一种新型双冗余控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种新型双冗余控制系统，广泛应用于水电站调速器、励磁等控制设备的主控制单元。

背景技术：

随着水电站机组容量的不断扩大和对可靠性要求的日益严格，传统单微机系统已经无法满足一些重要电站(机组)对控制系统性能和可靠性的要求。除了增强装置自身可靠性以外，采用双冗余系统不失为一种好的方案。即采用完全相同的两套控制单元，一套系统工作，另一套系统热备用，当主用单元故障时，备用单元自动投入工作，转换过程迅速无扰动。

传统双冗余系统一般采用两套完全独立的调节器，二者通过串行通信方式进行数据共享和相互跟踪，通过实践环节发现，这种传统双冗余系统存在如下缺点：两套调节器均带有自己的人机界面，这就要求设置参数时，必须对两套调节器分别设置，且必须保证参数相同，操作繁琐。数据显示也同样存在上述问题。同时现在水电站均有计算机监控系统，上位监控计算机采集数据时，必须同时与两套调节器通讯，这无形中增加了线路连接的复杂程度，同时，上位监控计算机还要首先判断当前哪台调节器为主用，然后读取主用调节器数据，舍弃备用调节器数据，给上位机编程带来不便。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的是克服现有技术的不足，提出一种操作方便的新型双冗余控制系统。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种新型双冗余控制系统，包括一个触摸屏、两个调节器、以及一个脉冲切换模块；其中：所述触摸屏包括至少两个com接口，每个调节器设有com接口、高速脉冲输出端口、以及继电器输出端口；所述脉冲切换模块包括输入端口、故障监视及切换电路、以及输出端口；所述输入端口包括至少两个高速脉冲输入端口、以及至少两个继电器输入端口；所述输出端口包括一个高速脉冲输出端口、以及一个继电器输出端口；所述触摸屏的两个com接口通过数据线与两个调节器的com接口一对一连接；所述调节器的高速脉冲输出端口与所述脉冲切换模块的高速脉冲输入端口连接，所述调节器的继电器输出端口与所述脉冲切换模块的继电器输入端口连接。

作为优选，本实用新型还采用了如下技术方案：

所述调节器上设有信号输入端子。

所述触摸屏内设有用于两个调节器实现数据共享的存储单元。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

一、由于两个调节器共用一个触摸屏作为人机接口。用户面对的只有一套参数设置和数据显示装置，因此触摸屏内部可以通过宏指令实现双系统数据的分离和整合。

二、由于触摸屏内设有用于两个调节器实现数据共享的存储单元，因此，两个调节器将自身数据及自身工作状态信息实时上传至存储单元，供对方判断使用。

三、两个调节器能够实现一主一备，备用调节器自动跟踪主用调节器的运算数据，当检测到主用调节器故障或人为切换主备调节器时，切换模块自动无延时切换输出。由于备用调节器实时跟踪主用调节器计算结果，切换瞬间在主用调节器运算结果基础上继续计算，所以计算结果无阶跃，整个切换过程无冲击，无扰动。

附图说明

图1是本实用新型的电路框图；

图2是本实用新型的局部电路图，主要用于显示脉冲切换模块的故障监视及切换电路；

图3是本实用新型的局部电路图，主要用于显示脉冲切换模块的高速脉冲驱动输出电路；

图4是本实用新型的局部电路图，主要用于显示脉冲切换模块的继电器输出电路。

其中：1、上位监控计算机；2、触摸屏；3、调节器a；4、调节器b；5、脉冲切换模块。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的

技术实现要素：
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参见图1，一种新型双冗余控制系统，包括触摸屏2、调节器a3、调节器b4、以及脉冲切换模块5；在使用过程中，工程师可以直接向触摸屏2输入工作指令参数，也可以通过上位监控计算机1间接向触摸屏2输入工作指令参数，上位监控计算机1与触摸屏2之间通过网线连接，触摸屏2一方面接收工作指令参数，将所述工作指令参数转发给调节器3，另一方面接收调节器3反馈回来的状态信息参数，并对所述状态信息参数进行显示；两个调节器用于接收触摸屏2发送的工作指令参数，根据所述工作指令参数调节自身的工作状态；其中：触摸屏2包括至少两个com接口，在本具体实施例中，触摸屏2包括两个com接口，一个是coma接口，另一个是comb接口；调节器a3和上调节器b4均设有com接口、高速脉冲输出端口、以及继电器输出端口；脉冲切换模块5包括输入端口、故障监视及切换电路、以及输出端口；所述输入端口包括至少两个高速脉冲输入端口、以及至少两个继电器输入端口，在本具体实施例中，所述输入端口包括两个高速脉冲输入端口、以及两个继电器输入端口；两个高速脉冲输入端口为高速脉冲输入端口a和高速脉冲输入端口b；两个继电器输入端口为继电器输入端口a和继电器输入端口b；所述输出端口包括一个高速脉冲输出端口、以及一个继电器输出端口；触摸屏2的coma接口与调节器a3的com接口连接，触摸屏2的comb接口与调节器b4的com接口连接，调节器a3的高速脉冲输出端口与脉冲切换模块5的高速脉冲输入端口a连接，调节器b4的高速脉冲输出端口与脉冲切换模块5的高速脉冲输入端口b连接，调节器a3的继电器输出端口与脉冲切换模块5继电器输入端口a连接，调节器b4的继电器输出端口与脉冲切换模块5继电器输入端口b连接。

作为优选，调节器a3和调节器b4上均设有信号输入端子；这样在工作过程中，当触摸屏出现故障或者是其他原因时，工程师可以通过上述信号输入端子直接向调节器a3或者调节器b4下达工作指令。同时，为了实现调节器a3和调节器b4之间更好的信息共享，在触摸屏2内设有用于两个调节器实现数据共享的存储单元，在工作过程中，调节器a3和调节器b4将自身的工作状态信息实时发送至上述存储单元，调节器a3和调节器b4也可以实时从上述存储单元读取对方的工作状态信息。

本具体实施例的工作过程为：工程师直接或者间接向触摸屏2输入工作指令参数，上述工作指令参数主要包括调整两个调节器的属性，即控制一个调节器为主工作设备，另外一个调节器为备用工作设备，为了更好地阐述问题，本具体实施例暂且选择调节器a3为主工作设备，调节器b4为备用工作设备，此时，调节器a3控制脉冲切换模块5的工作，在脉冲切换模块5工作的过程中，脉冲切换模块5还实时接收调节器a3和调节器b4的运行脉冲信号，脉冲切换模块5利用内部的故障监视及切换电路对上述两个运行脉冲信号进行分析，当调节器a3出现故障时，脉冲切换模块5则切换工作状态，即脉冲切换模块5以调节器b4为主工作设备，接收调节器b4下达的工作指令信息，以调节器a3为备用工作设备。

在上述具体实施例中，上位监控计算机1、触摸屏2、调节器a3、以及调节器b4均为常规电子设备，所以不再详述，此处将详细阐述脉冲切换模块5的电路结构，请参见图2，图2为脉冲切换模块的故障监视及切换电路。

请参见图2，图2是上述具体实施例中脉冲切换模块的故障监视及切换电路，其中：包括调节器a故障监视部分、调节器b故障监视部分、以及切换电路部分；由于调节器a故障监视部分和调节器b故障监视部分的电路结构及其工作原理相同，因此此处以调节器a故障监视部分为例进行详细说明：

调节器a故障监视部分的主要功能是对调节器a3的运行状态进行检测，只要调节器a3不输出运行脉冲信号，电路便会输出故障信号，上述故障信号一路用于驱动发光二极管led1故障指示，一路输出至切换电路部分。调节器a3运行脉冲信号接入到ch1_pulse端，经反相器d1a整形驱动后，进入由电容c1和电阻r3组成的cr电路，转变成正的尖峰脉冲。上述脉冲信号加到三极管q1的基极，每个特定时间(该时间与调节器a运行脉冲信号周期一致)令三极管q1导通一次。电阻r9和电容c3组成阻容充电电路，当电容c3电压充到比较器u1a的同相端电压时，比较器翻转，输出故障信号。正常情况下三极管q1会不断导通使电容c3放电，所以只要调节器a有运行脉冲输出，电容c3就不会充到令比较器u1a翻转的电压，故不会有故障输出。

切换电路部分是一个由4个与非门组成的rs触发电路，其中：s1为通道选择开关。s1所选择的通道同时该通道无故障，便会选择该通道。如上述故障监视电路发出故障信号至该电路，rs触发器将改变输出，切换通道。因此：通过上述电路，脉冲切换模块5能够自动判断两台调节器的工作状态，当主用调节器出现故障时，例如死机，可自动切换到备用调节器输出。故障恢复后，输出通道自动切换回来。

请参见图3，图3为脉冲切换模块的高速脉冲驱动输出电路，在本具体实施例中，高速脉冲驱动输出电路包括二选一电子开关d3和二选一电子开关d4，通过二选一电子开关d3和二选一电子开关d4可实现6路信号选择。二选一电子开关d3和二选一电子开关d4输出的6路信号经达林顿管q29～q34，最终输出用来驱动外置的励磁脉冲变压器。

请参见图4，图4为脉冲切换模块的继电器输出电路，继电器输出电路包括二选一电子开关d5和二选一电子开关d6，通过二选一电子开关d5和二选一电子开关d6可实现6路信号选择。二选一电子开关d5和二选一电子开关d6输出的6路信号经集成驱动芯片d7输出，可驱动外置的继电器线圈。

由于本具体实施例中的脉冲切换模块5采用电子开关实现6路高速脉冲输出和6路继电器输出，带有放大驱动电路，因此可直接驱动励磁脉冲变压器和继电器线圈。

以上对本实用新型的一种实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。