книги / Технические средства автоматизации химических производств

ЭВМ „Электроника МС 1201” выпускают в трех модификациях, имеющих шифры МС1201; МС1201.01 и МС1201.02. Разрабатывается четвертая модификация, имеющая увеличенную емкость ОЗУ по сравнению с выпускаемыми.

Технические характеристики микроЭВМ, различающиеся по моди­ фикациям, даны в табл. 5.10.

В описываемой ЭВМ используют накопители на гибких магнитных дисках, выпускаемые в двух модификациях: „Электроника ГМД-70” и „Электроника ГМД-7012”. Накопители идентичны по конструкции, но отличаются скоростью обмена данными, емкостью памяти и плотно­ стью записи. Перед записью информации диск предварительно форма­ тируют на специальном накопителе. Контроллер накопителя реализо­ ван на базе микропроцессора, использующего ПЗУ емкостью 2 Кбайт. Контроллер содержит буфер для хранения данных, считанных с диска или предназначенных для записи на диск.

Технические характеристики запоминающих устройств „Электро­ ника ГМД-70, ГМД-7012” приведены ниже:

Печатающее устройство имеет шифр СМ 6302; оно построено на базе механизма Д2М-180 и является устройством последовательного действия с точечно-матричной головкой. Технические характеристики

131

Таблица 5.10. Технические характеристики ЭВМ „Электроника МС1201”

устройства приведены ниже:

Алфавитно-цифровоймонохромный дисплей имеет шифр 15ИЭ-00-013.

Он использует электронно-лучевую трубку стелевизионной разверткой и отображением знаков с помощью матрицы, образованной светящи­ мися точками - 7 по горизонтали, 8 - по вертикали. Управляет диспле­ ем микропроцессор, снабженный памятью, которая обеспечивает хранение 48 строк текста при одновременном изображении на экране 24 строк и одной служебной строки для индикации режимов работы дисплея.

Технические характеристики дисплея 15 ИЭ-00013 приведены ниже

Операционные системы ЭВМ „Электроника МС1201” в зависимости от функционального назначения комплекса различаются как своими возможностями, так и требуемыми для них ресурсами. Применяют

132

следующие операционные системы:

перфоленточную (ПЛОС), предназначенную для использования ЭВМ внешней памяти, она воспринимает задачи пользователя как единое целое и поэтому не обеспечивает взаимодействия этих задач между собой;

фоновую дисковую (ФОДОС), позволяющую наряду -с. управлением объектом выполнять для единственного пользователя фоновые про* граммы;

многотерминальную дисковую (МДОС), обеспечивающую выполне­ ние в интерактивном режиме параллельных вычислительных процес* сов с взаимной защитой при разделении ресурсов;

систему управления процессами (ОСУП), имеющую модульную структуру, благодаря чему в процессе генерации создают требуемую версию, которую при необходимости хранят в ПЗУ (возможен и диско­ вый вариант); она управляет пользовательскими задачами, отлажен­ ными заблаговременно с помощью вышеназванных операционных систем.

МикроЭВМ „Электроника МС 1211” близка по структуре и харак­ теристикам к ЭВМ „Электроника МС 1201”. Основное отличие техни­ ческих характеристик заключается в том, что ЭВМ „Электроника МС 1211” имеет ОЗУ емкостью Кбайт и 138 команд процессора. ЭВМ выпускают в двух модификациях, имеющих шифры МС 1211.01 и МС 1211.02. Технические характеристики ЭВМ „Электроника МС 12111” приведены ниже:

5.7. Аппаратура для локальных управляющих вычислительных сетей

Распределенные АСУТП на базе СМ ЭВМ создают с помощью локаль­ ных управляющих вычислительных сетей (ЛУВС) кольцевой и магист­ ральной структуры [25]. При построении таких АСУТП чаще всего используют серийно выпускаемые локальные кольцевые станции, сетевые модули СМ.1800.4504, программно-технические средства „Квант-С”, локальные сети „Приоритет” и сети „Эстафета-2”.

Локальная сеть кольцевой структуры. В ЛУВС на базе СМ ЭВМ с относительно ограниченной интенсивностью информационного обмена экономически и технически оправдано использование последователь­ ного интерфейса для связи абонентских станций (устройств сопря­ жения) непосредственно с абонентами, в качестве которых выступают микроЭВМ, терминалы типа печатающего устройства или алфавит-

1 3 3

но-цифрового черно-белого дисплея, УСО. Применение магнитных дисков большой емкости или цветных дисплеев с высокой разрешаю­ щей способностью в таких ЛУВС оказывается невозможным.

Подобные ЛУВС кольцевой структуры строят на базе СЛК СМстанций локальных кольцевых для СМ ЭВМ. СЛК СМ соединяют между собой двумя кабелями со скрученными парами проводов, образуя замкнутое кольцо. При этом один кабель является основным, второй - резервным, переключение на резервный канал связи осуществляется автоматически.

При включении в кольцо все станции являются равноправными и в равной степени управляют доступом к сети. При этом обычно исполь­ зуют метод доступа, основанный на вставке регистров.

В любой конкретный момент времени в информационном обмене участвуют только две СЛК СМ, одна из которых является передатчи­ ком, а втораяприемником информации. Групповые, а также широко­ вещательные адреса в СЛК СМ не используют.

Однако поскольку скорость передачи в канале существенно пре­ вышает скорость обмена с абонентом, в сети может устанавливаться до нескольких десятков виртуальных соединений. Каждый из абонентов, включенных в виртуальное соединение, общается со своим партнером с своей нормальной скоростью передачи, не замечая того, что сеть одновременно обслуживает и других абонентов.

Абоненты, включенные в кольцо, имеют полную гальваническую развязку.

Программное обеспечение ПО ориентировано на машины СМ ЭВМ с общей шиной, в первую очередь - СМ 1420. Сетевые команды, входя­ щие в состав ПО, управляют работой СЛК СМ и выполняют следующие функции: запись собственного имени; вызов или соединение с другой станцией; программирование удаленной СЛК СМ; задание режима обмена данными с абонентом; выдачу списка всех виртуальных ка­ налов, образованных в данный момент времени; сброс информации.

Конструктивно станция представляет собой автономный аппарат­ ный узел с встроенным источником питания и микропроцессором типа 280 (производство ГДР).

Технические характеристики станции СЛК СМ приведены ниже:

134

Локальные сети магистральной структуры. Для построения ЛУВС на базе ЭВМ, использующих интерфейс И-41, предназначен сетевой мо­ дуль СМ 1800.4506. Он связывает УВК СМ 1810, СМ 1810 с единой ма­ гистральной линией, в которой передача информации осуществляется согласно интерфейсов ИЛПС.

Модуль выпускают в двух модификациях: диспетчер и станция. При компоновке ЛУВСиспользуют один диспетчер и некоторое количество станций. Каждую абонентскую станцию оснащают одним, двумя и даже тремя модулями СМ 1800.4506.

В ЛУВС на базе СМ 1800.4506 предусматривают использование как индивидуальных, так и групповых адресов. Более того, если некото­ рая станция снабжена несколькими модулями для выхода в сеть, им можно присвоить несовпадающие адреса.

Передачи по каналу осуществляют в обоих направлениях в синх­ ронном режиме. Физически канал представляет собой магистраль из основного и резервного коаксиального кабеля, нагруженного на концах согласующими резисторами. Коаксиальный кабель можт быть заменен витой парой проводов, но при этом устанавливается режим пониженной частоты синхронизации.

Модуль СМ 1800.4506 представляет собой микропроцессор с ОЗУ емкостью 1 Кбайт и ПЗУ емкостью 2 Кбайта.

Обмен информацией модуля и УВК производится по прямому доступу в память. Модулю доступна буферная зона объемом 1 Кбайт в любом участке памяти УВК.

Модуль не имеет автономного питания; питающие напряжения +5 В и -12 В поступают от интерфейса И-41.

Технические характеристики сетевого модуля СМ 1800.4506 приве­ дены ниже:

Программно-технические средства „Квант-С”. Предназначены для объединения в однородную магистральную ЛУВС некоторого коли­ чества мини или микроЭВМ, имеющих интерфейсы „Общая шина”.

Канал связи в таких ЛУВС образуют с помощью коаксиального кабеля нагруженного на концах резисторами для предотвращения отраженных сигналов. В ЛУВС применяют как индивидуальные, так и групповые адреса.

Технические средства „Квант-С” состоят из блока доступа и станции локальной сети (СЛС). Блок доступа обеспечивает безобрывное под-

135

ключение к магистрали путем прокалывания коаксиального кабеля тремя стальными зондами. СЛС состоит из интерфейсных карт и конт­ роллера моноканала (магистрали). Интерфейсные карты выпускаются в шести различных исполнениях в зависимости от того, к какой именно ЭВМ предусматривают подключение СЛС: СМ-4, СМ-1300, СМ-1420,„Электроника-79,” ,Электроника-100/25”.

Контроллер моноканала построен на базе микропроцессора и опера­ тивной памяти объемом 1били 32Кбайт. Память контроллера является двухпортовой. Через один из портов осуществляют связь с абонент­ ской ЭВМ, а через другойобмен информацией с моноканалом.

В процессе работы станции можно задавать три режима работы: „абонент” -основной режим, при котором станция принимает из

магистрали кадры в соответствии со своим адресом; „администратор”, при котором станция приобретает все кадры,

независимо от того, кому они адресованы. Обычно этот режим исполь­ зуют для той абонентской ЭВМ, на которую возложено ведение статис­ тики по работе;

„тест” - режим, при котором не ведется обмен информацией между абонентами, а проверяется работоспособность основных узлов.

Программное обеспечение сети „Квант-С” представляет собой пакет „ПП Квант-С/ОСРВ”. Пакет функционирует под управлением опера­ ционной системы ОСРВ версия 3.0. Он размещен на диске и имеет ОЗУ-резидентную часть объемом не свыше 5 Кбайт.

Технические характеристики локальной сети „Квант-С” приведены ниже:

Локальная сеть „Приоритет”. Эта ЛУВС предусматривает исполь­ зование в качестве абонентских станций микроЭВМ с интерфейсом „Общая шина” (развитие СМ-4); микроЭВМ семейства „Электроника” (начиная с модели „Электроника-60”); средств комплекса КТС-ЛУИС-2.

В ЛУВС „Приоритет” реализовано децентрализованное приоритет­ ное управление доступом.

Сеть имеет магистральную топологию на основе коаксиального кабеля. Особенностью ее является использование метода переприема: каждый абонент осуществляет ретрансляцию всех сообщений. В

1 3 6

случае отказа контроллера или пропадания питания осуществляется обвод линейного узла. Вследствие такой организации приема инфор­ мации число абонентских станций в ЛУВС „Приоритет” может быть любым.

В сети „Приоритет” применяют индивидуальные, групповые и широковещательные адреса.

Обмен информацией между контроллером и абонентской станцией осуществляется побайтно, в соответствии с интерфейсом ИРПР.

Имеются два уровня приоритетов для абонентов сети. Для улучше­ ния реактивности ЛУВС подтверждение о правильности доставки сообщения производится в том же сеансе, что и его передача.

Технические характеристики контроллера типа Ша 2.000.010 для ЛУВС „Приоритет” даны ниже:

Локальная сеть „Эстафета-2”. Эта ЛУВС является развитием ранее выпускавшейся сети „Эстафета”, ориентированной на объединение только ЕС ЭВМ. Сеть „Эстафета-2” представляет собой физическое кольцо, образованное витым двухжильным телефонным кабелем, к которому подсоединены станции локальной сети СЛС. К последним подключают ЭВМ различных типов, терминалы с дисплеями и печа­ тающие устройства.

В качестве ЭВМ можно использовать миниЭВМ типа СМ 1420 и совместимые с ними, микроЭВМ типа СМ 1810 и совместимые с ними, микроЭВМ „Электроника”. Допускается подключение к СЛС через специальный адаптер персональных ЭВМ типа ЕС-1840.

Станция локальной сети представляет собой автономный 8-разряд- ный микропроцессор с ПЗУ объемом 8 Кбайт, ОЗУ емкостью 2 Кбайта и встроенным источником питания. Обмен информацией между СЛС и подключаемым оборудованием производится в последовательных кодах на основе унифицированных интерфейсов.

Сетевое программное обеспечение построено на основе пакета прикладных программ „Эстафета”, записанных в ПЗУ. Имеется нес­ колько версий пакета, ориентированных на различные типы подсоеди­ няемых к сети ЭВМ. Все версии пакета обеспечивают организацию виртуальных связей, что позволяет реализовать в сети режим удален­ ной работы с библиотеками и распределенными базами данных. При этом допускается до 63 виртуальных соединений одной станции с другими и до 12 соединений, связывающих одновременно различные

137

СЛС. Сетевое ПО позволяет включать и отключать отдельное СЛС без нарушения работы сети и без потери информации.

Технические характеристики локальной сети „Эстафета-2” приве­ дены ниже:

Глава 6

МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

6.1. Микропроцессорные контроллеры для систем автоматизации

Микропроцессорные контроллеры предназначены для автоматиза­ ции непрерывных, непрерывно-дискретных и периодических техноло­ гических процессов. Контроллеры позволяют принимать и преобразо­ вывать поступающую от датчиков контрольную информацию, выраба­ тывать управляющие (командные) воздействия и осуществлять взаи­ модействие и обмен информацией с оператором ТОУ.

Серийно выпускаемые отечественные контроллеры для систем автоматизации по функциональному назначению делят на три класса: регулирующие микропроцессорные контроллеры (ремиконты), логи­ ческие микропроцессорные контроллеры (ломиконты) и дисплейные микропроцессорные контроллеры (димиконты).

Ремиконты. Эти контроллеры предназначены для автоматизации ТОУ с несколькими регулируемыми координатами. В класс ремиконтов входят контроллеры Р-100, 110, 112, 120, 122 и 130. Базовым конт­ роллером для данного класса является ремиконт Р-100 [26]. Остальные модификации контроллеров имеют в значительной мере аналогичную структуру, модульную и элементную базу.

Ремиконт Р-100. Контроллер представляет собой проектно-компо- нуемое устройство, состоящее из постоянной и переменной частей. В первую часть входят неизменяемый комплект технических устройств, аппаратуру переменной части компонуют в соответствии с характерис­ тиками ТОУ, в частности числом каналов ввода-вывода информации и контуров регулирования.

138

Рис. 6.1. Техническая структура ремиконта Р-100

Т е х н и ч е с к а я стр у кту р а рем икон та Р-100 представлена

на рис. 6.1.

В постоянную часть контроллера (ПК) входит ряд модулей базово­ го комплекта: процессор (ПРЦ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) емкостью 2 Кбайта, три постоянных запоминающих устройства (ПЗУ) емкостью 8 Кбайт каждое, индикатор (МИН), сигнализатор отказов (МСО) и усилитель мощности (УМ). С ПК информационно связана панель оператора (ПНО), используемая для настройки конт­ роллера.

Модуль ПРЦ построен на базе микропроцессора серии К580. Он осуществляет управление работой всех блоков Р-100 и обработку информации в соответствии с заданной программой.

Вмодулях ПЗУ. 1 и ПЗУ. 2 „зашито” программное обеспечение контроллера, включающее следующие программы: организации про­ цесса вычислений, регулирования, обслуживания панели оператора и внешних устройств, тестирования и самодиагностики.

Вмодуле ОЗУ хранят информацию, которую может изменять оператор. Сюда относят характеристики алгоритмов регулирования, параметры конфигурации контуров регулирования и режимов их функционирования, настроечные коэффициенты, значения заданий, длительности циклов и т. д. В этом модуле хранят информацию, накапливающуюся в процессе реализации алгоритмов регулирования. Для сохранения запрограммированной и накапливающейся в ОЗУ информации при аварийном отключении сетевого питания автомати­ чески подключают батарею сухих элементов.

Модули ПЗУ.З и УМ предназначены для обслуживания панели оператора ПНО. В ПЗУ.З „защита” программа обслуживания, а УМ усиливает интерфейсные сигналы по мощности ипозволяет подключать ПНО через кабель длиной до 3 м.

Модуль МСО сигнализирует о наличии характерных отказов,

139

выявляемых с помощью программ диагностики, и дистанционно передает сообщение о выявленных нарушениях в работе ремиконта.

Модуль МИН выполняет сервисные функции. Он позволяет с помощью светодиодов избирательно контролировать сигналы на входах-выходах контроллера.

Проектно-компонуемый комплект (ПРК) содержит модули УСО следующих модификаций: аналого-цифрового преобразователя (АЦП) на 16 аналоговых входов (до 4 модулей); гальванического разделителя (РГ1) на 8 аналоговых входов (до б модулей); цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) на 8 входных аналоговых сигналов (до 8 штук); выходных гальванических разделителей (РГ2) на 4 аналоговых выхода (до 6 модулей); дискретно-цифрового преобразователя (ДЦП) на 16 дискретных входных сигналов (до 8 штук); цифро-импульсного пре­ образователя (ЦИП) на 8 выходов для ввода импульсных дискретных сигналов (до 8 штук).

Модули и устройства постоянной и проектно-компонуемой частей ремиконта Р-100 связаны между собой шиной внутриблочной интер­

определяют программы, помещенные в ПЗУ. Программное обеспечение позволяет абстрагироваться от физических элементов, образуклцих контроллер. Оно выполнено таким образом, что физическая структура представляется в виде виртуальной (кажущейся), подобной структу­ рам обычных устройств автоматического регулирования и управле­ ния. Основу виртуальной структуры образуют следующие пять облас­ тей (рис. 6 .2 ): ввода информации, вывода информации, управления, алгоритмических ресурсов и связи с оператором. I

Области ввода и вывода информации предназначены для подклю­ чения соответственно датчиков и исполнительных устройств. Входы рассчитаны на работу с унифицированными аналоговыми (напряжение О -10 В, ток 0 - 5 мА, 0 - 20 мА, 4 - 20 мА) и дискретными (0 или 24 В постоянного тока) сигналами. На выходах формируются унифициро­ ванные аналоговые сигналы, а также дискретные и импульсные сиг­ налы типа „сухой контакт”.

Область управления предназначена для обработки поступающей информации и состоит из 64 алгоритмических блоков (алгоблоков): 1.1, 1.2,..., 8 .8 . Функции алгоблоков заранее не определены-в про­ цессе технологического программирования оператор может „запол­ нить” каждый алгоблок любым алгоритмом из числа входящих в библиотеку алгоритмов контроллера.

Типовой алгоблок (рис. 6.3) содержит программно реализованные задатчик (ЗДН), переключатель режимов работы (ПР) и орган ручного управления (РУЧ).

Каждый алгоблок имеет восемь входов (*!,..., х$), а также один аналоговый (у) и два дискретных (г\, выхода, которые в исходном состоянии не запрограммированного ремиконта ни с чем не связаны.

140