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发表人：ifixonline |
发表时间：2009/8/14 9:11:00 |
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 发表新论题
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| 本栏论题： |
GE Fanuc GMR在海上石油平台的应用 [9334] |
【 摘 要】GMR 是一套基于Genius 总线模块式冗余容错系统，为石油平台的紧急停车系统和火灾气体保护系统提供了完善的解决方案。本文详述了GMR 系统的三重表决机制，输入输出I/O 子系统的连接方式，全局监控系统的实现。
【 关键词】GMR 三重表决 Genius 总线 火灾和气体保护系统 紧急停车系统
【 Abstract】 Genius modular Redundancy System is based on Genius buses model, for using in platform ESD System and Fire & Gas System,triplex voting of GMR system linking type of output and input I/O subsystem and the realization of the global monitor system are presented in detail.
【 Keyword】 GMR Triplex voting Genius buses F&G ESD
GE Fanuc 公司使用标准的PLC 系统，面向紧急停车系统ESD和火灾气体保护系统F&G 开发了一套三重化的冗余控制系统解决方案，被称为Genius 模块式冗余容错系统（GMR）。它有90 -70 系列CPU和Genius 输入输出模块及其他系列的部分模块构成。其配置方案可根据系统规模，进行灵活的扩展，它允许用户根据希望得到的流程风险降低的程度来改变系统的冗余级别。TUV 根据DIN19250/DINVVDE0801 标准，给予了GMR系统三取二系统，二选一系统，六
级认证。所以海洋石油钻井平台选择了GMR 系统作为整个平台的紧急停车系统和火灾气体保护系统。
www.jiyitech.com
Fanuc Genius 模块式冗余容错系统（GMR ）
GMR 系统的灵活性体现在，它可以提供从输入模块通过两个或三个CPU处理器到输出模块的各种冗余组合。这种灵活性意味着当单重化系统或双重化系统操作时，可以配置使用较少的输入和输出信号但同时保证系统的三重化配置特性。以GMR 系统的三重化配置TMR 为例（见图1）。它包含了三个独立的PLC 以及运行在每个单独系统中的诊断程序。在TMR 配置中，三个CPU 中的每一个CPU通过三重化的Genius 总线将逻辑状态送至输出子系统，Genius 输出模块对三重化的输出数据进行表决。开关输出电路集成提供输出和负载状态诊断的电流、电压传感器信号，并做出综合分析。目前90-70系列支持表决机制的CPU有789、790。他们才能用于GMR系统中，且支持高达2000个表决点。Genius 网络具有如下的特点：
● 三个CPU之间有三条总线并行互连，保持通讯的安全。
● 有三组不同的输入，可接到不同的现场设备上，或接到一个现场设备上。
● 三组输入数据都传到同一个CPU上，有系统的表决机制。
● GMR 系统中采用标准的“H”型输出系统。
● 四个输出模块中，两个采用正逻辑输出，另外两个采用负逻辑输出模块。
● 每个输出模块均接受来自三个PLC 的输出数据，在输出子系统中进行三取二表决。
● GMR系统通过TUV 认证，Class6 可以满足真正的无单点故障的系统。
GMR 系统扩展与I /O模块连接
对于GMR 系统而言，BTM/BRM模块可提供本地扩展方式，它能够提供机架之图1 典型的 GMR 三重化控制系统图间的高速数据通讯，最大通讯速率500KBPS。而通过基于Genius 网络的总线控制器GBC，可以进行远程机架扩展，在这个Genius网络上可以带多至30个远程机架，最大速率为153.6KBPS，最大距离2286米。远程机架可以直接挂Genius 的I/O 模块，或者通过远程扫描模板与VersaMaxI/O模块或FieldControl 系列I/O 模块相连。在钻井平台的井头控制柜中，都采用了远程+本地机架混合方式进行扩展，因为平台控制装置非常分散，采用GMR 的灵活扩展方式可以在保证足够安全的同时，降低集成成本。
下面来介绍I/O的具体连接方式。
1. 数字量输出子系统
Genius 的数字量输出模块DO 直接可以挂在Genius 网络上，即直接和总线控制器模块GBC 相连，DO 模块提供了一类特有的输出组方式，其典型的一种为“H”型接法，连接方式如下：
A、B、C 三条Genius 网络，如果在C 网因故障断掉后，其他的Genius 网络正常仍能保证指令的有效输出1，系统自动诊断故障并记录下来，提供故障解决的依据。上图的H型接法，每路输出需要四个输出模块，分别是两块正逻辑输出模块（Source模块，输出+12V），两块负逻辑输出模块（Sink 模块，输出-12V）。从节省成本的角度出发，系统输出还提供另外两种简化的输出方式，分别是：
● I 型接法，需要一块正逻辑输出模块，一块负逻辑输出模块。
● T 型接法，需要两个正逻辑模块，一个负逻辑输出模块。根据系统设备的重要性可选择相应的输出方式，在平台输出模块中，这几种连接方式混合采用，且都能满足TUV的认证。
GMR 三取二表决输入
2. 数字量输入子系统
和其它的连锁系统一样，采用三路Genius DI 模块接入，通过Genius 网络将每路采集信号传送到每个CPU，然后由CPU进行表决，按照3-2-0 原则决定系统输入，即在三路信号均有效情况下，至少需保证两路输入信号一致，输出按其一致输出。若一路信号故障或者仅有两路输入时，系统将引入一路Duplex 状态信号，然后再对这三种信号进行三取二表决。如果仅一路信号有效，则系统取默认状态输入。其三取二的表决机制示意如左侧图3。
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