Разработка автоматизированной системы управления процессом ректификации возвратного изобутилена

 

Модуль  ССМ классифицирован  как безопасный модуль управления для критических  применений. В этом качестве любая известная опасная неисправность модуля должна быть обнаружена с помощью эффективной системы самодиагностики, работа которой, в свою очередь, проверяется специальными тестами FMEA и методами имитации неисправностей. Целями такой диагностики является:

• Сообщить  соответствующему персоналу  о неисправности  в модуле;
• Осуществлять автоматическое переключение на резервный модуль ССМ;
• Производить автоматическое переключение на резервный модуль ССМ;
• Производить автоматическое отключение канала, модуля или системы в случае обнаружение неисправности, которая может привести к опасным последствиям (для операции безопасного управления).

Модуль  ССМ состоит из следующих функциональных контрольных элементов:

• Микропроцессор СРU 68030 с внешним сопроцессором плавающей запятой;
• Периферийный контроллер 68302;
• Контроллер 68824 сетевой шины в сети с передачей эстафеты;
• Булевский сопроцессор;
• Модем и драйверы резервированной шины ввода/вывода IOBUS;
• Модем и драйверы резервированной шины MODULBUS;
• Резервированное ОЗУ 2Мб с питанием от резервной батареи;
• ППЗУ 512 Кб;
• «флэш»-ПЗУ 1 Мб;
• Последовательные порты RS232 с дублированными связями DMA;
• Контрольный (сторожевой) таймер.

Модуль  ССМ содержит установки по сигнализации и блокировки и постоянно осуществляет расширению диагностику, что позволяет быстро обнаруживать опасные неисправности. Сигнал, пришедший от модуля SAM сравнивает с заданными установками. При выходе параметра за установку сигнализации модуль ССМ по шине 10 ВUS обеспечивает оповещение персонала о выходе параметра за допустимый предел, подачей звукового сигнала и отображением на экране станции оператора- технолога параметра желтым цветом. При дальнейшем нарастании текущего параметра и его выходе за установку блокировки модуля ССМ по шине MODULBUS оповещает персонал об аварийном остановке узла, путем подачи звукового сигнала резкого тона и отображением на экране станции оператора-технолога параметра красным цветом. В этом случае модуль вырабатывает воздействие и по шине ВUS  обеспечивает передачу этого сигнала в цифровой форме в дискретный модуль критических операций СDМ.

В модуле СDМ происходит преобразование цифрового кода в дискретный сигнал с выхода СDМ дискретный сигнал через барьер искробезопасности HiD 2872 поступает соленоид отсекающего клапана.  

    
 

    

      
 
 
 

    

    

6.ВЫБОР ТИПА ЭВМ И ТЕРМИНАЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

    Конфигурация  ЭВМ:

• процессор Intel Pentium IV;
• материнская плата с шиной PCI, со встроенным контроллером последовательного асинхронного порта COM  и параллельного порта LPT, с котроллером жестких дисков, контроллером клавиатуры и платой      ETHERNET;
• ОЗУ 128 Mb;
• жесткий диск ёмкостью  40 Гб;
• видеокарта c видеопамятью  32 Mb;
• монитор  21 дюйм  по диагонали;
• принтер для печати отчетов;
• графический указатель  - мышь.
• Накопитель на жестких магнитных дисках 20 Гб;
• Сетевую карту;
• Комбинированный адаптер связи с шиной MODULBAS;
• Цветной монитор 21;
• Черно-белый матричный принтер (формат печать А4);
• Клавиатуру с манипулятором типа трекбол;
• Защитный шкаф (конструктив) для системного блока и источника бесперебойного питания.

Связь с контроллером осуществляется с помощью интерфейса Ethernet, данные с которого поступают на процессор iPentium IV. Процессор в соответствии с программным алгоритмом производит дальнейшую обработку принятых данных, визуализацию процесса, накопление данных на внешнем носителе, вывод  отчетов. Рабочую станцию и контроллер предлагается оснастить источниками бесперебойного питания Liedert UPStation GXT3000RT, что обеспечивает защиту при падении напряжения в  

сети  и дает возможность  безопасной остановки  системы в случае полного отключения питания.

СОТ и СИ подключены к  дублированной магистрали MODULBAS и к

Заводской локальной сети Ethernet.

     СИ может выполнять  функции СОТ.

  Режим СОТ на ПК включается автоматически после подачи питания на системный блок от источника бесперебойного питания UPS. Системный блок и источник бесперебойного питания UPS расположены в одном защитном шкафу. Для проведения текущего обслуживания и/или для перезапуска ПК на лицевой панели каждого из трех защитных шкафов имеется опломбированный тумблер «Вкл/Выкл» системного блока от UPS.

     Мониторы рабочих  станций снабжены  встроенными аудиосистемами  для обеспечения вывода звуковой сигнализации при возникновении в системе

Событий, требующих привлечения  внимания оператора.

Основой программного обеспечения  ПЭВМ является операционная система. Она обеспечивает выполнение двух задач: поддержку работы всех программ и взаимодействие их с аппаратурой ЭВМ предоставление пользователям возможности общего управления машиной

В рамках первой задачи ОС обеспечивает взаимодействие программ с внешними устройствами и друг с другом, распределение оперативной памяти, Выявление различных событий, возникающих в процессе работы

и соответствующее  реагирование на них.

Общее управление машиной  осуществляется на основе командного язык а  ОС с помощью которого человек может выполнить такие операции, кА разметка каталогов дисков на экране дисплея, принтера, коммуникации

В различных моделях  ПЭВМ используют ОС разной архитектуры  и возможностей для их хранения и работы необходимы различные ресурсы ОП. Они представляют собой пользователям разную степень сервиса для разработки программ и их использования.

Широкое распространение  получили несколько  семейств ОС, ориентированных  на определенные микропроцессор. Наиболее  

распространены  такие типы ОС как СР/М MS D0S, UNIX Первую очередь используют на машинах с 8 -разрядными, вторую - с 16 - разрядными, третью- преимущественно с 32-разряными микропроцессорами  

В состав О.С. входят трансляторы  с различных языков высокого уровня: Бейсик, Паскаль, Фортран, Кобол, СИ, Ада, ПЛ-1 и т. д.  это значит, что  управлением  данных О.С. могут работать прикладные программы, написанные на любом из этих языков.

      В комплекте ПЭВМ должно быть: системный блок, дисплей (монитор), клавиатура, печатающее устройство. Основой комплекта ПЭВМ является системный блок, в состав которого входит микропроцессор, ОЗУ, ПЗУ и источник питания.

      Микропроцессор, построенный на одной  из больших интегральных схем, осуществляет все необходимые  операции по обработки  информации и координирует работу всех узлов  ПЭВМ. Микропроцессор Pentium 4 обладает довольно высоким быстродействием, в итоге получают не замедлительный и точный результат в расчетах. Клавиатура ПЭВМ является главных средством, взаимодействует человека с машины. С ее помощью пользователь вводит в ПЭВМ исходные данные, дает команду машине на выполнение различных действий, вводит программы в оперативную память машины.

      На  ряду с клавиатурой  основным средством  взаимодействия пользователя с ПЭВМ является экран  дисплея. На экране можно  разместить расчет и  результат микропроцессора, а так можно  увидеть графики  расчетов и т.д. 
 
 
 
 
 
 

7. ВЫБОР ТИПА ЭВМ  И ТЕРМИНАЛЬНЫХ  УСТРОЙСТВ ДЛЯ  ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

IOBUS является резервированной магистралью, безопасной для критических применений. Она обладает следующими важными свойствами:

- изолированная шина;

- устойчива к одиночным  отказам;

- постоянно периодически  переключается между  резервирующими друг  друга шинами А  и В;

- способна выдержать  отказ модуля ввода/вывода.

MODULBUS используется контроллерами APACS+/QUADLOG для организации связи с рабочими станциями и между собой с гарантированной минимальной скоростью передачи 5 Мбит/с. Связь модулей управления (процессоров) контроллеров APACS+/QUADLOG между собой и с модулями ввода/вывода осуществляется через резервированную шину IOBUS, которая представляет собой магистраль для последовательной передачи данных со скоростью 1 Мбит/с с обменом по принципу «Ведущий-Ведомый» и синхронным протоколом. Максимальная длина резервированный шины по коаксиальному кабелю составляет 460 метров. Это расстояние можно увеличить, используя волоконно-оптический кабель. Передаваемые по шине IOBUS сообщения контролируются и проверяются с помощью циклического контролирующего кода (CRC), номеров последовательностей, кодов команд и др. Благодаря этому вероятность ошибки адресации или опасного искажения сообщения практически исключена. 
 
 
 
 

Ethernet

Ethernet-Это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей.

Ethernet-Это сетевой стандарт, основанный на  технологиях экспериментальной сети Ethernet Network.  Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения. Затем кадр передается по кабелю. Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать факт

передачи  кадра, и тастанция, которая узнает собственные  адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные и посылает по кабелю кадр-ответ.

Адрес станции-источника  также включен  в исходный кадр, поэтому станция- получатель знает, кому послать ответ.

Метод CSMA/CD определяет основные временные и логические соотношения, гарантирующие корректную работу всех станций в сети.

Независимо  от реализации физической среды, все сети Ethernet должны удовлетворят двум ограничениям, связанным с методом доступа:

-Максимальное  расстояние между  двумя любыми узлами не должны превышать 2500м,в сети не должно быть более 1024 узлов.

Стандарт  на технологию Ethernet дает описание единственного формата кадра МАС- уровня. Различие в форматах кадров могут иногда приводить к несовместимости аппаратуры, рассчитанной на работу только с одним стандартом.

Физические  спецификации технологии Ethernet включают следующие среды передачи данных:

10BASE-5 коаксиальный кабель диаметром 0.5 дюйма, называемой «толстым» коаксиалом. Максимальная длина сегмента -500метров(без повторителей). 
 

10BASE-2  коаксиальный кабель диаметром 0.25 дюйма, называемой «тонким» коаксиалом.

Максимальная  сегмента -185метров(без  повторителей).

10BASE-T кабель на основе неэкранированной витой пары(Unshielded Twisted Pair,UTP). Топология «звезда» с концентратором. Расстояния между концентратором и конечным узлом- не более 100м.

10BASE-F оптоволоконный кабель. Топология «звезда» с концентратором. Имеется несколько вариантов этой спецификации-10BASE-FL, 10BASE-FB.

Для того, что бы сеть Ethernet, работала корректно, необходимо, что бы выполнялись три основных условия:

-Количество  станций в сети  не превышает 1024(с  учетом ограничений  для коаксиальных  сегментов)

-Удвоенное  задержка распространения  сигнала( Path Delay Value,PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не превышает 575 битовых интервалов.