3.4. Системы шин и распределение питания
На задней панели главного шасси имеется три системы утроенных шин: TRIBUS, шина ввода/вывода и коммуникационная шина (рис. 15).
Шина TRIBUS состоит из трех независимых последовательных каналов, работающих со скоростью 4 Мбод, TRIBUS синхронизует главные процессоры в начале цикла. Затем каждый главный процессор посылает данные к последующему и предыдущему соседу. Шина TRIBUS выполняет следующие операции с данными:
Пересылка данных — для аналоговых данных, диагностической и коммуникационной информации.
Пересылка и мажоритарная выборка данных—для цифровых входных данных.
Сравнение данных и выставление флагов при несоответствии — для выходных данных предыдущего цикла и памяти программы управления.
Рис.15. Системы шин и распределение питания TRICON
Важной отличительной особенностью архитектуры отказоустойчивой системы TRICON является использование одного и того же передатчика для пересылки данных к последующему и предыдущему главным процессорам и обеспечивает прием одних и тех же данных обоими процессорами.
Каждый модуль ввода/вывода передает сигналы от или к периферийному устройству через соответствующий узел подключения периферийных устройств. Две позиции на шасси объединены вместе в одну логическую позицию (логический слот).
В первой позиции находится активный модуль ввода/вывода, а во второй - модуль ввода/вывода горячего резерва. Входные и выходные кабели подсоединяются к разъемам на верхней части задней панели. Каждый разъем соединяет оконечный модуль с активным модулем и с модулем горячего резерва. Поэтому как активный, так и запасной модули получают одинаковую информацию от модуля подключения периферийных устройств.
Шина ввода/вывода (со скоростью 375 Кбод) осуществляет обмен данными между модулями ввода/вывода и главным процессором. Тройная шина ввода/вывода проходит по нижней части задней панели. Каждый канал шины ввода/вывода проходит между одним из трех главных процессоров и соответствующими каналами модуля ввода/вывода. Перекинуть шину ввода/вывода с одного шасси на другое можно с помощью комплекта из трех кабелей шин ввода/вывода.
Коммуникационная шина, работающая со скоростью 2 Мбод (СОММ), проходит между главными процессорами и коммуникационными модулями.
Питание распределяется по шасси по двум независимым шинам питания в центре задней панели. Каждый модуль на шасси получает питание от обеих шин питания с помощью стабилизаторов двойного питания. Имеется четыре комплекта стабилизаторов питания на каждом входном и выходном модулях: один комплект для каждой ветви А, В и С, и еще один для светодиодных индикаторов состояния.
3.5. Цифровые входные модули
TRICON поддерживает два основных типа цифровых входных модулей: модули с тройным резервированием (TMR) и одноканальные. Ниже описываются общие принципы построения цифровых входных модулей, а также особенности TMR и одноканальных модулей (рис.16).
Каждый цифровой входной модуль объединяет схемы для трех идентичных каналов, обозначенных буквами А, В и С. Несмотря на то, что все три канала расположены в одном модуле, они полностью изолированы друг от друга и функционируют совершенно независимо. Неисправность, возникшая в одном из каналов, не может распространиться на остальные. Кроме того, каждая ветвь содержит 8-битный микропроцессор, называемый процессором ввода/вывода (I/O Processor, ЮР), который обеспечивает коммуникацию с соответствующим главным процессором.
Рис.16. Архитектура цифрового входного модуля с тройным
резервированием (TMR) с самодиагностикой (модель постоянного тока)
Каждый из трех входных каналов асинхронно измеряет входной сигнал из каждой точки входного модуля подключения периферийных устройств, определяет их относительные состоя-
ния и помещает их значения в таблицу входных значений А, В и С. Регулярный опрос каждой таблицы производится через шину ввода/вывода, при помощи коммуникационного микропроцессора ввода/вывода (I/O Communications, IOC), расположенного в соответствующем модуле главного процессора. Например, главный процессор А опрашивает таблицу входных значений А через шину ввода/вывода А.
В TMR входных цифровых модулях все критические цепи сигнала трехкратно зарезервированы для гарантии безопасности и максимальной готовности. Каждый канал обрабатывает сигнал независимо и обеспечивает полную оптоэлектронную изоляцию между периферийным устройством и системой TRICON (исключением является 64-точечный входной цифровой модуль высокой плотности, у которого нет изоляции).
Модели постоянного тока цифровых входных модулей TMR имеют самодиагностику для распознания условий «залипания в состоянии ВКЛ»,когда схема не может сообщить, перешла ли точка из состояния «ВЫКЛ». Эта особенность очень важна для систем безопасности, поскольку они обычно построены по принципу обесточивания для отключения. Поэтому важно знать, что система может определить состояние «ВЫКЛ» на входе. Для диагностики «залипания в состоянии ВКЛ» на входе переключатель внутри входной цепи замыкается, что дает возможность считывать нулевое входное значение через оптоэлектронную развязку. Пока проводится диагностика, в ЮР процессоре замораживаются последние считанные данные.
В одноканальных входных цифровых модулях утроение проводится только для тех сигнальных цепей, которые требуются для обеспечения безопасной работы. Одноканальные модули оптимизированы для таких критических, с точки зрения безопасности, применений, для которых низкая цена важнее максимальной готовности.
Специальные цепи самотестирования определяют все состояния неисправностей с залипанием в состоянии «ВКЛ» и «ВЫКЛ» в цепях обработки сигнала без тройного резервирования , менее чем за полсекунды. Это является важной особенностью отказоустойчивых систем, которые должны быстро определять все отказы, а после обнаружения входной цепи принудительно переводить измеряемую входную цепь в безопасное состояние. Поскольку TRICON оптимизирован для систем, построенных по принципу обесточивания, для отключения, обнаружения отказа во входных цепях, принудительно устанавливает значение в положение «ВЫКЛ» (обесточенное), о чем сообщается главным процессорам по каждому из каналов.