Внешние интерфейсы контроллера. Характеристика каналов БЦП.

4.1 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, модульно-

стью 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 много-

задачной операционной системе реального времени RTOS-32;

− cтандартный выход на современные проводные модемы и радиомодемы.

Контроллер имеет следующие типы сетевых каналов для организации систем различ-

ной 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

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

Канал программирования и настройки контроллера

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

Каналы внешнего оборудования

Канал предназначен 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 вы-

ходы 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. Переключе-

ние 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 информа-

ционные 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 разомк-

нуты, 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 тех-

нолога-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 интер-

фейсным линиям связи с объектом (шинам SPI или каналам RS-485). Схема резервирования

показана на рисунке 4.1 (на рисунке показана только одна из четырех линий связи).

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. Резер-

вированные БЦП логически рассматриваются как один БЦП, электрически, как нагрузка на

сетевой интерфейс - как два БЦП.

4.2.2 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.

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, ко-

торый 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 (на рисунке 4.1 не показано). 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 4.2 показана схема резервирования контроллеров (показана только одна из четырех линий связи и один канал каждого модуля)

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 средства-

ми 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 ре-

зервировании 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.

6 Мажорирование сигналов

MDS - Мажорирование дискретных сигналов

Назначение

Алгоритм работает по правилу «два из трех». Алгоритм используется для повышения достоверности дискретных сигналов, поступающих, например, от модулей дискретного ввода контроллера. Описание алгоритма На основном выходе алгоритма D0 формируется дискретный сигнал, равный двум одинаковым входным. Дополнительный логический выход D (признак несовпадения) устанавливается в единицу, если значение одного входа отличается от двух других. Номер входа, отличного от других, формируется на выходе N.

MAS - Мажорирование аналоговых сигналов

Назначение

Алгоритм используется для повышения достоверности аналоговых сигналов, поступающих, например, от модулей аналогового ввода контроллера.

Описание алгоритма

Помимо 3 входов и основного выхода алгоритм включает в себя дополнительный вход Xeps (допустимое рассогласование) и логический выход D (признак несовпадения).

На основном выходе алгоритма Y формируется сигнал, равный среднему из входных, рассогласование между которыми не более допустимого Xeps. Если расхождения между всеми входными сигналами более допустимого рассогласования Xeps, то на основном выходе алгоритма Y формируется сигнал, равный первому входному X1. Признак несовпадения D устанавливается в логическую единицу при выходе за до-

пустимые пределы хотя бы одного входного сигнала.