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控制器双冗余设计与实现

齐爽  
【摘要】:随着自动化水平的不断发展,各行业对自动化系统的可靠性有了更高的需求。特别是系统中关键部件的可靠性问题,更是各应用领域关注的焦点问题。因此,如何提高系统的可靠性,特别是提高系统中关键部件的可靠性已成为目前的热点研究问题。在可靠性设计方面,容错设计是一种用于提高关键部件可靠性的有效手段。本课题正是基于该技术手段,针对实际任务需求,进行控制器双冗余的设计与实现,论文的主要工作如下:针对课题任务需求,完成任务需求分析及总体方案设计。提出一种包含双控制器、双接口模块的控制器双冗余设计方案,同时完成核心芯片的选型工作;在总体设计方案的基础上,完成控制器双冗余的硬件设计。主要包括控制器电路设计、接口模块电路设计、模拟故障及报警电路设计以及相关外围电路设计等;依据控制器双冗余的硬件结构特点,进行了控制器双冗余系统的工作原理阐述及相应的软件设计。主要包括控制器数据同步程序设计、接口模块程序设计、故障诊断及处理程序设计等。构建了测试平台,依据任务需求,进行控制器双冗余系统的功能测试以及故障仿真测试。其中功能测试主要包括电压信号输出测试等。故障仿真测试主要包括掉电测试、控制器故障测试、接口模块故障测试等。在此基础上,对双冗余设计中可能带来的额外故障进行了分析。测试结果表明,本文设计的控制器双冗余系统可以在主控制系统出现故障时实现自主切换,满足任务需求。


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