Контроллер с последовательной внутренней магистралью для автоматизации крупных энергетических объектов

• Автор: Сердюков, Олег Викторович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 166 с. : ил

ГЛАВА 1. Обзор и анализ положения в области разработки современных контроллеров

1.1 Определение границ и области работы

1.2 Основные требования к средствам автоматизации крупных энергетических объектов

1.2.1 Соответствие средств автоматизации функционал ьно-технологической структуре объекта

1.2.2 Повышенные требования по надежности

1.2.3 Быстрое восстановление функций

1.2.4 Повышенные требования к устойчивости функционирования

1.3 Обзор и анализ существующих направлений и тенденций развития ПТК для крупных энергообъектов

1.4 Обзор существующих «открытых» контроллеров

1.4.1 Магистрально-модульные контроллеры УМЕ и СотрайРО

1.4.1.1 Анализ характеристик УМЕЬш

1.4.1.2 Анализ СотрайРС!
1.4.2 Мезонинные технологии
1.4.3 Технология последовательной передачи данных для
внутрисистемных соединений
1.4.4 Полевые шины
1.5 Обзор и анализ существующих специализированных контроллеров
1.6 Анализ структур контроллеров
1.6.1 Традиционные магистрально-модульные контроллеры
1.7 «Открытые» и «закрытые» системы
1.8 Выводы
ГЛАВА 2. Анализ и реализация основных требований к разрабатываемому контроллеру
2.1 Поиск архитектуры контроллера, адекватного объекту автоматизации
2.1.1 Анализ архитектур контроллеров с параллельной шиной
2.1.2 Недостатки классической параллельной шины
2.2 Контроллер с адекватной задаче архитектурой на базе последовательной шины
2.3 Выводы
ГЛАВА 3. Разработка контроллера
3.1 Результаты разработки и реализации контроллера с последовательной шиной
3.2 Основные решения, использованные в М1Г-контроллере
3.2.1 Внутренняя последовательная шина МШ-контроллера
3.2.2 Решения по организации ввода/вывода
3.2.3 Сопряжение с «полевым» уровнем
3.2.4 Выбор элементной базы МШ-модуля
3.3 Описание структуры М1Г-контроллера и его характеристик
3.3.1 Структура МИ7-контроллера
3.3.2 Структура МИ7-модуля и его отличие от модуля УМЕ
3.4 Сравнение расчетной надежности МШ-контроллера и контроллера с традиционной архитектурой
3.4.1 Основные определения и расчетные формулы
3.4.2 Оценка вероятности «критического» отказа контроллера УМЕ
3.4.3 Оценка вероятности «критического» отказа М1Г-контроллера
3.4.4 Выводы
3.5 М1Г-контроллеры в иерархической структуре программно-технических комплексов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Перечень внедренных разработок
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Сертификаты и лицензии, примеры актов внедрения.Л
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Применение ПТК «TORNADO» на MIF-контроллерах в АСУТП энергоблока №6 Новосибирской ТЭЦ-5 и котлоагрегата МЛ
Читинской ТЭЦ
В.1 АСУ ТП энергоблока №6 Новосибирской ТЭЦ
В.2 АСУ ТП котлоагрегата №1 Читинской ТЭЦ
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Программно-технические комплексы серии «TORNADO»

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Процессорный модуль-носитель MIF-Base. Техническое описание

многократным запасом для избежания корреляций программ исполняемых на одном процессоре в многозадачном режиме.
Некоторые современные контроллеры имеют именно такую архитектуру с резервированной процессорной частью, но этот путь требует решения сложной технической задачи безударного переключения на резервный процессор, которая практически трудно реализуема и практически невозможна проверка корректности переключения во всех возможных состояниях контроллера. Поставщики таких контроллеров только декларируют эту возможность, а реально она нигде не функционирует. На деле имеет место «холодный» резерв, при котором переключение осуществляется по команде пользователя. Кроме того, сохраняются все недостатки традиционных контроллеров с параллельной шиной.
Проанализируем традиционные архитектуры с точки зрения соответствия сформулированным в первой главе требованиям.
Адекватность функционально-технологической структуре объекта.
Из опыта проектирования и анализа реальных проектов объем функционального узла составляет в среднем порядка 50 каналов [10]. С этой точки зрения использование традиционных контроллеров вполне возможно. Модульность позволяет скомпоновать контроллеры с необходимым объемом каналов и процессорной производительностью, развитые сетевые средства без труда позволяют объединить их в единую систему, но при практической реализации возникают следующие проблемы:
- для традиционных универсальных контроллеров число каналов, равное 50, не оптимально с точки зрения стоимости. Обычно они обслуживают несколько сотен каналов, тогда стоимость общесистемной части контроллера (крейта, источников питания, процессорного модуля и т.д.) распределяется по большому числу каналов и вклад системной части в среднюю стоимость канала минимален. В случае реализации системы