3.2 Состав микропроцессорной системы автоматизации

В рамках модернизации системы автоматизации предлагается центральный контроллер и контроллеры УСО выполнить на базе модулей серии DCS-2000C с модулем центрального процессорного устройства CPU-32A.

В связи с тем, что в настоящее время средствами коммуникации в системах все больше и больше используются интерфейсные каналы типа ETHERNET, современный модуль ЦПУ должен иметь несколько интерфейсных каналов ETHERNET для обеспечения основной и резервной линий передач, а также для подключения резервного модуля ЦПУ.

Модуль предназначен для работы в составе распределенных систем управления на базе программируемых контроллеров серии DCS-2000 для сбора информации, обработки ее по заданным алгоритмам и выдачи управляющих команд по пяти последовательным каналам RS-485 с гальванической изоляцией и цепями грозозащиты, одному последовательному неизолированным каналу RS-232 и от одного до пяти каналов Ethernet. Модуль является восстанавливаемым и ремонтно-пригодным изделием, предназначенным для круглосуточной непрерывной эксплуатации.

Основные технические характеристики модуля приведены в таблице 3.1

Таблица 3.1 - Основные технические характеристики модуля CPU-32A

Конструкция модуля отвечает требованиям, предъявляемым к конструкции модулей серии DCS-2000 устанавливаемых в каркас. Модификация CPU-32A содержит три платы: плату CPU-32A, являющуюся платформой модуля, плату дисплея DP-31А и плату сетевого модуля Ethernet С-32А. На плате С-32А размещены два канала Ethernet. Печатные платы, соединенные между собой, помещается в металлический корпус [8].

На рисунке 3.2 показана структурная схема модуля, которая содержит:

- микропроцессор, МП;

- супервизор питания, СП;

- последовательные многофункциональные контроллеры, ПМК1 и ПМК2;

- формирователи интерфейсных каналов RS-485, ФКК8485;

- формирователь интерфейсного канала RS-232, ФКК8232;

- формирователь интерфейсного канала USB, ФК USB;

- схему резервирования, СР, формирователь сигнала Inhibit;

- схема ввода-вывода дискретных сигналов, ВВД;

- часы реального времени, ЧРВ;

- энергонезависимая память, EEPROM;

- модуль дисплейный, DP-31;

- сетевой модуль, С-32А;

- формирователи интерфейсных каналов ETHERNET, Е1.. .ЕЗ.

Модуль выполнен на базе микропроцессора типа SC143 фирмы BECK. МП состоит из ядра, совместимого с микропроцессором 180186, памяти и периферийных устройств. Память МП делится на память программ объемом восемь Мбайт и память данных объемом восемь Мбайт. Устройствами периферийными являются: последовательные интерфейсы, порты ввода-вывода и два встроенных контроллера ETHERNET. Кроме того МП имеет раздельную двадцати четырех разрядную шину адреса и шестнадцати разрядную шину данных.

Аппаратно-программные средства МП позволяют взаимодействовать с устройствами модуля, как с устройствами ввода-вывода и как с устройствами памяти. Устройствами ввода вывода являются ПМК1, ПМК2, модуль дисплейный DP-31 и СР. Для выборки устройств ввода-вывода используются сигналы, формируемые МП.

Адресное пространство памяти распространяется на двухпортовую память модуля С-32А. Двухпортовая память модуля С-32А является интерфейсом между

Рисунок 3.2 - Структурная схема модуля CPU-32A

МП и микропроцессором модуля С-32А. Обращение к памяти формируется двумя сигналами UCSOUT и FLSEL. Совпадение двух логических нулей на выходах UCSOUT и FLSEL характеризует обращение к памяти.

Для организации надежного запуска МП используется устройство супервизора питания, которое выполнено на базе микросхемы ADM706. СП в своем составе содержит охранный таймер и устройство контроля питания. СП формирует сигнал сброса в двух случаях, когда включается электропитание модуля и при сбое программы. Период формирования сигнала не должен превышать 1,6 с.

Модуль содержит пять интерфейсных каналов типа RS-485. Из них два канала Line 0 и Line l, скоростные, предназначены для информационного обмена с модулями, установленными в каркас. Два канала Line 2 и Line 3 предназначены для работы с другими уровнями системы или периферийным оборудованием. Каналы Line 0, Line 1, Line 2, Line 3 могут производить обмен по двум протоколам HDLC и MODBUS.

Формирователи изолированных каналов RS-485 со светодиодной индикацией реализованы по типовой схеме, где в качестве формирователей RS-485 использованы специализированные микросхемы ADM2582 с внутренней гальванической развязкой. В качестве элементов грозозащиты используются трансилы и позисторы.

Последовательный интерфейс USB является встроенным устройством МП. Устройства, подключенные к USB интерфейсу, могут питаться от источника питания модуля. Тип соединителя интерфейса USB - А.

Для формирования сигнала «горячий-холодный запуск» служат специальные RC элементы и инвертор с триггером Шмидта. Номиналы подобраны таким образом, что при пропадании электропитания более чем на 2,5 с (с последующим восстановлением) на линии C/W появится высокий уровень на время не более 0,5 с. Это событие информирует программное обеспечение о необходимости «холодного» запуска с полной инициализацией системы.

Если электропитание пропадало на меньшее время (или не пропадало вовсе, а сброс произошел из-за сбоя), то на линии C/W находится постоянно низкий уровень, что говорит о необходимости “горячего” запуска алгоритма с заданной точки с частичной инициализацией.

Если контроллер содержит два модуля CPU-32A, один из них работает в режиме основного, а второй - в режиме резервного, то арбитром выбора режимов этих модулей является схема резервирования. СР состоит из формирователя сигнала Inhibit и приемника внешних сигналов исправности основного модуля CPU. Формирователь сигнала Inhibit представляет собой счетчик, который с периодом не более 500 мс сбрасывается. Если счетчик в течение 500 мс не сбросится, сбой программного обеспечения или иная неисправность модуля, то на выходе INHO+ пропадет напряжение питающие входную цепь схемы резервирования резервного модуля и основной модуль перейдет в резерв, а резервный станет основным.