Внешние интерфейсы контроллера. Характеристика каналов БЦП. На лицевой панели БЦП имеются:

На лицевой панели БЦП имеются:

• вилка «5V» на два контакта «+», «_» для подачи питания на БЦП;

• разъемы «OUT1», «OUT2» для выдачи информации о состоянии БЦП (РАБОТА, ОТКАЗ, АКТИВНЫЙ, ПАССИВНЫЙ);

• разъемы «COM1», «COM2», «COM3» для подключения по интерфейсу RS_232 (три канала);

• разъем «PN1» для подключения пульта настройки PN1 по интерфейсу RS_232;

• разъем «Ethernet» для подключения по интерфейсу Ethernet (один канал);

• разъем «KEY» для подключения клавиатуры (не используется);

• разъем «SPI» для подключения интерфейса SPI (до четырех каналов);

• разъем «RS_485» для подключения интерфейса RS_485 с гальваническим разделением 1500 В от интерфейсной платы

INT485 (до четырех каналов);

• разъем «RS485_1» для подключения интерфейса RS_485 без гальванического разделения от интерфейсной платы

INT485_1 (до четырех каналов);

• кнопка «RSТ» без фиксации для рестарта БЦП;

• светодиод «ACT» для сигнализации режима контроллера: АКТИВНЫЙ, ПАССИВНЫЙ;

• светодиод «ERR» для сигнализации отказа БЦП;

• светодиоды «LAN», «LNК» для сигнализации наличия связи по интерфейсу Ethernet;

• светодиоды «RS485», «RS485_1» для сигнализации наличия связи по интерфейсу RS_485.

Рисунок 1 –внешний интерфейс БЦП

3.1 Выбор вариантов подключения контроллеров серии КРОСС:

-В межконтроллерную сеть

-К верхнему уровню системы управления

Функциональные и структурные свойства контроллера обеспечивают:

− возможность построения простых и сложных распределенных систем автоматизации на базе стандартных интерфейсов и сетевых протоколов, отвечающих всем требованиям

систем реального времени, включая поддержку «полевых» сетей реального времени;

− возможность связи с целым рядом покупных (Factory Suite, Trace Mode и д.р.), или разработанных пользователем SCADA-пакетов по протоколам MODBUS и Ethernet, а также возможность стыковки со встраиваемыми плоскими панелями оператора различного типа и разных производителей;

− возможность поэтапного наращивания системы с сохранением прежних наработок, высокая адаптируемость к работе как по стандартным, так и уникальным протоколам, позволяющие осуществлять частичную или поэтапную модернизацию и реконструкцию, что обеспечивается высокой степенью стандартизации интерфейсов и протоколов, модульностью и структурированностью аппаратных и программных средств;

− возможность одновременного обслуживания нескольких процессов (например,

прием/передача данных по нескольким направлениям с различными протоколами наряду с выполнением задач контроля и управления объектом), благодаря предустановленной многозадачной операционной системе реального времени RTOS-32;

− cтандартный выход на современные проводные модемы и радиомодемы.

Контроллер имеет следующие типы сетевых каналов для организации систем различной конфигурации:

− Ethernet (1 канал);

− RS-485 (1 системный канал);

− RS-232 (1 канал для резервирования контроллеров);

− RS-232 (1 канал для подключения инженерных средств настройки);

− RS-232 (1 канал для подключения внешнего оборудования)

− полевые сети (до 4 каналов).

Канал сети Ethernet предназначен для организации контроллеров в системы с радиальной архитектурой.

Последовательный канал RS-485 предназначен для организации контроллеров в системы с магистральной архитектурой.

Канал резервирования предназначен для обмена данными основного и резервного БЦП в резервированных структурах.

Канал программирования и настройки контроллера предназначен для подключения инженерных средств программирования и настройки контроллера - ПК с программными пакетами IsaGRAF.

Каналы внешнего оборудования предназначены для подключения к контроллеру внешнего оборудования - пульта технолога-оператора, проводных и радиомодемов и т.п.

Каналы полевых сетей предназначены для подключения к контроллеру блоков контроллера ТРАССА-500.

Выбор вариантов резервирования.

Для повышения надежности систем автоматизации на базе контроллеров КРОСС-500 предусмотрены различные способы резервирования аппаратуры этих контроллеров. К ним относятся:

− резервирование БЦП;

− резервирование контроллеров;

− резервирование аппаратуры ввода-вывода;

− резервирование полевых сетей;

− комбинированные способы резервирования.

Различные способы резервирования реализуются либо встроенными программно-аппаратными средствами контроллера, не требующими дополнительных мероприятий при подготовке контроллера к работе, кроме реализации схемы подключения, либо проектными средствами, требующими управления процедурами резервирования со стороны ТПП.

Резервирование контроллеров и БЦП поддерживается системными средствами. Для резервирования контроллеров потребителю необходимо только подать входы датчиков на оба контроллера, соединить дискретные выходы контроллеров, подключить аналоговые выходы к блоку переключения БПР-10 и соединить БЦП жгутом, схема которого приведена в РЭ1. При резервировании БЦП достаточна только последняя процедура. Все остальные виды резервирования осуществляются проектным путем. Переключение на резерв осуществляет ТПП по признакам отказа соответствующего оборудования, формируемым системными средствами в базе данных ТПП.

Процедуры резервирования поддерживаются следующими средствами:

а) Канал резервирования. В качестве канала резервирования используются информационные и управляющие сигналы порта СОМ3 модемной связи процессора. Состав сигналов резервирования приведен в таблице 4.1.

б) Жгут для соединения портов СОМ3 процессоров.

в) Внешние выходные дискретные сигналы с переключающих контактов реле РАБ/ ОТК и АКТ/ПАС разъемов «OUT1», «OUT2» блока БЦП, индицирующие состояния РАБОТА/ОТКАЗ и режимы АКТИВНЫЙ/ПАССИВНЫЙ процессора, которые дублируют соответствующие сигналы R и S канала резервирования и используются для переключения внешних цепей контроллера. В состоянии РАБОТА и режиме АКТИВНЫЙ - ключи разомкнуты, в состоянии ОТКАЗ и режиме ПАССИВНЫЙ - замкнуты.

г) Индикация состояния (светодиод ERR) и режима работы (светодиод ACT) БЦП.

д) Блоки переключения БПР-10, которые используются для подключения панели технолога-оператора и внешних цепей к активному БЦП.

е) Схема подключения терминальных блоков ввода сигналов ТБвх к одноименным модулям обоих контроллеров.

ж) Схема подключения дискретных выходных сигналов одноименных модулей обоих контроллеров к выходному терминальному блоку ТБвых по схеме монтажного ИЛИ.

и) Программно-аппаратные средства непрерывной диагностики БЦП, переводящие его в состояние ОТКАЗ при обнаружении неисправности.

к) Системное программное обеспечение, реализующее процедуры резервирования.

-Резервирование БЦП

Общая схема резервирования

В этой схеме используется два БЦП, которые параллельно подключаются к интерфейсным линиям связи с объектом (шинам SPI или каналам RS-485). Резервированные БЦП должны быть включены в одну и ту же контроллерную сеть с одинаковыми логическими номерами, иметь одинаковую ТПП и одинаковые настройки. К одной сети могут подключаться как одиночные, так и резервированные процессоры. Резервированные БЦП логически рассматриваются как один БЦП, электрически, как нагрузка на сетевой интерфейс - как два БЦП.

Логика работы резервированных БЦП.

Один из БЦП работает в режиме АКТИВНЫЙ, другой – в режиме ПАССИВНЫЙ.

Режим работы (АКТИВНЫЙ или ПАССИВНЫЙ) устанавливается автоматически в режиме холодного пуска БЦП. Активный БЦП логически подключен к интерфейсу линий связи и пульту оператора, выполняет ТПП и управляет МВВ и микроконтроллером.

Рисунок 2 –Схема резервирования БЦП

Пассивный БЦП логически отключен от интерфейса линий связи и пульта оператора, ТПП не выполняет, но непрерывно обновляет по каналу резервирования свою базу данных в соответствии с базой данных активного БЦП.

Активный БЦП при отказе переходит в состояние ОСТАНОВ, индицируя сигнал ОТКАЗ, и логически отключается от линии связи. Активным становится пассивный БЦП, который логически подключается к интерфейсу линий связи и продолжает выполнение ТПП. Пассивный БЦП при переходе в состояние ОСТАНОВ или ОТКАЗ остается в состоянии логического отключения от подсистемы ввода-вывода.

Каждый БЦП может иметь индивидуальный, а не коммутируемый пульт технолога оператора. В этом случае отпадает необходимость в блоке переключения БПР-10. Клавиатура пульта технолога оператора пассивного БЦП недоступна по управлению, все команды можно подавать только с клавиатуры пульта технолога оператора активного БЦП. Органы индикации пульта пассивного БЦП при этом отслеживают состояния соответствующих органов активного БЦП.

Пассивный БЦП, принимая из сети и исполняя все сообщения, формирует ответные сообщения только в особых случаях, когда оно адресовано именно пассивному контроллеру по физическому IP-адресу. В противном случае ответное сообщение формирует активный контроллер.

-Резервирование контроллеров.Общая схема резервирования.

Особенностью резервирования контроллеров, по сравнению с резервированием БЦП, является наличие у каждого БЦП своей, индивидуальной, системы ввода-вывода. Оба контроллера должны быть включены в одну и ту же контроллерную сеть с одинаковыми сетевыми номерами, иметь одинаковую ТПП, одинаковые настройки, одинаковую систему ввдавывода и одинаковую схему подключения входных и выходных сигналов. К одной сети могут подключаться как одиночные, так и резервированные контроллеры. На рисунке показана схема резервирования контроллеров (показана только одна из четырех линий связи и один канал каждого модуля)

Рисунок 3-Схема резервирования контроллера

Резервированные контроллеры логически рассматриваются как один контроллер, электрически, как нагрузка на сетевой интерфейс - как два контроллера.

В резервированных контроллерах входные аналоговые и дискретные сигналы подаются на одноименные модули обоих контроллеров параллельно, путем соединения специальным жгутом каждого входного терминального блока (ТБвх) с входами этих модулей. Выходные аналоговые и дискретные сигналы одноименных модулей контроллеров подключаются к блокам БПР-10 и далее к выходным терминальным блокам ТБвых. Дискретные выходы одноименных модулей могут подключаться к ТБвых параллельно, путем их соединения специальным жгутом с ТБвых по схеме монтажного ИЛИ, без использования БПР-10.

-Резервирование аппаратуры ввода/вывода. Возможны следующие варианты резервирования аппаратуры ввода/вывода в рамках одного контроллера:

− резервирование подсистем ввода/вывода;

− резервирование модулей ввода данных;

− резервирование модулей вывода данных.

Резервирования аппаратуры ввода-вывода в рамках одного контроллера осуществляется проектными методами и системными средствами не поддерживаются, за исключением функции передачи состояний (РАБОТА-ОТКАЗ) МВВ и микроконтроллеров в ТПП. При резервировании аппаратуры ввода/вывода используются такие же схемы и методы включения МВВ и микроконтроллеров, как и при резервировании контроллеров. Управление активностью МВВ и микроконтроллеров осуществляется ТПП по кодам состояний РАБОТА-ОТКАЗ модулей МВВ и микроконтроллеров, передаваемых системными средствами в ТПП. При подключении модулей вывода аналоговых и дискретных сигналов через блок переключения БПР-10 в качестве сигналов переключения УПР и ЗАПРЕТ необходимо использовать дискретные выходы дополнительного модуля вывода дискретных сигналов, значениями которых управляет ТПП.

-Резервирование подсистем ввода-вывода

Под подсистемой ввода-вывода понимается совокупность следующих средств:

− процессор ввода-вывода ПВВ;

− интерфейс модулей МВВ (шина SPI или канал RS-485);

− МВВ, подключенные к интерфейсу.

При резервировании подсистем ввода-вывода резервируется вся совокупность средств. Обе подсистемы должны иметь одинаковые настройки, одинаковую схему подключения входных и выходных сигналов. В резервированных подсистемах входные аналоговые и дискретные сигналы подаются на одноименные модули обоих подсистем параллельно, путем соединения специальным жгутом каждого входного терминального блока (ТБвх) с этими модулями. Выходные аналоговые и дискретные сигналы одноименных модулей контроллеров подключаются к блокам БПР-10 и далее к выходным терминальным блокам ТБвых. Дискретные выходы одноименных модулей могут подключаться к терминальным блокам параллельно, путем соединения выходов этих модулей с ТБвых по схеме монтажного ИЛИ, без использования БПР-10.

-Резервирование модулей вывода данных.Резервирование отдельных модулей вывода данных является частным случаем резервирования подсистем ввода-вывода и осуществляется описанными выше методами. При резервировании модулей вывода для повышения общей надежности их целесообразно подключать к различным шинам МВВ. Особенностью резервирования модулей вывода дискретных сигналов является возможность их дублирования. При этом выходные сигналы разных модулей подключаются параллельно по схеме монтажного ИЛИ, оба модуля активны и обновляют свои сигналы в каждом цикле.