Acum patruzeci de ani, un grup de ingineri din SUA la licitație pentru dezvoltarea sistemului automatizat de control al procesului a fost propus pentru prima dată în proiectarea modulară practica mondială a dispozitivului de control cu control al firmware-ului. A fost construit pe cinci tipuri de module, inclusiv modulul de gestionare a firmware-ului.
Esența principiului este dezvoltarea de module standard de 8 canale pentru conectarea senzorilor și actuatori la un dispozitiv de calcul și crearea sistemelor de control pe bază de măsurare a acestora pot fi stivuite și pentru construirea de instrumente de gestionare a transportului și a proceselor de companii.
(. Figura 1) Această abordare a fost numit modulare de control digital - control digital modular. Utilizarea sa a creat o nouă direcție fundamental în construirea de sisteme de management. Producătorii de echipamente au apreciat, iar numărul companiilor producătoare de securitate a datelor modulare a fost în creștere rapidă.
La început, modulele cu obiectul și o unitate de calcul centrală a controlerului efectuat pe cipuri ale primului - și integrarea de gradul doi de elemente discrete, și, prin urmare, fiabilitatea acestor dispozitive nu au fost foarte mari. Cu toate acestea, utilizarea metodei de construcție modulară a controlerului vă permite să înlocuiască modul separat fără a opri întregul sistem, care a fost un important pas înainte în comparație cu sistemele tradiționale de control non-modulare, eșecul elementelor care a necesitat oprirea întregului sistem de control pentru câteva zile pentru diagnosticarea și repararea acestuia. Din cauza stoc într-un număr mic de piese de schimb stocate model de modul de înlocuire, de restaurare a sistemelor de control nu prezintă mare dificultate. a redus în mod corespunzător, și în mod semnificativ costurile pentru operarea echipamentului.
Având în vedere și faptul că microprocesoare, ADC și DAC au fost efectuate de „siliciu pe safir“ tehnologii, este posibil să se mărească performanța procesorului de până la 64 Mbit / s (frecvență de ceas de 32 MHz) și crește timpul între eșecurile din a doua generație la microprocesor 40 50 mii. h. Tehnologie „siliciu pe safir“ controlere de microprocesor, de asemenea, autorizat să opereze la nivelul de radiații de până la 300 roentgens / h și a le face potrivite pentru construirea de sisteme de control al centralei nucleare.
Sistem modular, cu toate acestea, Q-bus, cu excepția unor avantaje incontestabile (costuri mai mici, o fiabilitate mai mare) a avut un dezavantaj semnificativ - nu este permisă atunci când o arhitectură uniprocesor crearea de software și hardware canale 500-600 pentru mai mult control și management. Atunci când numărul de viteza I / O a sistemului 256 a început să scadă brusc, iar senzorii de sondaj timp ciclu - creștere.
Utilizarea de autobuz digitale de mare viteză, pentru comunicarea cu modulele controler în controlere microprocesor de generația a treia (fig. 4) a făcut posibilă îmbunătățirea în continuare fiabilitatea, dar problema creșterii capacității sistemului și performanța sa a rămas nerezolvată.
Cu toate acestea, chiar și o structură de server distribuit cu microprocesor legătură are un punct slab - serverul de prezență sau de facturare de management (server de baze de date), care prevede un schimb de informații între controlerul de microprocesor. Atunci când un server complet perturbat eșuează toate componentele hardware și software complexe. În aplicarea de curent sau de control duplicarea server, practic, a rezolvat această problemă, cu toate acestea de comutare Bumpless de pe serverul primar la backup în toate situațiile posibile rămâne o problemă până în prezent.
Ajutor în soluția sa ar putea fi de a crea sisteme multiprocesor de 4-a generație (Fig. 6). Și au fost dezvoltate astfel de complexe pentru crearea de tolerante la defecte sistemele de control redundante, protecție și management în industria petrochimică, industria gazelor naturale, în industriile periculoase. Abordarea este după cum urmează. Controlerul cu microprocesor este construit pe baza setului de microprocesoare și duplicată de comunicații procesoare de înaltă performanță, care oferă comunicare cu senzori digitali prin interfața RS485. Aceasta oferă suport pentru principalele protocoale de comunicatie industriale Modbus, Profibus, Multibus. remote microprocesor terminale, de asemenea, realizată și asigură comunicarea cu fiecare dintre duplex procesoare. Această arhitectură este permis să se conecteze la sistemele de informații și de calcul (IPC), senzori inteligenți și actuatori cu interfața RS485 ieșire fără utilizarea de dispozitive de conectare intermediare. Ca rezultat - creșterea fiabilității sistemelor de software și hardware la 0,9999 la 1 mie de ore În plus, modulele de comunicare și interfețe RS485 sunt integrate IS de barieră, ceea ce a permis să utilizeze datele privind industria explozive IPC fără dispozitive externe de protecție scânteie ... timpul până la eșecul în acest caz medie este, conform statisticilor, 5-600. H.
Punctul culminant al ani de eforturi pentru a construi un microprocesor a fost de a crea un neyrotranspyutera multiprocesor (Fig. 7). Acesta a fost un important pas înainte în comparație cu una sau două mufa operatorului și structurile rețelei distribuite. Neyrotranspyuter reprezintă controler multiprocesor cu conexiuni directe între microprocesoare. Modulele transputer constă dintr-un număr de unități centrale de procesare (1 la 256), în fiecare modul 16-32 care set de procesoare șaisprezece biți cu interfețe seriale. Modulul microprocesoarele integrat în inel, în care fiecare microprocesor este conectat cu patru microprocesoare adiacente din modulul și cu 8 microprocesoare module adiacente - prin conectori optici.
Senzori și actuatori sunt conectate la controler cu microprocesor prin conectori optici folosind o interfață dispozitiv extern (IPC), din care nomenclatura este selectată de către proiectantul sistemului.
Utilizarea de senzori cu fibră optică și microprocesoare module ODR făcut astfel de controlere adecvate pentru construirea de sisteme de management în industriile radioactive și periculoase, fără a limita distanța de la producția de control complex periculos.
Aceste transputers sunt de departe cel mai avansat tip de software microprocesor și sisteme hardware și posedă o fiabilitate deosebită. Probabilitatea de defectare a unor astfel de complecși este de 10 -22 -10 -24.
Vladimir Zhuk, șef al departamentului IT al „Energopromis“