工艺工程大区-仪表自控版-每日一题-第2020-10-27题

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讨论题：

278、你如何看待SIS系统中的双重化诊断系统、三重化表决系统和从双重化诊断系统发展出来的四重化诊断系统？

1、双重化冗余ESD系统从I/O模件到CPU、通信模件都是双重化配置的。其中一套处于工作状态，另一套则处于热备状态。
2、三重化表决系统的每个部分是独立的，但三个部分的功能又完全相同，三重化电路的输出信号在成为系统输出之前，经过一个三取二的表决芯片。当三个电路中有一路发生故障，输出错误信号，经过三取二表决后该错误信号被屏蔽掉，系统仍然输出正确的信号（电压、电流或开关状态）。系统不会因为内部故障而对过程产生影响。
3、从双重化诊断系统发展出来的四重化诊断系统的两套系统不是简单的一用一备的冗余，而是同时运转，而且不光输入完全独立，输出也是两套系统并联，是完全的二重化。

SIS系统中的双重化诊断系统就比如1oo1D 双通道系统 这种结构使用一个带有诊断能力的单一控制器通道，和第二个诊断通道利用串行连接构成输出回路。1oo1D 结构由一个单一逻辑解算器和一个外部的监视时钟而构成，定时器的输出与逻辑解算器的输出进行串联接线。 在更先进的系统中，内置诊断控制一个独立串联输出，当系统检测出失效时，它会强制系统处于断开状态。诊断功能把检测到的一个危险失效转变成一个安全失效。1oo2D 结构包含两个独立的电路通道。输出电路可以使用不同类型的双重开关。比如固态开关提供了常规的控制器输出，而另一个继电器由内部诊断控制，提供了第二个常开接点开关。如果在输出通道检测到一个潜在的危险失效，继电器触点就会断开，使输出回路断电，确保执行器处于安全状态。 双重电路通道可以使用不同类型的触点实现1oo1D 结构，比如两个常开点，或者一个常开点加一个常闭点等。后缀“D”反映了系统在每个通道中，具有更广泛和更细致的自诊断能力。第二个停机路径，就是由这个自诊断系统，运用高级的“依据参考”的方法进行系统诊断。
三重化表决系统就比如2oo3 三通道系统 如果在一些控制系统的应用中，根本不允许失效模式的出现，那么三选二系统是一种最牢靠的选择。当要防止两种失效模式的出现时，系统的结构变的非常复杂。一种既可以容忍“安全”失效，又可以容忍“危险”失效的结构设计就是三选二结构（三个单元中选择两个相同的结果用于安全功能）。这种带有三个控制器单元的结构提供了即有安全性又有高可用性的系统 。
这种系统被称为 TMR（三重模块冗余）系统。 每个控制器单元的输出通道带有两个输出点。把三个控制器各自的两个输出点连接成“表决”电路，用表决的结果来决定真正的输出信号。输出的结果取决于“多数”的意见。当一条电路中有两个输出点接通时，输出负载将被激活。当一条电路中有两个输出点断开时，输出负载将被断电。
从双重化诊断系统发展出来的四重化诊断系统就比如2oo4D 四重化系统。为了在系统出现问题后，系统可以降级到1oo2D 的系统继续运行，一些厂商在市场上提供了一种称为四重化的系统方案，有时被称为 QMR （四重模块冗余）。 四重化系统，无论如何，实际的系统结构是基于双重化的输入和输出的结构变化而来的，四重的含义是指系统包括了四个处理器（每条腿上有两个）。这种结构确保了即使系统的一条腿由于错误或替换停机，整个系统还是完整的。比起1oo2D 或2oo3系统，感觉 2oo4D 的系统可能更安全而且更可靠，实际上它们在运行时，系统所提供的可用性和安全完整性等级是一样的。与硬件相反，软件永远不会降级。因此，当使用软件检测硬件时，总是在误动作发生之前就可以发现它们。QMR 安全系统使用软件进行自测试和自诊断，从现场至处理器。这使得 QMR 安全系统比任何其他没有使用自测试和自诊断的系统更加可靠，这其中包括2oo3或者2oo4系统。 除了具有系统内部自测试和自诊断能力外，QMR 系统还有测试和诊断现场回路的能力。对于输入和输出，系统都具有回路监视功能。一旦发现回路中出现短路和开路，就会生成报警。这种自动检测和诊断方法减少了整个系统的维护和测试的费用。 QMR 带诊断系统具有处理多失效的能力，因为它能够发现和隔离系统中任何地方出现失效的能力。只要失效不是来自系统的同一个部分，它可以具有在多个失效产生时，不丢失任何安全功能的能力。结合2oo4D 的诊断技术，使得系统具有发现和隔离甚至没有发生误动作失效的能力。QMR 安全系统是第一个、并且目前是仅有的一个使用真正的双容错结构。它是仅 有的、具有当两个处理器都失效而能保持系统执行安全功能到 SIL3等级的安全系统。QMR 系统能够象一个单通道安全系统一样，在完整性 SIL3 等级下畅通无阻地运行。 QMR 安全系统的替换失效模块是非常容易的，可以在线进行，不需要热备或者中间模块，不会影响安全装置的流程。因为两个通道独立运行，可以工作于一个通道而不减少整个系统的安全功能。另外，在线可以下载完整程序，而不会影响流程和减少系统的安全完整性。在改变到新的应用程序前，系统会执行一个检查，并且把值进行拷贝，确保安全和正确地连续运行。

1、双重化冗余ESD系统从I/O模件到CPU、通信模件都是双重化配置的。其中一套处于工作状态，另一套则处于热备状态。
2、三重化表决系统的每个部分是独立的，但三个部分的功能又完全相同，三重化电路的输出信号在成为系统输出之前，经过一个三取二的表决芯片。当三个电路中有一路发生故障，输出错误信号，经过三取二表决后该错误信号被屏蔽掉，系统仍然输出正确的信号（电压、电流或开关状态）。系统不会因为内部故障而对过程产生影响。
3、从双重化诊断系统发展出来的四重化诊断系统的两套系统不是简单的一用一备的冗余，而是同时运转，而且不光输入完全独立，输出也是两套系统并联，是完全的二重化。

现在

1、双重化冗余ESD系统从I/O模件到CPU、通信模件都是双重化配置的。其中一套处于工作状态，另一套则处于热备状态。
2、三重化表决系统的每个部分是独立的，但三个部分的功能又完全相同，三重化电路的输出信号在成为系统输出之前，经过一个三取二的表决芯片。当三个电路中有一路发生故障，输出错误信号，经过三取二表决后该错误信号被屏蔽掉，系统仍然输出正确的信号（电压、电流或开关状态）。系统不会因为内部故障而对过程产生影响。
3、从双重化诊断系统发展出来的四重化诊断系统的两套系统不是简单的一用一备的冗余，而是同时运转，而且不光输入完全独立，输出也是两套系统并联，是完全的二重化。

从双重化诊断系统发展出来的四重化诊断系统的两套系统不是简单的一用一备的冗余，而是同时运转，而且不光输入完全独立，输出也是两套系统并联，是完全的二重化。

冗余设置和诊断，兼顾安全性和可用性才有意义。

SIS系统中的双重化诊断系统是双通道系统 这种结构使用一个带有诊断能力的单一控制器通道，和第二个诊断通道利用串行连接构成输出回路。1、双重化冗余ESD系统从I/O模件到CPU、通信模件都是双重化配置的。其中一套处于工作状态，另一套则处于热备状态。
2、三重化表决系统的每个部分是独立的，但三个部分的功能又完全相同，三重化电路的输出信号在成为系统输出之前，经过一个三取二的表决芯片。当三个电路中有一路发生故障，输出错误信号，经过三取二表决后该错误信号被屏蔽掉，系统仍然输出正确的信号（电压、电流或开关状态）。系统不会因为内部故障而对过程产生影响。
3、从双重化诊断系统发展出来的四重化诊断系统的两套系统不是简单的一用一备的冗余，而是同时运转，而且不光输入完全独立，输出也是两套系统并联，是完全的二重化。

1、双重化冗余ESD系统从I/O模件到CPU、通信模件都是双重化配置的。其中一套处于工作状态，另一套则处于热备状态。
2、三重化表决系统的每个部分是独立的，但三个部分的功能又完全相同，三重化电路的输出信号在成为系统输出之前，经过一个三取二的表决芯片。当三个电路中有一路发生故障，输出错误信号，经过三取二表决后该错误信号被屏蔽掉，系统仍然输出正确的信号（电压、电流或开关状态）。系统不会因为内部故障而对过程产生影响。
3、从双重化诊断系统发展出来的四重化诊断系统的两套系统不是简单的一用一备的冗余，而是同时运转，而且不光输入完全独立，输出也是两套系统并联，是完全的二重化。

冗余设置和诊断，兼顾安全性和可用性才有意义。

确实是进步了，也考虑了很多的系统和硬件的不完善性。引用几位学长的文字：
1、双重化冗余ESD系统从I/O模件到CPU、通信模件都是双重化配置的。其中一套处于工作状态，另一套则处于热备状态。
2、三重化表决系统的每个部分是独立的，但三个部分的功能又完全相同，三重化电路的输出信号在成为系统输出之前，经过一个三取二的表决芯片。当三个电路中有一路发生故障，输出错误信号，经过三取二表决后该错误信号被屏蔽掉，系统仍然输出正确的信号（电压、电流或开关状态）。系统不会因为内部故障而对过程产生影响。
3、从双重化诊断系统发展出来的四重化诊断系统的两套系统不是简单的一用一备的冗余，而是同时运转，而且不光输入完全独立，输出也是两套系统并联，是完全的二重化。

1、双重化冗余ESD系统从I/O模件到CPU、通信模件都是双重化配置的。其中一套处于工作状态，另一套则处于热备状态。 2、三重化表决系统的每个部分是独立的，但三个部分的功能又完全相同，三重化电路的输出信号在成为系统输出之前，经过一个三取二的表决芯片。当三个电路中有一路发生故障，输出错误信号，经过三取二表决后该错误信号被屏蔽掉，系统仍然输出正确的信号（电压、电流或开关状态）。系统不会因为内部故障而对过程产生影响。 3、从双重化诊断系统发展出来的四重化诊断系统的两套系统不是简单的一用一备的冗余，而是同时运转，而且不光输入完全独立，输出也是两套系统并联，是完全的二重化。

1、双重化冗余ESD系统从I/O模件到CPU、通信模件都是双重化配置的。其中一套处于工作状态，另一套则处于热备状态。 2、三重化表决系统的每个部分是独立的，但三个部分的功能又完全相同，三重化电路的输出信号在成为系统输出之前，经过一个三取二的表决芯片。当三个电路中有一路发生故障，输出错误信号，经过三取二表决后该错误信号被屏蔽掉，系统仍然输出正确的信号（电压、电流或开关状态）。系统不会因为内部故障而对过程产生影响。 3、从双重化诊断系统发展出来的四重化诊断系统的两套系统不是简单的一用一备的冗余，而是同时运转，而且不光输入完全独立，输出也是两套系统并联，是完全的二重化。