Структурная схема и аппаратные средства СМ1820М.ПК.

Возможности промышленных контроллеров по обработке сигналов в основном определяются техническими характеристи­ками применяемых в них микропроцессоров. Ниже рассматрива­ются основные архитектурные линии ПК, разработанные в ИНЭУМ:

• ПК СМ1820М.ПК на базе универсального микропроцессора 180386 ЕХ;

• ПК СМ9166 на базе микроконтроллера SABC166 Siemens;

• ПК CM9I07 на базе микроконтроллера Intel 8X44.

Промышленные контроллеры CM 1820M. П К входят в со­став семейства CM 1820M и совместно с УВК СМ 1820М.ВУ поз­воляют строить унифицированные многоуровневые распределенные АСУТП. Промышленные контроллеры СМ1820М.ПК предназначены для работы в АСУТП различных отраслей промы­шленности в условиях производства, характеризующихся повы­шенной загрязненностью воздуха, вибрациями, ударами, силь­ными электромагнитными полями, значительными температур­ными колебаниями. Современные программируемые ПК СМ1820М.ПК. являются развитием ПК на базе микроЭВМ СМ 1800.

Аппаратные средства

В составе промышленных контроллеров СМ1820М.ПК ис­пользуются следующие основные модули:

• модуль процессора (МП);

• модуль аналогового ввода (МАВ);

• модуль дискретного ввода (МДВ);

• модуль дискретного вывода (МДВыв);

• модуль ввода число - импульсных сигналов.

Все модули ввода-вывода, процессор и блок питания устанав­ливаются в Одна из типичных конфигураций ПК, обеспечивающая теле­измерение текущих параметров объекта управления (ТТ) и теле­сигнализацию положения двухпозиционных объектов (ТС), представлена на (рис.1.) Связь с верхним уровнем по сети осуще­ствляется через асинхронный резервируемый канал RS-485.

монтажный каркас на 4,6 или 8 мест, обеспечивающий объединение модулей по шине ISA. Промышленный контроллер содержит постоянную часть — модуль процессора и блок питания и переменную часть — модули ввода и вывода дискретных и анало­говых сигналов. Блок процессора и блок питания занимают по од­ному месту каждый. На остальных 2,4 или 6 местах могут устанав­ливаться модули УСО разработки ИНЭУМ или других компаний-производителей, чьи модули выполнены в формате microPC. Мо­дули УСО одновременно являются кроссовыми модулями; под­ключение сигналов ввода-вывода осуществляется через 48-кон­тактный разъем фирмы Wago, а соединение с объектом выполняет­ся ленточным кабелем с проводами сечением до 1,5 мм².

Монтажный каркас, кроссовые модули, сетевой фильтр, ши­ны заземления размещаются в навесном шкафу размером 600x500x220 мм, внешний вид которого показан на (рис.2). Конструкция шкафа обеспечивает пылевлагозащиту по норме IP-55, сейсмостойкость — при максимальном расчетном землетрясении 8 баллов.

ПК работает в диапазоне температур от —10 до +45°С (по спе­циальному заказу от —40 до +70°С). По требованиям к электро­магнитной совместимости ПК относятся к 3-й группе исполне­ния по ГОСТ Р.50746-95. По электробезопасности ПК удовлетво­ряют требованиям категории 3 по МЭК 1010-1 (Международная электротехническая комиссия).

Сеть ПК этого типа строится на основе протокола Modbus. Система сбора информации и управления может включать до 124 ПК. Каждый ПК может иметь до 192 каналов ввода-вывода. Мак­симальное удаление ПК от УВК при использовании интерфейса RS-485 — 1,2 км, а при использовании волоконно-оптической линии связи — до 40 км.

Модуль процессора

Модуль процессора (рис. 3.) предназначен для использова­ния в качестве вычислителя.

Вычислительное ядро модуля составляют:

• микропроцессор i80386 ЕХ25(33) МГц;

• ОЗУ 512 Кбайт - 2 Мбайт;

• ПЗУ (Flash-память) 1 - 4 Мбайт.

Микропроцессор помимо блока вычислений объединяет в се­бе также таймер типа 8254А, контроллер прерываний типа 8259А, последовательные каналы, сторожевой таймер, контроллер пря­мого доступа к памяти, периферийные порты, логику управления энергопотреблением.

ОЗУ выполнено на микросхемах статической памяти SRAM (Static RAM) емкостью 128 К х 8 бит (или 512 К х 8 бит).

В качестве ПЗУ используется микросхема энергонезависимой Flash-памяти емкостью 1(2) Мбайт. Часть емкости микросхемы используется для хранения базовой системы MS DOS и приклад­ных программ. Предусмотрена возможность установки модуля Flash-памяти Disk On Chip фирмы M-Systems емкостью от 8 до 140 Мбайт.

Модуль имеет также следующие компоненты:

• энергонезависимые часы реального времени, которые питают­ся от источника питания микропроцессора (когда он включен) или от литиевой батареи напряжением 3 В;

• 24-разрядную периферийную шину (три 8-битных порта ввода-вывода), предназначенную для подключения принтера, алфавитно-цифрового жидкокристаллического (ЖК) дисплея типа PC 1604 фирмы Power-tip, имеющего 4 строки по 16 символов, 45-клавишной клавиатуры FT90045D фирмы BOPLA или использования для дискретного ввода-вывода с формированием прерываний по различным условиям;

• четыре асинхронных последовательных канала передачи дан­ных для связи с терминалом или ЭВМ: СОМ1 и COM2 - RS-232С (аппаратная реализация эквивалентна микросхеме 16С450), COM3 и COM4 - RS-485 (используют UART16C550) с оптоизоляцией 500 В и скоростью обмена данными до 920 Кбит/с;

• синхронный последовательный канал SSIO (Serial Synchronous Input/Output), используемый в режиме резервирования для об­ мена данными между процессорами со скоростью до 5 Мбит/с;

· 48 каналов дискретного ввода-вывода (TTL-уровни), к которым могут подключаться модули дискретного и аналогового ввода- вывода УСО; каналы выполнены на базе двух микросхем 82С55А, каждая микросхема имеет три порта по 8 параллельных линий ввода-вывода, каждый порт имеет отдельный адрес и может быть сконфигурирован на вход и на выход;

• 8-разрядную системную шину ISA, блок управления обеспечивает формирование управляющих сигналов в соответствии со спецификацией ISA;

• контроллер сети Ethernet (в зависимости от варианта исполнения модуля), построен на базе микросхемы CS8900 фирмы Cristal Semiconductors, оддерживает скорость передачи данных 10 Мбит/с.

На модуле установлен разъем расширения системной шины, оответствующий спецификации РС/104, который позволяет устанавливать модули расширения непосредственно на плату процессора.

Системное программное обеспечение включает в себя:

• базовую систему ввода-вывода (BIOS) с встроенным отладочным монитором;

• операционную систему PTS DOS6.65 (MS DOS) и ядро реального времени RTK.

В монтажный каркас могут быть установлены два модуля про­цессора. Один модуль активен (режим Master), а другой отключен от системной шины и находится в режиме горячего резерва (ре­жим Slave). При срабатывании сторожевого таймера управление передается резервному процессору. Питание модуля осуществля­ется от источника питания напряжением +5 В, максимальный потребляемый ток - 1 А.