Современные управляющие вычислительные комплексы

УПРАВЛЯЮЩИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ КОМПЛЕКСЫ СМ1820М

Анализ областей применения промышленных автоматизированных систем управления, требующих высокой оперативности и надежности при круглосуточной эксплуатации, показывает, что управляющие вычислительные комплексы в подобных системах должны:

• иметь функционально-модульную структуру, легко конфигурироваться и резервироваться, а в случае необходимости — наращиваться по числу процессоров, объему оперативной и внешней памяти, количеству и номенклатуре средств телекоммуникаций и средств отображения информации;

• обеспечивать высокую производительность: предельно высокую реактивность режимов реального времени на нижнем уровне управления при количестве обрабатываемых каналов ввода-вывода, доходящем, как правило, до нескольких тысяч, а также время реакции на запрос оператора с клавиатуры при оперативном диспетчировании до 0,5 с;

• обеспечивать требование отказоустойчивости, не допускающее при непрерывном круглосуточном режиме эксплуатации снижения производительности при возникновении неисправностей (как правило, путем использования мажоритарных структур и непрерывной дистанционной диагностики работоспособности комплекса при времени обнаружения неисправности порядка секунды и времени ее ликвидации не более часа);

• отвечать обобщенным требованиям промышленного исполнения, т.е. обладать устойчивостью в процессе эксплуатации в тяжелых промышленных условиях;

• быть масштабируемыми для построения многоуровневых распределенных иерархических систем на единой аппаратно-программной платформе;

• отвечать стандартам и требованиям открытых систем, обеспечивающим их интеграцию с аппаратными и программным и средствами различных производителей;

• обеспечивать интеграцию в локальных сетях Ethernet, FDDI,ATM, Profibus, Canbus, а также в региональных сетях с протоколами X. 25 и TCP/IP;

• иметь базовое программное обеспечение и инструментальные средства проектирования отказоустойчивых управляющих вычислительных комплексов для АСУ, АСУП и АСУТП в различных операционных средах (MS Windows NT, QNX, UNIX, USIX).

В 1998 г. в ОАО ИНЭУМ было разработано новое семейство управляющих вычислительных комплексов СМ1820М, соединившее в себе лучшие прикладные качества комплексов СМ1420/СМ1702 и CM1810/CM1820 и отвечающее сформулированным выше требованиям. При построении этих машин соблюдался принцип сочетания передовой элементной базы, лучших образцов узлов и блоков, имеющихся на мировом рынке, с максимальным использованием возможностей отечественных производителей.

В состав семейства СМ1820М входят промышленные контроллеры СМ1820М.ПК и управляющие вычислительные комплексы СМ1820М.ВУ, позволяющие строить при едином архитектурно-системном подходе и унифицированном конструкторском исполнении многоуровневые иерархические комплексы для распределенных АСУ.

Характерными особенностями семейства СМ1820М являются:

• унифицированное конструктивное исполнение плат, модулей, стоек и тумб на основе широко распространенного в мире стандарта «Евромеханика»;

• промышленный интерфейс CompactPCI со скоростью 132/264Мбит/с;

• использование современной отечественной и зарубежной элементной базы;

• широкая номенклатура модулей УСО, обеспечивающих сопряжение с датчиками и исполнительными устройствами по каналам ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов, а также с программируемыми измерительными приборами и генераторами;

• обеспечение многопроцессорного и многопользовательского режимов работы;

• набор средств сетевого взаимодействия;

• максимальное использование общесистемного и прикладного программного обеспечения ПЭВМ;

• развитое программное обеспечение реального времени, которое поддерживает функции: сбора, обработки информации и управления в реальном времени; графической визуализации данных в реальном масштабе времени, а также архивных данных; сетевого информационного обмена между отдельными узлами и дистанционного доступа и управления в распределенной системе;

• архитектура, совместимая с архитектурой ПЭВМ IBM PC;

• полное соответствие международным стандартам открытых систем;

• наличие специальных исполнений для промышленных условий.

Выполнение требований международных стандартов обеспечивает возможность использования модулей и программ, разработанных зарубежными фирмами.

В основу построения семейства СМ1820М (как на конструктивном, так и на функциональном уровне) положен модульный принцип, состоящий в том, что ЭВМ выполняются из функционально законченных модулей, изготовленных в виде печатной платы и объединенных системным интерфейсом. Модульность позволяет комплексировать микропроцессорные системы на уровне печатных плат, обеспечивая гибкость при создании управляющих комплексов и открытость вычислительной системы. Открытость системы создает условия для расширения номенклатуры модулей и развития семейства СМ1820М.

В состав комплексов СМ1820М (рис. 7) входят вычислительный блок, набор периферийных устройств в соответствии с требованиями конкретного применения и конструктив для их размещения. Набор и характеристики периферийных устройств могут меняться, так как они подключаются к вычислительному блоку по стандартным программно-аппаратным интерфейсам.

Вычислительный блок строится по магистрально-модульной системе, традиционной для семейства СМ ЭВМ, но ее реализация существенно отличается от ранее выпускавшихся комплексов. Вместо использовавшегося интерфейса И41 (аналог MultibusI) вычислительные блоки СМ1820М строятся по спецификации CompactPCI, определяющей интерфейс и конструкцию модулей. Спецификация CompactPCI обеспечивает построение открытой системы и взаимозаменяемость модулей различных производителей. На интерфейс CompactPCI устанавливаются модули, требующие высокой скорости обмена по магистрали, такие, как Fast Ethernet, видеоконтроллер, контроллеры накопителей на жестких дисках. Количество модулей, устанавливаемых на CompactPCI, может быть увеличено за счет установки расширителей.

Рис. 7. Структура управляющего вычислительного комплекса СМ1820М

Для непосредственной связи с управляемым объектом, первичной обработки информации, выработки управляющих воздействий и обмена данными с вычислительными комплексами верхних уровней разработаны вычислительные устройства нижнего уровня — промышленные контроллеры. Они предназначены для размещения в производственных помещениях в непосредственной близости к источникам сигналов и приемникам управляющих воздействий. Промышленный контроллер разработан на базе микропроцессора i386EX, имеющего низкую потребляемую мощность и достаточную производительность. Его система команд совместима с системами команд других микропроцессоров компании Intel. Модули ПК обеспечивают ввод и вывод широкого диапазона аналоговых и дискретных сигналов.

Использование модулей УСО может потребоваться не только на нижнем уровне системы управления, но и на верхних уровнях — например, для связи с диспетчерским оборудованием или для скоростного ввода информации от специальных подсистем.

Для подключения модулей УСО к вычислительным блокам с шиной CompactPCI разработан оригинальный программно-аппаратный интерфейс СМ1820М-И1. Этот интерфейс реализован путем установки на магистраль CompactPCI модуля дискретного ввода-вывода с подключением его внешних цепей к специальному блоку коммутации. На выходы интерфейса может подключаться до 64 модулей дискретного и аналогового ввода-вывода и модулей УСО других типов.

Применение двух магистралей позволяет существенно повысить производительность за счет разделения процессов:

• процесса ввода-вывода информации через шину СМ1820М-И1и модули УСО на объекты измерения и исполнительные устройства;

• процессов обработки информации в реальном времени в интеллектуальных модулях, взаимодействующих между собой по магистрали CompactPCI.

Наличие специально разработанных для СМ1820М модулей связи с объектом на интерфейсе СМ 1820М-И1 не исключает возможности использования в комплексах СМ1820М модулей ввода-вывода, выходящих непосредственно на магистраль CompactPCI. Номенклатура модулей CompactPCI, выпускаемых более чем 300 компаниями-производителями различных стран, достаточно разнообразна. Это относится как к основным модулям (системные платы, видеоадаптеры, контроллеры магнитных дисков), так и к модулям для ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов. Количество типов модулей для установки в системы CompactPCI существенно увеличивается за счет использования «мезонинной» технологии: плата-носитель, устанавливаемая на шину CompactPCI, обеспечивает возможность установки от 1 до 4 мезонинных сменных плат ввода-вывода Industry Pack (IP), например, для магистрали VME (Versabus Module Europebus). Таким образом, модули с этими интерфейсами, ранее выпускавшиеся для магистрали VME, могут устанавливаться на магистраль CompactPCI.

Модули УСО, разработанные специально для СМ1820М, одновременно являются кроссовыми модулями. Конструкция блока коммутации и модулей УСО СМ1820М обеспечивает удобство подключения и гибкость при компоновке комплексов. Модули УСО подключаются к блоку коммутации радиальными связями, выполненными ленточными кабелями (до 8 модулей), или радиально-магистральными связями (до 64 модулей).

Конструктивно большинство комплексов СМ1820М выполнено в виде законченного рабочего места оператора, которое состоит из одной или двух тумб-столов. Габаритные размеры комплексов определяются размерами периферийного оборудования и эргономическими требованиями. Объем, занимаемый электронными блоками, невелик. Имеется вариант комплекса СМ1820М.01 в виде пылебрызгозащищенного напольного шкафа, в котором установлены два вычислительных блока с модулями CompactPCI и модулями УСО.

Электропитание комплексов осуществляется через встроенные или внешние источники бесперебойного электропитания (ИБП).

Архитектура комплексов CM 1820M обеспечивает программную совместимость с программным обеспечением ПЭВМ типа IBM PC. Для комплексов верхних уровней можно использовать разработанную в ИНЭУМ операционную систему USIX или такие операционные системы, как MS Windows NT, QNX и Linux.

Основным критерием оценки качества управляющего комплекса необходимо считать надежность. Применение в СМ1820М современной элементной базы с малым потреблением мощности и выбор рациональной конструкции позволили существенно повысить этот показатель.

Повышению надежности способствовало, в частности, то, что в комплексах СМ1820М отсутствуют вентиляторы для продувки воздуха через шкафы или тумбы. В традиционных зарубежных промышленных ЭВМ, совместимых с IBM PC (так же, как и в старых моделях СМ ЭВМ), для охлаждения установлено несколько вентиляторов. Прокачка воздуха через машину приводит к быстрому запылению оборудования. Поэтому требуется периодическое отключение ЭВМ для очистки от пыли. Установка пылеулавливающих фильтров снижает запыленность, но не устраняет ее полностью.

В комплексах СМ1820М потребляемая мощность снижена в несколько раз, а модули размещены вертикально, что способствует хорошему охлаждению путем естественной конвекции. Оборудование размещено в просторных корпусах с большой площадью охлаждающих поверхностей. Все это позволило отказаться от вентиляторов. Удалось практически герметизировать устройства, сохранив при этом комфортный тепловой режим работы электронных компонентов.

Расчетное среднее время наработки на отказ комплекса СМ1820М, без учета принтеров, составляет более 10000 ч, средняя наработка на сбой — не менее 500 ч, коэффициент готовности комплекса - не менее 0,98.

Набор аппаратных средств комплексов СМ1820М обеспечивает также построение резервированных систем повышенной живучести с дублированием или троированием аппаратуры. При этом показатели надежности резко улучшаются: время наработки на отказ не менее 100 000 ч при времени восстановления, равном одному часу, и коэффициенте готовности не менее 0,99999.

Комплексы СМ1820М прошли все виды испытаний, предусмотренные для средств вычислительной техники ГОСТ 21552-84, а также на электромагнитную совместимость (ЭМС) и сейсмостойкость по нормам для атомных электростанций.

Управляющий вычислительный комплекс СМ1820М предназначен для круглосуточной работы в закрытых отапливаемых производственных помещениях. Он устойчив в процессе эксплуатации к воздействию следующих климатических факторов: температура воздуха от 5 до 40°С; относительная влажность воздуха от 40 до 90 % при температуре 30°С; атмосферное давление от 84 до 107 кПа (от 630 до 800 мм рт.ст). Комплекс устойчив к воздействию внешних электрических и магнитных полей напряженностью до 5 кВ/м электрического поля и до 400 А/м постоянного магнитного поля и /или переменного поля промышленной частоты и сейсмоустойчив при максимальном землетрясении 8 баллов при уровне установки над нулевой отметкой не выше 10 м.

Средства СМ1820М ориентированы на применение в АСУ, требующих высокой производительности и надежности, помехозащищенности, сейсмостойкости, пыле- и влагозащищенности. Они выпускаются в промышленном исполнении в соответствии с требованиями стандартов IP54, IP56, т.е. для реализации систем, работающих в тяжелых промышленных условиях с круглосуточным режимом эксплуатации.

В настоящее время образцы комплексов СМ1820М и промышленных контроллеров СМ 1820М.ПК установлены на ряде заводов атомной промышленности для автоматизированных систем контроля и управления производством.

Семейство СМ1820М обеспечивает построение современных многоуровневых распределенных систем управления и информационных систем для крупных промышленных предприятий.

СИСТЕМНЫЙ ИНТЕРФЕЙС

Системный интерфейс Compact PCI (Peripheral Component Interconnection) в последнее время стал международным стандартом для промышленных ЭВМ.

Стандарт CompactPCI определяет интерфейс и конструкцию промышленной ЭВМ. С появлением на системной плате ПЭВМ быстрой магистрали ввода-вывода PCI возникает идея использовать ее в качестве системной магистрали в крейтовых конструкциях ЭВМ аналогично тому, как, например, использовались магистрали Unibus и Q-bus в СМ ЭВМ.

Высокоскоростной интерфейс CompactPCI является развитием системной магистрали ПЭВМ PCI применительно к промышленным ЭВМ. В настоящее время в ассоциацию PICMG входят более 300 компаний — производителей промышленного компьютерного оборудования (среди них такие крупные компании, как Intel, Motorola, IBM, Compaq Computers, Sun Microsystems), разрабатывающих и поддерживающих спецификации систем промышленной автоматизации на базе шины CompactPCI.

Интерфейс CompactPCI имеет ряд особенностей. Это магистраль промышленных ЭВМ, обладающая очень высокой производительностью, электрически и логически совместимая со стандартной локальной шиной PCI для персональных компьютеров. В реализации этой магистрали используются конструктивы стандарта «Евромеханика» и высококачественные разъемы.

Интерфейс CompactPCI разработан для промышленных применений, требующих вычислений с высокой скоростью, — сбора данных в реальном времени, в промышленных автоматизированных системах, компьютерной телефонной связи, системах машинного зрения и т.д.

Технические характеристики CompactPCI

Мультиплексируемая синхронная шина

Разрядность 32/64 бит

Скорость передачи данных 132/264 Мбайт/с

Элементная КМОП, 5/3,3 В

Конструктив европлаты формата 3U (100x160 мм) и 6U (233x160 мм)

Пассивная объединительная панель

Высоконадежный штырьковый пятирядный системный разъем с шагом 2 мм

Поддержка до 8 слотов (нагрузочная способность офисного PCI только 4 слота)

Расширение посредством мостов PCI-PCI

Работа в режиме автоконфигурации Plug & Play

Возможность «горячей замены» модулей без выключения питания

Шина CompactPCI обладает свойствами процессорной и программной независимости. Следует также учитывать, что шина PCI стала системообразующим ядром большинства современных микропроцессорных систем. Это означает, что системы с интерфейсом CompactPCI могут использовать все многообразие микропроцессоров для PCI (Pentium, Alpha, Power PC, AMD и др.) и могут работать с любой операционной системой как общего назначения, так и реального времени, используемой на персональном компьютере: MS DOS, MS Windows 3.11, MS Windows 95/98, MS Windows NT, IBM OS/2, UNIX, VxWorks, QNX и др.

СОСТАВ АППАРАТНЫХ И ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ

Комплексы СМ1820М имеют несколько исполнений, отличающихся составом, производительностью и конструктивным оформлением. Эти комплексы содержат высокопроизводительные процессорные модули с микропроцессорами типа Pentium, модули адаптеров локальной сети Fast Ethernet, модули для связи с объектами нижнего уровня, устройства памяти на дисках и т.д. В состав комплексов также входят средства связи с оператором: профессиональный видеомонитор, принтер, клавиатура и манипулятор типа «мышь». Электропитание комплексов осуществляется через встроенные или внешние источники бесперебойного электропитания.

Вычислительная часть содержит два независимых однотипных системных блока. Каждый из этих блоков имеет в своем составе вычислительный блок и устройство коммутации.

Вычислительный блок

Вычислительный блок предназначен для приема, хранения, обработки информации, передачи ее по сети Fast Ethernet и выдачи на видеомонитор или печать по требованию оператора. Этот блок имеет магистрально-модульную структуру. В его состав входят (рис. 2):

• модуль процессора на базе процессора Pentium M MX, работающего на частоте до 450 Μ Гц;

• модуль видеоконтроллера SVGA с видеопамятью емкостью 2Мбайта, обеспечивающий интерфейс видеомонитора SVGA;

• модуль локальной сети, обеспечивающий связь комплекса с сетевыми интерфейсами через концентратор локальной сети;

• модуль последовательных интерфейсов RS-485;

• накопитель на гибком магнитном диске НГМД емкостью 1,44Мбайта;

• накопитель на жестком магнитном диске НЖМД емкостью 2Гбайта совместно с модулем контроллера EIDE для подключения четырех накопителей;

• блоки питания — 2 шт. (резервированы);

• плата объединительная интерфейсная cPCI.

Рис. 2. Структурная схема вычислительного блока СМ1820М

Рассмотрим некоторые блоки.

Модуль процессора ZT6500. Это основная часть вычислительного блока. Модуль процессора осуществляет обработку данных, управление вычислительным процессом и вводом-выводом. Его центральным элементом является микропроцессор семейства Pentium.

Функциональные блоки модуля процессора представлены на рис. 3:

• интерфейс CompactPCI;

• микропроцессоры семейства Pentium (до 450 МГц);

• кэш-память 16 Кбайт;

• динамическое ОЗУ 48 Мбайт;

• Flash-память 4 Мбайта — электрически перезаписываемое ПЗУ(EPROM) с файловой организацией (не содержащий движущихся механических узлов быстродействующий интегральный диск); 128 Кбайт используется для хранения базовой системы ввода-вывода (BIOS - Basic Input/Output System), остальная часть — для хранения операционной системы;

• сторожевой таймер, следящий за активностью процессора и предотвращающий зависание программы; если строб не подается на таймер в течение установленного временного периода(500 мс), формируется сигнал сброса;

• три 8-битных порта ввода-вывода для 24 линий ввода-вывода; каждая линия программируется на вход или выход; скорость передачи — до 1 Мбит/с;

• два последовательных порта RS-232;

• параллельный порт принтера IEEE 1284(Institute of Electricaland Electronics Ingineers);

• два контроллера прерываний типа 8259 для обработки сигналов прерываний со следующими возможностями: 15 входов в систему прерывания, фиксированный и циклический арбитраж приоритетов, маскирование входа; источниками прерываний являются: таймер, последовательный порт ввода-вывода, часы реального времени, клавиатура, принтер, гибкий диск, EIDE-контроллер жестких дисков, три 8-битных порта ввода-вывода, интерфейс cPCI;

• три таймера типа 8254 для синхронизации работы модуля: формирования одиночных импульсов, отсчета программируемых интервалов времени, используемых для выдачи прерываний, деления входной частоты и т.д.;

• энергонезависимые часы реального времени для непрерывного отсчета астрономического времени (календарь на 100 лет), выполненные на КМОП ОЗУ емкостью 256 байт с батарейным питанием; часть ОЗУ используется для записи программы начальной установки системы Setup;

• контроллер гибкого диска, предназначенный для управления подключенными НГМД для 3,5-дюймовых дискет емкостью 1,44Мбайта;

• два контроллера прямого доступа к памяти (ПДП) для гибкого диска и принтера типа 8237;

• контроллер клавиатуры.

Рис. 2.3. Функциональные блоки модуля процессора СМ1820М

Модуль видеоконтроллера ZT6631. Он предназначен для преобразования цифровых данных, обрабатываемых процессором, в аналоговые сигналы, выводимые на монитор. Модуль видеоконтроллера содержит следующие компоненты:

• видеопамять емкостью до 4 Мбайт (в качестве микросхем видеопамяти используются DRAM-микросхемы (Dynamic Random Access Memory) с быстродействием 80 не; такая емкость памяти позволяет реализовать графическое разрешение1280x1024 и количество цветов 65536 (64 К);

• микросхему 5434 контроллера VGA с 64-разрядной шиной, которая содержит встроенный RAM DAC (Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) - специальный цифроаналоговый преобразователь с собственной RAM-памятью, преобразующей цифровые видеосигналы, записанные в видеопамяти, в аналоговые, выводимые на экран монитора.

Видеоконтроллер взаимодействует с процессором по интерфейсу cPCI. Шина cPCI позволяет передавать большие массивы графической информации с высокой скоростью и поддерживать все современные графические приложения.

Модуль выполнен на плате размером 160x100 мм и имеет два выходных видео разъема, расположенных на фронтальной планке.

Технические характеристики модуля видеоконтроллера ZT6631

Совместимость с монитором IBM SVGA

Видеопамять до 4 Мбайт (стандарт — 2 Мбайта)

24-битный DAC Соответствие стандарту с PCI.

Модуль локальной сети ZT6650. Он предназначен для подключения комплекса к сети Fast Ethernet. Модуль содержит микросхему контроллера DEC21140A, управляющего обменом в соответствии со стандартом сети Fast Ethernet.

Модуль выполнен на плате размером 160x100 мм. Плата содержит два разъема; 110-контактный разъем подключает модуль к шине cPCI, 8-контактный разъем RJ-45, расположенный на фронтальной планке, — к сети Ethernet.

Технические характеристики модуля ZT6650

Режим автоконфигурирования Plug and Play (включай и работай)

Прямой доступ к памяти

Поддержка сетевых портов при скорости передачи сигналов сети Ethernet 10 Мбит/с и 100 Мбит/с в полудуплексном и дуплексном режимах

Соответствие стандарту cPCI

Скорость передачи 132 Мбит/с по 32-разрядной шине cPCI

Устройство коммутации

Устройство коммутации служит для обмена данными между вычислительным блоком и одним из модулей связи с объектом. Каждый из таких модулей связи с объектом может выставить сигнал прерывания, который поступает в вычислительный блок и вызывает программу обработки прерывания. На время обработки прерывания вычислительный блок маскирует другие сигналы прерывания, поступающие от модулей связи с объектом.

Обмен данными между устройством коммутации и модулями связи с объектом совершается по специально разработанному интерфейсу СМ1820М-И1. Управление сигналами и формирование временных параметров интерфейса вычислительный блок осуществляет программным путем.

Описание сигналов интерфейса приведено ниже:

• D[7::0] —двунаправленная 8-разрядная шина данных;

• Ε - сигнал выбора направления передачи данных (низкий уровень — ввод данных в вычислительный блок, высокий уровень —вывод данных в модуль связи с объектом);

• STR# — строб передачи данных для каждого модуля связи с объектом (символ # показывает активное состояние при низком уровне напряжения);

• NB1, NB0 — номер байта данных;

• MINT* — сигнал прерывания от каждого из модулей связи с объектом.

Все сигналы имеют TTL-уровни (Transistor-Transistor Logic). Временные диаграммы обмена данными между устройством коммутации и модулями связи с объектом показаны на рис. 4 и 5.

Рис. 4. Временная диаграмма ввода данных

Рис. 5. Временная диаграмма вывода данных

Скорость ввода-вывода информации при подключении УСО через интерфейс СМ1820М-И1 составляет 250 Кбайт/с. Это меньше скорости, обеспечиваемой при установке модулей связи с объектом непосредственно на магистраль cPCI, однако достаточно для большинства применений, причем в этом случае резко снижается стоимость каналов ввода-вывода и упрощается привязка комплексов к конкретным объектам. Высокоскоростные модули УСО со скоростью обмена информацией до 32 Мбайт/с могут устанавливаться непосредственно в вычислительный блок с выходом на интерфейс cPCI через модуль-носитель (Industry Pack).

Обмен данными и передача сигналов управления (адресации, прерываний и др.) между устройством коммутации и вычислительным блоком производится через три 8-битных порта ввода-вывода дискретных сигналов модуля процессора, выполненные на базе микросхемы 82С55А.

Другие устройства

В состав УВК для верхнего уровня управления помимо рассмотренных выше аппаратных средств входят следующие устройства:

• концентратор локальной сети (Hub) — предназначен для обеспечения работы четырех вычислительных блоков в составе локальной сети Fast Ethernet;

• консольные устройства ввода - промышленная клавиатура, пыле влагозащищенная, совместимая с IBM PC, и манипулятор типа «мышь»;

• консольное устройство вывода — промышленный цветной видеомонитор SVGA размером 21 дюйм по диагонали с разрешением 1280x1024х64К цветов;

• устройство печатающее — предназначено для распечатки данных на бумаге; имеет два варианта исполнения, отличающихся применением различных типов принтеров — DFX8000 илиFX870 фирмы Epson.

Кроме перечисленных устройств в состав комплекса входят устройства связи с объектом.

Программное обеспечение

Комплексы СМ1820М программно совместимы с ПЭВМ типа IBM PC. В состав ПО входит системное и тестовое программное обеспечение.

Системное программное обеспечение включает базовую систему ввода-вывода BIOS и операционную систему, записанные в Flash-памяти, а также драйверы системных модулей, входящих в состав комплекса. Первоначально в Flash-памяти инсталлируется операционная система MS DOS; BIOS обеспечивает возможность установки операционных систем MS DOS, Windows, Windows NT, QNX, Linux и VxWorks с их сетевыми и графическими расширениями. Предусмотрена установка разработанной в ИНЭУМ операционной системы USIX.

В качестве базового общесистемного программного обеспечения используется сетевая многозадачная UNIX-подобная операционная система «жесткого» реального времени QNX. Инсталляция QNX на жестком магнитном диске происходит стандартным образом. Во время инсталляции QNX автоматически определяются и автоконфигурируются системные контроллеры SVGA, EIDE, Ethernet; конфигурированные параметры запоминаются. При этом автоматически происходит присоединение драйверов к загрузочной версии QNX. Драйверы системных контроллеров находятся на гибком магнитном диске.

Базовая система ввода-вывода (BIOS) обеспечивает функции для процессоров Pentium:

• поддержку режима автоконфигурирования плат Plug and Play;

• изменение конфигурации через программу настройки Setup;

• поддержку интерфейса стандарта EIDE (Enhanced integratedDrive Electronics), или Fast ATA (AT Attachment), для накопителей с файловой организацией памяти;

• управление энергоснабжением (Energy Star);

• возможность загрузки через гибкие и жесткие магнитные диски и т.д.

Кроме того, BIOS поддерживает некоторые специфические функции, например загрузку из локальной Flash-памяти или работу без клавиатуры.

Тестовое программное обеспечение содержит:

• начальные тесты процессора, памяти и периферийных устройств комплекса, запускаемые BIOS после включения питания;

• диагностические тесты специальных модулей ввода-вывода.

Подвод питающего напряжения

Электропитание комплекса подается от однофазной сети напряжением 220 B±5%, частотой 50±1 Гц. Электропитание осуществляется от фидера, свободного от импульсных нагрузок, создаваемых пусковыми токами асинхронных двигателей, сварочных аппаратов и т.д. Подвод электропитания от силового щита к блоку фильтра электропитания комплекса, установленному в шкафу или в столе-тумбе, выполняется трехжильным (фаза, нейтраль, корпус) экранированным кабелем площадью сечения 0,75—1,5 мм . Для обеспечения бесперебойной работы комплекса и защиты от сбоев при кратковременных или импульсных исчезновениях напряжения в сети 220 В, 50 Гц в цепи электропитания комплекса устанавливаются источники бесперебойного питания, работающие в режиме on-line. Мощность потребления от сети — не более 250 В-А.

Опорный узел заземления — корпусной болт М8, который устанавливается в шкафу или в столе-тумбе и имеет маркировку «-L». Этот болт «земляным» проводом подключается к корпусу силового щита, который, в свою очередь, подключается к системе внешнего заземления проводом сечением не менее 10 мм².

Конструкция

Конструкция комплексов семейства СМ1820М представляет собой набор различных конструктивных компонентов в стандарте «Евромеханика». Основной конструктивный компонент (конструктивный модуль) — блок элементов — представляет собой многослойную печатную плату (рис. 6) размером 3U (100x160 мм²) или 6U (233x160 мм ) с размещенными на ней электрорадиоэлементами и вилками системного разъема (МЭК 1074-4-101).

Рис. 6. Конструкция блока элементов

Лицевая планка платы содержит экстракторы для установки и фиксации блоков элементов, разъемы ввода-вывода и индикаторы.

Функциональные электронные модули семейства СМ1820М выполнены, как правило, в виде одного блока элементов. Модули УСО являются кроссовыми модулями, на них установлены колодки фирмы Wago с пружинными контактами для подсоединения внешних цепей связи с объектом. Такое подключение выполняется кабелем с проводами сечением до 1,5 мм².

Блоки элементов и блоки питания устанавливаются в каркас (шасси). Блоки элементов размещаются вертикально и вставляются в гнезда системных разъемов, расположенных на объединительной плате. Объединительная плата, обеспечивающая взаимодействие модулей по интерфейсу cPCI, рассчитана на восемь посадочных мест (слотов) (рис. 7). Модуль процессора, отвечающий за инициализацию и синхронизацию системы, помещается в системный слот, другие модули помещаются в периферийные слоты. Шасси устанавливаются на соответствующие конструкции в шкафу или столе-тумбе.

Рис. 7. Конструкция объединительной платы

Шкаф и стол-тумба являются несущими конструкциями. Они предназначены для конструктивного и электрического объединения и механической защиты блоков элементов. Большинство комплексов выполнено в виде законченного рабочего места оператора, которое состоит из одного или двух столов-тумб. Один стол-тумба служит для размещения видеомонитора, клавиатуры и манипулятора «мышь», располагаемых на столешнице, и вычислительного блока, устанавливаемого внутри тумбы, а другой предназначен для печатающего устройства. В столешницах предусмотрены отверстия для прохождения кабелей.

Другой конструктивный вариант комплекса выполнен в виде пылебрызгозащитного напольного шкафа. Конструкция шкафа имеет средства крепления к перекрытиям здания и амортизации для достижения сейсмостойкости. Шкаф обеспечивает возможность подвода кабелей электропитания и сигнальных кабелей снизу, из-под фальшпола, или по кабельному каналу. Двери шкафа и столов-тумб снабжены резиновыми уплотнителями для защиты от пыли. Габаритные размеры комплексов представлены на рис. 8, они определяются размерами периферийного оборудования и эргономическими требованиями.

Рис. 8. Габаритные размеры УВК в различных исполнениях

Комплексы СМ1820М в пылезащитном и сейсмостойком исполнении могут работать в тяжелых промышленных условиях. Общий вид конструктивного исполнения в виде напольного шкафа представлен на рис. 9.

Рис. 9. Общий вид конструктивного исполнения ЭВМ СМ1820М в виде напольного шкафа

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА