冗余技能是計算機體系牢靠性規劃中常選用的一種技能，是進步計算機體系牢靠性的最有用辦法之一。為了到達高牢靠性和低失功率相統一的目的，咱們通常會在操控體系的規劃和運用中選用冗余技能。合理的冗余規劃將大大進步體系的牢靠性，可是一起也添加了體系的復雜度和規劃的難度，運用冗余裝備的體系還添加了用戶出資。因而，怎么合理而有用的進行操控體系冗余規劃，是值得研討的課題。
冗余技能概要
冗余技能就是添加剩余的設備，以確保體系愈加牢靠、安全地工作。冗余的分類辦法多種多樣，依照在體系中所在的方位，冗余可分為元件級、部件級和體系級；依照冗余的程度可分為1:1冗余、1:2冗余、1:n冗余等多種。在當時元器件牢靠性不斷進步的情況下，和其它辦法的冗余辦法比較，1:1的部件級熱冗余是一種有用而又相對簡略、裝備靈活的冗余技能完結辦法，如I/O卡件冗余、電源冗余、主操控器冗余等。因而，現在國內外干流的進程操控體系中大多選用了這種辦法。當然，在某些部分規劃中也有選用元件級或多種冗余辦法組合的成功典范。
操控體系冗余規劃的目的
體系運轉不受部分毛病的影響，并且毛病部件的維護對整個體系的功用完結沒有影響，并能夠完結在線維護，使毛病部件得到及時的修正。冗余規劃會添加體系規劃的難度，冗余裝備會添加用戶體系的出資，但這種出資換來了體系的牢靠性，它進步了整個用戶體系的均勻無毛病時刻（MTBF），縮短了均勻毛病修正時刻（MTTR），因而，運用在重要場合的操控體系，冗余是十分必要的
所謂冗余供電，也就是備用電源。最簡略的計劃是備用電源經過一個二極管與電路電源相連，平常，電路電源電壓略高于備用電壓電壓減去二極管壓降的電壓，二極管截止，備用電源不工作；當主電源毛病不能正常供電時，備用電源自動投入。
天津軍糧城發電廠于 1960 年開工興建，一、二期工程別離建造 2 臺 50MW 機組，于 70 時代初期建成投產；三、四期工程別離建造 2 臺 200MW 機組，于 1993 年悉數投產運轉。二期兩臺 50MW 機組已于 2004 完結供熱改造，一期兩臺 50MW 機組已于 2005 年完結循環流化床供熱改造。現在全廠共 8 臺機組，裝機容量 1000MW，其間供熱機組 200MW，純凝機組800MW。其間三四期四臺 200MW 機組現已悉數改造為 DCS 操控，其 DCS 體系選用國電智深 GD99 渙散操控體系，上位組態軟件選用國內自主開發的 GD99 組態軟件，操控器選用Modicon 昆騰系列 534 操控器及 I/O 模板。
DCS 體系的網絡結構
D CS 網絡體系簡介我廠 DCS 體系有以下部分組成：
NPU1A、NPU1B 為互為主備的 MODICON 操控器數據交換服務器，機組運轉期間肯定禁止一起將其退出運轉；NPU2A、NPU2B 為互為主備的龍源巡測數據交換服務器，它擔任搜集很多的現場監督數據；HIS 為前史站，它擔任前史記錄及報警的搜集保存；CS 為計算站，它擔任 DEH 體系、巡測站與 DCS 體系網絡數據交換； OPR1-OPR6 為操作員站，是操作員監督和操作的渠道；MIS為 MIS 站，擔任與廠級的 MIS 網進行數據通訊。它們別離經過各自的雙網卡銜接在兩臺 HUB 上，組成實際的冗余 100M 星型以太網。NPU1A/1B 選用 MB+網絡與下位的操控器進行銜接通訊。操控器與 I/O 模件之間經過同軸電纜和 T 型頭銜接成全體的操控體系。
DCS 體系網絡示意圖
我廠 DCS 體系共有五對操控器：CCS 操控器、EMCS 操控器、SCS 操控器、DAS 操控器，QS 汽水操控器。它們別離擔任操控相關的設備，一切操控器依照下圖銜接在 MB+網絡上，然后組成了完好的 DCS 網絡操控體系。如下圖圖 1 所示：本圖以一對 CCS 操控器為例進行說明。
DCS 模件電源改造背景
I/O 模件電源毛病任何一種電子器件其發生毛病的概率是客觀存在的，我廠就從前發生過由于 DCS 模板電源 CPS 卡件損壞，導致該行一切模件電源丟掉，一切數據回零，形成 DCS 體系調節失控，給部分和公司形成必定的經濟損失和惡劣影響。
人為誤操作概率較高選用單電源供電，一旦工作人員誤碰或誤動了該電源模板 CPS 的電源開關，或許該電源模板的上口電源失電，其形成的結果也是相同嚴峻的。
I/O 信號模板冗余裝備完結困難
首要 I/O 模板冗余裝備本錢貴重，從出資方和 DCS 廠家本錢壓力都很大，然后要完結 I/O 模板的冗余裝備極為困難。其次，依照體系要求及規劃常規，只對及其重要的信號如汽包水位、爐膛負壓、汽機轉速等信號選用冗余或三重裝備；對一般重要信號冗余裝備需求添加很多測點及取樣，并需求提早與規劃院及基建單位聯絡斷定，延伸工期并添加很多本錢。最終，如果是老機組改造，難度會更大，如：是否留有合理的取樣方位、是否有滿意的備用通道、添加很多檢修費用等等，所以幾乎是不可能完結的。
體系未到達真實冗余裝備的要求
由圖 1 能夠看出：咱們的 DCS 操控體系從操作員站、網絡交換機、數據服務器及操控器都是冗余裝備的，即主備設備的電源均來自對應的主備 UPS 電源。而在 I/O 模件層面上，僅有左側的 CPS114 單電源卡，未到達冗余裝備。這樣使體系的安全性和安穩牢靠性不契合火力發電操控體系安全性點評體系的要求，這是體系原規劃的缺少和漏洞。
歸納以上幾點，咱們從體系要求和安全牢靠性方面動身，有必要對現有體系進行改造。
改造辦法
前期預備
咱們查閱了很多相關材料，并積極同 DCS 廠家進行了交流，即咱們現有的 CPS114 電源模板，不具備冗余功用，因而必須更換為具有冗余才能的 CPS124 模板。經過理論證明， I/O 模件雙電源改造具有可行性，并且替換下來的 CPS114 電源模板能夠作為 DCS 體系的備品備件持續運用，契合當時建造節能型社會的要求。
詳細完結
在各級領導的大力支持下，咱們運用機組停運時機，對該體系依照要求進行了改造。行將 I/O 結構原有的 CPS114 電源模板拆下，然后在 I/O 結構的榜首槽及 16 槽別離插上冗余電源模板 CPS124。每塊電源模板的輸入電源別離來自主備 UPS 電源。改造后的 I/O 結構簡圖如下圖 2 所示：
從圖 a 中能夠看出， 如果在任一電流條件下， 導 線的損壞時刻都大于熔斷絲的最大動作時刻， 咱們 就能夠說，該熔斷絲具有對該導線的維護才能。 一 般情況下， 導線線徑以滿意要求的最小線徑為宜。
線束發熱有以下聯系
由（5）式可知線束的發熱率與線束的橫截面積（線徑）成反比，為確保不燒線，電流越大，線徑越大。依據各種規格熔斷絲與各種規格導線的特性曲線，依據經歷，熔斷絲與其所維護的導線之間有如表 2、表 3 所示的對應聯系。
改造效果
改造結束后，咱們進行了模板電源切換實驗和體系的抗電磁干擾實驗；任何一塊電源模板的電源停電，該結構一切 I/O 模件狀況正常且無擾動，操作員畫面數據安穩無跳變。用對講機間隔操控機柜 1 米左右進行通話，該機柜一切 I/O 模件狀況正常且無擾動，操作員畫面數據安穩無跳變，說明咱們的改造沒有改動原體系規劃的體系抗干擾功能。然后完結了真實意義上的具有無擾切換才能的 I/O 模件冗余電源體系，替換下的 CPS114 模板能夠持續充任備件，咱們以最小的出資完結了安全和效益的最大化。經過這次改造消除了設備危險，大大進步了現有 DCS 體系的安穩牢靠性。改造后體系運轉安穩牢靠，至今未發生由于模件電源毛病導致的 DCS 體系事端。
整體而言，對熔斷器選用方面缺少專業規劃人員，且大多數電器規劃人員對熔斷器運用常識的了解程度不行，選型未能完結預訂的維護要求，導致規劃出來的熔斷器很難滿意運用要求，形成各種電器火災頻發。
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