GMR系统监控实现

1、GE Fanuc GMR在海上石油平台的应用GMR是一套基基于Geniius总线模模块式冗余容容错系统，为为石油平台的的紧急停车系系统和火灾气气体保护系统统提供了完善善的解决方案案。本文详述述了GMR 系统的三重重表决机制，输输入输出I/O子系统的的连接方式，全全局监控系统统的实现。GE FFanuc公公司使用标准准的PLC系系统，面向紧紧急停车系统统ESD和火火灾气体保护护系统F&GG开发了一套套三重化的冗冗余控制系统统解决方案，被被称为Gennius模块块式冗余容错错系统（GMMR）。它有有90-700系列CPUU和Geniius输入输输出模块及其其他系列的部部分模块构成成。其配置方方案可

2、根据系系统规模，进进行灵活的扩扩展，它允许许用户根据希希望得到的流流程风险降低低的程度来改改变系统的冗冗余级别。TTUV根据DDIN192250/DIINVVDEE0801标标准，给予了了GMR系统统三取二系统统，二选一系系统，六级认认证。所以海海洋石油钻井井平台选择了了GMR系统统作为整个平平台的紧急停停车系统和火火灾气体保护护系统。1 Faanuc GGeniuss模块式冗余余容错系统（GGMR）GMR系统统的灵活性体体现在，它可可以提供从输输入模块通过过两个或三个个CPU处理理器到输出模模块的各种冗冗余组合。这这种灵活性意意味着当单重重化系统或双双重化系统操操作时，可以以配置使用较较少的

3、输入和和输出信号但但同时保证系系统的三重化化配置特性。以GMR系统的三重化配置TMR为例（见图1）。它包含了三个独立的PLC以及运行在每个单独系统中的诊断程序。 在TMR配配置中，三个个CPU 中中的每一个CCPU通过三三重化的Geenius总总线将逻辑状状态送至输出出子系统，GGeniuss输出模块对对三重化的输输出数据进行行表决。开关关输出电路集集成提供输出出和负载状态态诊断的电流流、电压传感感器信号，并并做出综合分分析。目目前90-770系列支持持表决机制的的CPU有7789、7990。他们才才能用于GMMR系统中，且且支持高达22000个表表决点。Geenius网网络具有如下下的特点：

4、 三个CCPU之间有有三条总线并并行互连，保保持通讯的安安全。 有三三组不同的输输入，可接到到不同的现场场设备上，或或接到一个现现场设备上。 三组输入数据都传到同一个CPU上，有系统的表决机制。 GMR系统中采用标准的“H”型输出系统。 四个输出模块中，两个采用正逻辑输出，另外两个采用负逻辑输出模块。 每个输出模块均接受来自三个PLC的输出数据，在输出子系统中进行三取二表决。 GMR系统通过TUV认证，Class6，可以满足真正的无单点故障的系统。2 GMR系统扩展与I/O模块连接对于GMR系统而言，BTM/BRM模块可提供本地扩展方式，它能够提供机架之间的高速数据通讯，最大通讯速率500KB

5、PS。而通过基于Genius网络的总线控制器GBC，可以进行远程机架扩展，在这个Genius网络上可以带多至30个远程机架，最大速率为153.6KBPS，最大距离2286米。远程机架可以直接挂Genius的I/O 模块，或者通过远程扫描模板与VersaMax I/O模块或FieldControl系列I/O模块相连。在钻井平台的井头控制柜中，都采用了远程+本地机架混合方式进行扩展，因为平台控制装置非常分散，采用GMR的灵活扩展方式可以在保证足够安全的同时，降低集成成本。下面来介绍I/O的具体连接方式，（1）数字量输出子系统：Genius的数字量输出模块DO直接可以挂在Genius网络上，即直接和

6、总线控制器模块GBC相连，DO模块提供了一类特有的输出组方式，其典型的一种为“H”型接法，连接方式如下， A、B、CC三条Gennius网络络，如果在CC网因故障断断掉后，其他他的Geniius网络正正常仍能保证证指令的有效效输出1，系系统自动诊断断故障并记录录下来，提供供故障解决的的依据。上图图的H型接法法，每路输出出需要四个输输出模块，分分别是两块正正逻辑输出模模块（Souurce模块块，输出+112V），两两块负逻辑输输出模块（SSink模块块，输出-112V）。从从节省成本的的角度出发，系系统输出还提提供另外两种种简化的输出出方式，分别别是：（1）II型接法，需需要一块正逻逻辑输出模块

7、块，一块负逻逻辑输出模块块。（2）TT型接法，需需要两个正逻逻辑模块，一一个负逻辑输输出模块。根根据系统设备备的重要性可可选择相应的的输出方式，在在平台输出模模块中，这几几种连接方式式混合采用，且且都能满足TTUV的认证证。（22）数字量输输入子系统：和其它它的连锁系统统一样，采用用三路Gennius DDI模块接入入，通过Geenius网网络将每路采采集信号传送送到每个CPPU，然后由由CPU进行行表决，按照照3-2-00原则决定系系统输入，即即在三路信号号均有效情况况下，至少需需保证两路输输入信号一致致，输出按其其一致输出。若若一路信号故故障或者仅有有两路输入时时，系统将引引入一路Duup

8、lex状状态信号，然然后再对这三三种信号进行行三取二表决决。如果仅一一路信号有效效，则系统取取默认状态输输入。其其三取二的表表决机制示意意图： （3）模拟拟量输入子系系统：GGMR系统的的模拟量输入入模块，可以以采用多种FFanuc公公司旗下的产产品系列，如如Geniuus的AI模模块、VerrsaMaxx AI模块块、FielldConttrol AAI模块。三三个系列的产产品根据一系系列与PESS技术相关标标准，如：AANSI/IISA，IEEC615008，DINN V195520，DIIN/VDEE 801，均均能满足SIIL3和DIIN5/6级级认证。充分分体现了GMMR系统的配配置

9、是相当灵灵活的，在这这里我们采用用了VerssaMax的的AI模块提提供模拟输入入信号。VersaaMax AAI通过一块块远程扫描模模块（Gennius IInterfface UUnit）接接入Geniius总线网网络，表决机机制与DI模模块相似，在在三路Gennius信号号正常情况下下，直接进行行三选二表决决，如果其中中一路发生故故障，则引入入Dupleex状态信号号参与三选二二表决，Duuplex信信号可以设为为保持、最大大或最小值。每个CPU 模块执行同样的应用程序，并送出输出数据到Genius总线网上，从而控制现场设备。下图是GMR 系统CPU处理机制示意图， 在GMR系系统中，P

10、LLC之间借助助于Geniius网络，可可以直接通过过全局数据交交换（Gloobal ddada MMessagges）方式式传输64个个字长的数据据，在系统逻逻辑需要时，采采用此种方式式可以实现跨跨石油平台的的相关数据交交换。因为在在石油平台之之间的距离往往往是个问题题，Geniius 专用用OZD模块块实现Gennius信号号与光纤信号号的转换，从从而利用光通通讯扩大Geenius信信号传输的距距离。33 GMRR系统监控实实现3.1 与DeeltaV系系统通讯如图5所示示，90-770系列CPPU可外挂CCMM 模块块，CMM提提供两个4885的接口，其其支持四种串串行串行协议议，分别是

11、SSNP、SNNP-X、CCCM和RTTU。RTUU是一种支持持Modbuus的远程终终端单元协议议，GMR方方仅能作为从从方。DelltaV系统统作为主方，通通过一对冗余余的串卡和GGMR系统相相连。DDeltaVV系统通过两两台控制站，分分别是工程师师站和应用站站对GMR系系统传输过来来的数据进行行监视和控制制。 3.2 HHMI人机界界面通过过扩展以太网网通讯模块，将将GMR系统统与CIMPPLICITTY HMII人机接面相相连。HMII提供了对GGMR系统的的全面监控。CCIMPLIICITY HMI支持持双重化和三三重化配置，可可以处理来自自所有PLCC的数据，并并且仿真实际际的PLC执执行的表决过过程。44 总结GMR系系统为海上石石油平台提供供了紧急停车车系统（ESSD）和火灾灾气体保护系系统（F&GG）。ESDD系统需要常常使能信号，而而F&G系统统，通常是常常闭合信号。以F&G系统为例，GMR系统持续监控包括热度，烟尘以及突变气体警报在内的环境变量还包括UV/IR火警探测器和易燃及有毒气体探测器，可以提供失效安全或容错技术来采集报警信息，并通过表决机制来处理它。在任意一个可变的值输出报警时，输出子系统会自动关断操作阀门和风门，切断电源，释放处理气体并激活