[00778365]大型分散控制系统容错关键技术研发与应用

该项目属于电子仪器仪表与自动控制领域。计算机分散控制系统(DCS)自上世纪推出以来，已经在电力、石化、冶金、轻工等各种流程工业领域得到了广泛应用。但长期以来，国内流程工业重大核心装备的自动化成套控制系统一直为国外厂商所垄断。虽然国产分散控制系统DCS近年来也取得了长足的进步，但大部分产品仍囿于模仿和跟踪国外技术和产品，以简单集成模式居多。与国外先进水平相比，在核心技术的自主创新和系统可靠性等方面与国外先进水平相比还存在着相当的差距。随着国产DCS与国外产品价格间的差距日益缩小，系统技术水平、整体性能和可靠性愈发成为国产DCS获得市场竞争优势的关键因素。该项目依托科技部863专项和国家新技术示范项目，在已经获得成功应用的国产DCS产品基础上，通过产学研合作，围绕大型分散控制系统容错体系结构和功能安全性等核心技术问题开展了深入的研究，创新研发完成了既符合当今IT技术发展潮流，又切实满足流程工业重大装备应用需求的基于工业以太网的多域容错网络和三模容错控制器等具有自主知识产权的关键技术，形成了具有自主特色的知识创新体系，共申请发明专利12项，获得授权发明专利5项，实用新型专利5项，获软件著作权5项。核心技术发明内客和创新点包括：(1)实时多域冗余容错控制网络体系结构及实现方法。该发明包括2项授权发明专利和2项实用新型专利，其创新点在于提出并实现了一种用于工业实时控制的以太网冗余容错网络和具有分层递阶和多重容错特征的网状DCS通信网络实现方法。首次将广域网络概念引入并根据实时控制的高可靠特性进行了优化，定义了面向复杂工业实时控制的分布式容错计算环境。采用基于柔性多域和自愈容错等发明，解决了超大型自动化控制系统不同实时信息流融合、隔离和信息安全问题，满足了大型火力发电机组、大型分布式新能源系统和其它复杂流程工业的应用需求。(2)基于工业以太网的DCS三模容错控制器及其实现方法。该发明包括3项授权发明专利和3项实用新型专利，其创新点在于提出并实现了基于“三模最大化”的DCS三模容错控制器体系结构、实时多任务快速确定性调度和容错算法。采用了多CPU并行处理加CPLD协同的硬件容错机制，以及模块化、多线程处理，确定性周期调度和自校验软件容错方法。