GMR系統(tǒng)監(jiān)控實現(xiàn)

1、GE Faanuc GMR在在海上石油油平臺的應(yīng)應(yīng)用GMR是一一套基于GGeniuus總線模模塊式冗余余容錯系統(tǒng)統(tǒng)，為石油油平臺的緊緊急停車系系統(tǒng)和火災(zāi)災(zāi)氣體保護護系統(tǒng)提供供了完善的的解決方案案。本文詳詳述了GMMR 系統(tǒng)統(tǒng)的三重表表決機制，輸輸入輸出II/O子系系統(tǒng)的連接接方式，全全局監(jiān)控系系統(tǒng)的實現(xiàn)現(xiàn)。GGE Faanuc公公司使用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的PLLC系統(tǒng)，面面向緊急停停車系統(tǒng)EESD和火火災(zāi)氣體保保護系統(tǒng)FF&G開發(fā)發(fā)了一套三三重化的冗冗余控制系系統(tǒng)解決方方案，被稱稱為Gennius模模塊式冗余余容錯系統(tǒng)統(tǒng)（GMRR）。它有有90-770系列CCPU和GGeniuus輸入輸輸出模塊及及其他系

2、列列的部分模模塊構(gòu)成。其配置方方案可根據(jù)據(jù)系統(tǒng)規(guī)模模，進行靈靈活的擴展展，它允許許用戶根據(jù)據(jù)希望得到到的流程風(fēng)風(fēng)險降低的的程度來改改變系統(tǒng)的的冗余級別別。TUVV根據(jù)DIIN192250/DDINVVVDE08801標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，給予了了GMR系系統(tǒng)三取二二系統(tǒng)，二二選一系統(tǒng)統(tǒng)，六級認(rèn)認(rèn)證。所以以海洋石油油鉆井平臺臺選擇了GGMR系統(tǒng)統(tǒng)作為整個個平臺的緊緊急停車系系統(tǒng)和火災(zāi)災(zāi)氣體保護護系統(tǒng)。1 Fanuuc Geeniuss模塊式冗冗余容錯系系統(tǒng)（GMMR）GMR系系統(tǒng)的靈活活性體現(xiàn)在在，它可以以提供從輸輸入模塊通通過兩個或或三個CPPU處理器器到輸出模模塊的各種種冗余組合合。這種靈靈活性意味味著當(dāng)

3、單重重化系統(tǒng)或或雙重化系系統(tǒng)操作時時，可以配配置使用較較少的輸入入和輸出信信號但同時時保證系統(tǒng)統(tǒng)的三重化化配置特性性。以以GMR系系統(tǒng)的三重重化配置TTMR為例例（見圖11）。它包包含了三個個獨立的PPLC以及及運行在每每個單獨系系統(tǒng)中的診診斷程序。 在TMMR配置中中，三個CCPU 中中的每一個個CPU通通過三重化化的Gennius總總線將邏輯輯狀態(tài)送至至輸出子系系統(tǒng)，Geeniuss輸出模塊塊對三重化化的輸出數(shù)數(shù)據(jù)進行表表決。開關(guān)關(guān)輸出電路路集成提供供輸出和負負載狀態(tài)診診斷的電流流、電壓傳傳感器信號號，并做出出綜合分析析。目目前90-70系列列支持表決決機制的CCPU有7789、7790。

4、他他們才能用用于GMRR系統(tǒng)中，且且支持高達達20000個表決點點。Gennius網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)具有如如下的特點點： 三個CPPU之間有有三條總線線并行互連連，保持通通訊的安全全。 有三三組不同的的輸入，可可接到不同同的現(xiàn)場設(shè)設(shè)備上，或或接到一個個現(xiàn)場設(shè)備備上。 三三組輸入數(shù)數(shù)據(jù)都傳到到同一個CCPU上，有有系統(tǒng)的表表決機制。 GMRR系統(tǒng)中采采用標(biāo)準(zhǔn)的的“H”型型輸出系統(tǒng)統(tǒng)。 四個輸出出模塊中，兩兩個采用正正邏輯輸出出，另外兩兩個采用負負邏輯輸出出模塊。 每個個輸出模塊塊均接受來來自三個PPLC的輸輸出數(shù)據(jù)，在在輸出子系系統(tǒng)中進行行三取二表表決。 GMRR系統(tǒng)通過過TUV認(rèn)認(rèn)證，Cllass66，可

5、以滿滿足真正的的無單點故故障的系統(tǒng)統(tǒng)。22 GMMR系統(tǒng)擴擴展與I/O模塊連連接對對于GMRR系統(tǒng)而言言，BTMM/BRMM模塊可提提供本地擴擴展方式，它它能夠提供供機架之間間的高速數(shù)數(shù)據(jù)通訊，最最大通訊速速率5000KBPSS。而通過過基于Geeniuss網(wǎng)絡(luò)的總總線控制器器GBC，可可以進行遠遠程機架擴擴展，在這這個Gennius網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上可以以帶多至330個遠程程機架，最最大速率為為153.6KBPPS，最大大距離22286米。遠程機架架可以直接接掛Gennius的的I/O 模塊，或或者通過遠遠程掃描模模板與VeersaMMax II/O模塊塊或FieeldCoontrool系列II/O模

6、塊塊相連。在在鉆井平臺臺的井頭控控制柜中，都都采用了遠遠程+本地地機架混合合方式進行行擴展，因因為平臺控控制裝置非非常分散，采采用GMRR的靈活擴擴展方式可可以在保證證足夠安全全的同時，降降低集成成成本。下面來介介紹I/OO的具體連連接方式，（1）數(shù)字量輸出子系統(tǒng)：Genius的數(shù)字量輸出模塊DO直接可以掛在Genius網(wǎng)絡(luò)上，即直接和總線控制器模塊GBC相連，DO模塊提供了一類特有的輸出組方式，其典型的一種為“H”型接法，連接方式如下， A、BB、C三條條Geniius網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，如果在在C網(wǎng)因故故障斷掉后后，其他的的Geniius網(wǎng)絡(luò)絡(luò)正常仍能能保證指令令的有效輸輸出1，系系統(tǒng)自動診診斷故障并

7、并記錄下來來，提供故故障解決的的依據(jù)。上上圖的H型型接法，每每路輸出需需要四個輸輸出模塊，分分別是兩塊塊正邏輯輸輸出模塊（SSourcce模塊，輸輸出+122V），兩兩塊負邏輯輯輸出模塊塊（Sinnk模塊，輸輸出-122V）。從從節(jié)省成本本的角度出出發(fā)，系統(tǒng)統(tǒng)輸出還提提供另外兩兩種簡化的的輸出方式式，分別是是：（1）II型接法，需需要一塊正正邏輯輸出出模塊，一一塊負邏輯輯輸出模塊塊。（2）TT型接法，需需要兩個正正邏輯模塊塊，一個負負邏輯輸出出模塊。根根據(jù)系統(tǒng)設(shè)設(shè)備的重要要性可選擇擇相應(yīng)的輸輸出方式，在在平臺輸出出模塊中，這這幾種連接接方式混合合采用，且且都能滿足足TUV的的認(rèn)證。（2）數(shù)數(shù)字

8、量輸入入子系統(tǒng)：和其其它的連鎖鎖系統(tǒng)一樣樣，采用三三路Gennius DI模塊塊接入，通通過Gennius網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)將每路路采集信號號傳送到每每個CPUU，然后由由CPU進進行表決，按按照3-22-0原則則決定系統(tǒng)統(tǒng)輸入，即即在三路信信號均有效效情況下，至至少需保證證兩路輸入入信號一致致，輸出按按其一致輸輸出。若一一路信號故故障或者僅僅有兩路輸輸入時，系系統(tǒng)將引入入一路Duuplexx狀態(tài)信號號，然后再再對這三種種信號進行行三取二表表決。如果果僅一路信信號有效，則則系統(tǒng)取默默認(rèn)狀態(tài)輸輸入。其三取二二的表決機機制示意圖圖： （3）模模擬量輸入入子系統(tǒng)：GMMR系統(tǒng)的的模擬量輸輸入模塊，可可以采用多多

9、種Fannuc公司司旗下的產(chǎn)產(chǎn)品系列，如如Geniius的AAI模塊、VerssaMaxx AI模模塊、FiieldCContrrol AAI模塊。三個系列列的產(chǎn)品根根據(jù)一系列列與PESS技術(shù)相關(guān)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如如：ANSSI/ISSA，IEEC615508，DDIN VV195220，DIIN/VDDE 8001，均能能滿足SIIL3和DDIN5/6級認(rèn)證證。充分體體現(xiàn)了GMMR系統(tǒng)的的配置是相相當(dāng)靈活的的，在這里里我們采用用了VerrsaMaax的AII模塊提供供模擬輸入入信號。VerrsaMaax AII通過一塊塊遠程掃描描模塊（GGeniuus Innterfface Unitt）接入GGe

10、niuus總線網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，表決決機制與DDI模塊相相似，在三三路Gennius信信號正常情情況下，直直接進行三三選二表決決，如果其其中一路發(fā)發(fā)生故障，則則引入Duuplexx狀態(tài)信號號參與三選選二表決，DDupleex信號可可以設(shè)為保保持、最大大或最小值值。每每個CPUU 模塊執(zhí)執(zhí)行同樣的的應(yīng)用程序序，并送出出輸出數(shù)據(jù)據(jù)到Gennius總總線網(wǎng)上，從從而控制現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備。下圖是GGMR 系系統(tǒng)CPUU處理機制制示意圖， 在GMMR系統(tǒng)中中，PLCC之間借助助于Gennius網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，可以以直接通過過全局?jǐn)?shù)據(jù)據(jù)交換（GGlobaal daada MMessaages）方方式傳輸664個字長長的數(shù)據(jù)，在在

11、系統(tǒng)邏輯輯需要時，采采用此種方方式可以實實現(xiàn)跨石油油平臺的相相關(guān)數(shù)據(jù)交交換。因為為在石油平平臺之間的的距離往往往是個問題題，Gennius 專用OZZD模塊實實現(xiàn)Gennius信信號與光纖纖信號的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換，從而而利用光通通訊擴大GGeniuus信號傳傳輸?shù)木嚯x離。33 GMMR系統(tǒng)監(jiān)監(jiān)控實現(xiàn)3.11 與DeeltaVV系統(tǒng)通訊訊如圖圖5所示，990-700系列CPPU可外掛掛CMM 模塊，CCMM提供供兩個4885的接口口，其支持持四種串行行串行協(xié)議議，分別是是SNP、SNP-X、CCCM和RTTU。RTTU是一種種支持Moodbuss的遠程終終端單元協(xié)協(xié)議，GMMR方僅能能作為從方方。Dell

12、taV系系統(tǒng)作為主主方，通過過一對冗余余的串卡和和GMR系系統(tǒng)相連。DeeltaVV系統(tǒng)通過過兩臺控制制站，分別別是工程師師站和應(yīng)用用站對GMMR系統(tǒng)傳傳輸過來的的數(shù)據(jù)進行行監(jiān)視和控控制。 3.22 HMII人機界面面通過過擴展以太太網(wǎng)通訊模模塊，將GGMR系統(tǒng)統(tǒng)與CIMMPLICCITY HMI人人機接面相相連。HMMI提供了了對GMRR系統(tǒng)的全全面監(jiān)控。CIMPPLICIITY HHMI支持持雙重化和和三重化配配置，可以以處理來自自所有PLLC的數(shù)據(jù)據(jù)，并且仿仿真實際的的PLC執(zhí)執(zhí)行的表決決過程。4 總結(jié)GMR系系統(tǒng)為海上上石油平臺臺提供了緊緊急停車系系統(tǒng)（ESSD）和火火災(zāi)氣體保保護系統(tǒng)（FF&G）。ESD系系統(tǒng)需要常常使能信號號，而F&G系統(tǒng)，通通常是常閉閉合信號。以FF&G系統(tǒng)統(tǒng)為例，GGMR系統(tǒng)統(tǒng)持續(xù)監(jiān)控控包括熱度度，煙塵以以及突變氣氣體警報在在內(nèi)的環(huán)境境變量還包包括UV/IR火警警探測器和和易燃及有有毒氣體探探測器，可可以提供失失效安全或或容錯技術(shù)術(shù)來采集報報警信息，并并通過表決決機制來處處理它。在在任意一個個可變的值值輸出報警警時，輸出出子系統(tǒng)會會自動關(guān)斷斷操作閥門門和風(fēng)門，切切斷電源，釋釋放處理氣氣體并激活活滅火釋放放系統(tǒng)。GMRR I/OO模塊的電電壓和電流流傳