工作面液压支架不需要供液时，泵站液压系统仍正常运转并自动卸载压力;系统压力超过调定值时，系统可以自动卸载，当压力降至调定值时，系统又可恢复正常工作;保护乳化液泵，空载启动减少对泵体自身的损害;系统内有完善的压力及流量缓冲装置、良好的过滤装置、压力指示装置以及自动配液装置等。 3乳化液泵站液压系统可靠性 3.1建立可靠性模型 在分析乳化液泵的可靠性时,首先要了解乳化液泵中每个元部件的功能、各个元部件之间在功能上的关系,以及各个元部件的功能和故障对整个乳化液泵的影响。用方框代表系统元部件,用短线把各个代表元部件的方框按照功能上的逻辑关系连接起来,就建立了整个系统的可靠性框图。根据可靠性理论,乳化液泵各个元部件之间都是串联关系,其中任何一个元件出现故障都可以导致乳化液泵站故障。因此,乳化液泵站的可靠性模型是由电动机、齿轮副、滑块、曲轴、缸体、进液阀和排液阀组成的串联系统。设U代表乳化液泵站无故障工作的事件,Ui 代表第i个元部件无故障工作的事件。因为乳化液泵站各个元部件之间是串联关系,所以U事件出现等于U1,U2,…Un,事件同时发生,即:U=U1U2…Un。依照概率计算的原则,假如乳化液泵站中各元部件是相互独立的,得出的乳化液泵站可靠度

系统可靠性分配

系统可靠性分配 一、概述 系统可靠性分配是系统可靠性设计的主要内容之一。它是根据一定的原则和方法，将系统可靠性指标自上而下逐级分配到下属各级产品的过程，也是人力、物力、财力合理试用的过程。 可靠性指标分配的目的在于将可靠性指标层层落实，使各级设计者明确自己的目标以便采取响应的措施，将可靠性设计进去。 对可靠性指标进行合理分配必须吃透两头：一头是对全局深刻了解，另一头是充分了解各个局部的特点。了解全局主要包括：用户对可靠性的目前要求及潜在要求，与可靠性相关的各种约束条件，例如性能要求、尺寸、重量、进度、成本、维修要求等。了解局部主要包括：下属产品技术难度，所含新技术比例；目前能达到的可靠性水平；提高可靠性的必要性及可能性；局部在全局的地位，是否是薄弱环节等。 可靠性分配与可靠性预计之间可以起到相辅相成的作用。建立在可靠性预计基础上的分配将会使这种分配更加合理。因此，在可靠性分配前，硬首先做好可靠性预计工作。 可靠性分配应尽早进行才有意义，一般适用于方案论证阶段及设计阶段早期。 需要说明的是，在进行可靠性指标分配时，由于许多情况还不明朗，可供使用的信息有限，很难做到一次分配到位。因而需要进行调整或再分配，即是说，可靠性分配是一个渐进、反复的过程。 二、可靠性分配的准则 要是可靠性分配做到合理，必须一方面满足系统的可靠性指标要求和约束条件要求；另一方面要具有可行性。为此，需遵循以下准则： ⑴危害度愈高，可靠性分配值愈高； ⑵无约束条件时，可靠性的分配值允许较高； ⑶复杂程度高，可靠性的分配值应适当降低； ⑷技术难度大，可靠性的分配值应适当降低； ⑸不成熟产品，可靠性的分配值应适当降低； ⑹恶劣环境条件工作的产品，可靠性的分配值应适当降低； ⑺工作时间长的产品，可靠性的分配值应适当降低。 以上准则是从不同的角度，逐一陈述的，即只考虑了但因素。实际分配中，系统所属产品往往是多因素的，在运用以上准则时要注意综合权衡。 三、可靠性分配方法的分类 按可靠性的模型分，可分为基本可靠性分配和任务可靠性分配。 按约束条件分，可分为无约束系统可靠性分配和有约束系统可靠性分配。 按分配的次数分，可分为首次分配和二次分配等。

S7-400冗余系统组态

S7-400冗余系统组态 S7-400 H硬件组态 以例子的形式介绍S7-400H系统的组态过程 2.1 例子所需硬件和软件 1、硬件： 一套S7-400H PLC，包括 (1) 1个安装机架UR2-H (2) 2个电源模板PS 407 10A (3) 2个容错CPU，CPU414-4H或CPU 417-4H (4) 4个同步子模板 (5) 2根光缆 一个ET200M分布式I/O 设备，包括 (6) 2个IM 153-2 (7) 1个数字量输入模板 (8) 1个数字量输出模板 必备的附件，如PROFIBUS 屏蔽电缆及网络连接器等。 2、软件： STEP 7 V5.3 SP2标准版(已集成冗余选件包)或更高版本。 2.2硬件安装 （1）设置机架号 CPU V3版本，通过同步子模板上的开关设置； CPU V4版本，通过CPU背板上的开关设置； CPU通电后此机架号生效。 （2）将同步子模板插到CPU板中。 （3）连接同步光缆 将两个位于上部的同步子模板相连； 将两个位于下部的同步子模板相连； 在打开电源或启动系统之前要确保CPU的同步光缆已经连接。同步光纤的连接如图2－1所示： 图2－1 S7-400H 同步光纤的连接 （4）组态分布式I/O站ET200M ，使其作为具有切换功能的DP从站。 （5）将编程器连到第一个容错CPU（CPU0）上，此CPU 为S7-400H 的主CPU。 （6）通电后CPU自检查 CPU第一次通电时，将执行一次RAM 检测工作，约需3分钟。这段时间内CPU 不接收通过MPI 接口来的数据，并且STOP LED 灯闪烁。如果有备用电池，再次通电时不再做此项检查工作。 （7）启动CPU 装入程序后执行一个热启动操作：首先启动主CPU ，然后启动热备CPU。 2.3 使用STEP 7 进行组态 2.3.1创建项目组态S7-400H 在STEP7中新建一个项目，在Insert菜单下的Station选项中选择SIMATIC H Station，添 加一个新的S7-400H的站，如图2－2所示：

软件冗余的原理和配置

软件冗余的原理和配置 一、软件冗余基本信息介绍 软件冗余是Siemens实现冗余功能的一种低成本解决方案，可以应用于对主备系统切换时间为秒级的控制系统中。 1、系统结构 Siemens软件冗余系统的软件、硬件包括： （1）1套STEP7编程软件（V5.2或更高）加软冗余软件包(V1.x)； （2）2套PLC控制器及I/O模块，可以是S7-300（313C-2DP，314C-2DP，31X-2DP）或S7-400（全部S7-400系列CPU）系统； （3）3条通讯链路，主系统与从站通讯链路（PROFIBUS 1）、备用系统与从站通讯链路（PROFIBUS 2）、主系统与备用系统的数据同步通讯链路（MPI 或 PROFIBUS 或 Ethernet）； （4）若干个ET200M从站，每个从站包括2个IM153-2接口模块和若干个I/O模块；Y-Link不能用于软冗余系统； （5）除此之外，还需要一些相关的附件，用于编程和上位机监控的 PC-Adapter（连接在计算机串口）或CP5611（插在主板上的PCI槽上）或

CP5511（插在笔记本的PCMIA槽里）、PROFIBUS电缆、PROFIBUS总线链接器等。 系统架构如图1所示： 图1软冗余的系统架构 可以看出，系统是由两套独立的S7-300或S7-400 PLC系统组成，软冗余能够实现： 主机架电源、背板总线等冗余；PLC处理器冗余；PROFIBUS现场总线网络冗余（包括通讯接口、总线接头、总线电缆的冗余）；ET200M站的通讯接口模块IM153-2冗余。

软冗余系统由A和B两套PLC控制系统组成。开始时，A系统为主，B系统为备用，当主系统A中的任何一个组件出错，控制任务会自动切换到备用系统B 当中执行，这时，B系统为主，A系统为备用，这种切换过程是包括电源、CPU、通讯电缆和IM153接口模块的整体切换。系统运行过程中，即使没有任何组件出错，操作人员也可以通过设定控制字，实现手动的主备系统切换，这种手动切换过程，对于控制系统的软硬件调整，更换，扩容非常有用，即Altering Configuration and Application Program in RUN Mode 。 2、系统工作原理 在软冗余系统进行工作时，A、B控制系统（处理器，通讯、I/O）独立运行，由主系统的PLC掌握对ET200从站中的I/O控制权。A、B系统中的PLC程序由非冗余（non-duplicated）用户程序段和冗余（redundant backup）用户程序段组成，主系统PLC执行全部的用户程序，备用系统PLC只执行非冗余用户程序段，而跳过冗余用户程序段。 软冗余系统内部的运行过程参考图2。

推钢机液压系统的设计与可靠性分析

2016年7月机床与液压Jul.2016第 44 卷第13 期 MACHINE TOOL &HYDRAULICS Vol.44 No. 13 D O I：10.3969/j.issn. 1001-3881. 2016. 13.040 推钢机液压系统的设计与可靠性分析 王海芳，戴亚威，汪澄，韦博 (东北大学秦皇岛分校控制工程学院，河北秦皇岛〇66〇〇4) 摘要：在对推钢机传动系统相关资料深人研究的基础上，设计了一套液压传动系统，详细阐述其工作原理，并对其重 要元件的参数进行计算。基于液压元件基本失效概率，应用串联系统的可靠度计算方法建立该液压系统的可靠性数学模 型，最后利用MATLAB软件进行了仿真分析。结果表明：工作时间越长，推钢机液压系统的可靠性越低，而且其可靠度随 着时间先下降较快，后下降较缓，只有限定工作时间，液压系统的可靠性才能得到保障。 关键词：推钢机；液压系统；可靠性；串联系统；MATLAB 中图分类号：TH137 文献标志码：A 文章编号：1001-3881 (2016) 13-178-2 Design and Reliability Analysis on Hydraulic System of Rolling Pusher WANG Haifang,D AI Yawei,WANG Cheng,W EI Bo (School of Control Engineering,Northeastern University at Qinhuangdao,Qinhuangdao Hebei 066004, China) Abstract ：The hydraulic system of a pusher drive system was designed based on the analysis of the related materials, and its work principle was introduced, and the parameters of important components in the hydraulic system were calculated. Based on the basic fail-ure probability of the hydraulic element, the reliability mathematical model of the hydraulic system was established by using the relia-bility calculation method of the series system, and the simulation analysis was carried out by using the MATLAB software. The simula-tion results show that increasing working hours can short reliability of pusher hydraulic system, and its reliability decrease rapidly first along with the time, then decrease slowly gradually, the reliability can be guaranteed in the limited working time. Keywords：Rolling pusher；Hydraulic system；Reliability；Series system ；MATLAB 〇前言 加热炉推钢机是轧钢生产线上将钢坯推进加热炉内进行加热的专用设备，推力要求大、推头 同步性要求高。旧式生产线上往往采用机械式推钢机，其体积大、价格高、故障率高、维修保养复杂。目前，推钢机的种类主要有螺旋式、齿条 式、曲柄连杆式等，其性能和要求各不相同[1]。随着轧钢生产的发展，利用液压油缸和液压系统的推力大、体积小、操作方便的优点，新型液压推钢机逐步取代了老式机械推钢机，使推料工序大大简化。 1工作原理 推钢机液压系统工作原理参见图1。启动主令控 制器，使三位四通阀的电磁铁1DT、3D T得电，二位 四通阀5D T得电，这时油栗输出压力油，经二位四 通阀、同轴马达分别进人两组4个油缸的无杆腔，4个油缸的有杆腔回油，经由调速阀、二位四通阀排回 油箱，这时4个油缸获得同步运动。推出热钢述后 (这时间很短）处于待命阶段，5D T断电，系统处 于卸荷状态。再次操纵主令控制器，使三位四通阀 的电磁铁2DT、4D T通电，同时二位四通阀的5DT 也通电，这时油栗输出压力油，经二位四通阀、两 同轴油马达分别进人两组4个油缸的有杆腔，4个 油缸的无杆腔回油，经由调速阀、二位四通阀排回 油箱[2]。 由于系统采用冗余设计，具有左右对称结构，工 作可靠性较高，而且如果钢坯比较小，只要求其中一 组两个油缸同步工作，只需使串接于油马达后的两个 两位四通阀其中一个工作，就可实现。系统通过设立 限位开关1SQ、2SQ、3SQ、4SQ来消除两组四个油缸 的位置误差，避免出现误差累积，影响系统同步精 度，同时也起限位作用[3]。 收稿日期：2015-05-15 基金项目：河北省自然科学基金资助项目（E2012407010; F2014203157);河北省博士后科研项目择优资助(B2014003012);河北省教育厅资助项目（2011136);秦皇岛科技支撑项目（201501B011);东北大学教改课题 资助项目（2014-47) 作者简介：王海芳（1976—），男，博士，副教授，研究方向为轧制过程自动化、液压伺服控制及可靠性研究。E-m ail: hfwang0335@ 126. com 〇