1. Назначение и особенности мпусу

Микропроцессорные устройства систем управления (МПУСУ) – специализированный класс вычислительной техники, предназначенный для построения промышленных систем управления. МПУСУ применяются для управления различными технологическими процессами в реальном масштабе времени и в жестких эксплуатационных условиях.

Отличительными особенностями МПУСУ по сравнению с офисными персональными компьютерами являются:

1. Работа в жестких условиях эксплуатации:

2. Высокие требования по надежности, потребность в отказоустойчивых системах.

3.Эксплуатация в круглосуточном непрерывном режиме с минимальным временем проведения регламентных работ по техническому обслуживанию.

4. Проведение технического, гарантированного и послегарантированного обслуживаний на месте эксплуатации.

Жесткие условия эксплуатации:

• наличие пыли и твердых предметов (машиностроение);

• наличие влаги, капель воды (работа на открытом воздухе, морской транспорт);

• электромагнитные излучения (сварочное производство, космические аппараты);

• наличие агрессивных сред (хим. промышленность);

• вибрация и удары (транспорт);

• наличие взрывоопасных зон (хим. промышленность);

• сбои по электропитанию (промышленное производство);

•расширенный диапазон температур (работа на открытом воздухе в южных или северных широтах).

Для обеспечения работы в жестких условиях электронные устройства промышленного компьютера размещают в специализированном металлическом электронном корпусе, который называют шасси.

Осн-е тех. решения, прим-е для промышленных компьютеров:

1. Защита от пыли и обеспечение требуемого температурного режима эксплуатации.

2. Защита от вибрации и ударов.

3. Защита от электромагнитных излучений.

4. Система контроля и диагностики.

5. Применение источников питания с повышенной надежностью и отказоустойчивостью.

6. Особенности конструкции промышленных процессорных плат.

Преимущества процессорных плат:

• высокая надежность в жестких условиях;

• промышленные процессорные платы обладают гибкими и широкими функциональными возможностями;

• использование твердотельных дисков;

• исп-е на платах КМОП-компонентов позволяет снизить потребление Е, увеличить MTBF, а также снизить выделение тепла;

• исп-е функций самотестирования плат при включении питания;

• исп-е сторожевого таймера

2. Номенклатура и класс-я ву пром. Автоматики

Классификация МПУСУ по признаку «назначение»:

• промышленные компьютеры (ПРК);

• промышленные рабочие станции (ПРС);

• панельные компьютеры (ПНК);

• мобильные компьютеры (МБК);

• встраиваемые промышленные компьютеры (ВсПК);

• программируемые логические контроллеры (ПЛК);

• модульные компьютеры (МДК);

• простейшие контроллеры;

• модули удаленного ввода-вывода (МУВВ).

Основные отличительные особенности каждого класса:

ПРК – это универсальные компьютеры повышенной производительности, предназначенные для управления производственными и технологическими процессами в масштабах производственного участка, цеха или завода, а также общих задач автоматизации

Такие ПРК имеют повышенную надежность, предназначены для круглосуточной работы в условиях запыленности, больших перепадов температуры, вибрации и других неблагоприятных факторов, включая уровень подготовки персонала. Вместо стандартной материнской платы применяется пассивная объединительная панель, в один из слотов которой вставляется процессорная плата.

ПРС предназначены для построения сосредоточенных (централизованных) систем управления, например, многофункциональные станки с числовым программным управлением, узлы управления производственного контейнера.

Отличительной особенностью ПРС является размещение дисплея, системного блока и клавиатуры в едином конструктиве.

ПНК применяются в информационно-справочных системах, киосков обслуживания клиентов и т.д.

ПНК предназначены для установки в пульт или панель, и, как правило, служат для создания компактного и хорошо защищенного по передней панели интерфейса «человек-машина». ПНК прекрасно выдерживают промышленные условия эксплуатации и поэтому могут быть установлены непосредственно на контролируемых и управляемых объектах и агрегатах.

МБК – это специальные защищенные и упрочненные компьютеры для мобильных пользователей. МБК предназначены для построения быстроразвертываемых, мобильных систем с возможностью работы в «полевых» условиях.

К МБК относятся два подкласса:

− защищенный промышленный ноутбук (ЗПН);

− переносимый промышленный компьютер (ППК).

Для ВсПК характерной чертой является максимальное число выполняемых функций при чрезвычайно малых физических размерах самой платы.

ВсПК предназначены для встраивания в аппаратуру в качестве высокоинтегрированных компонентов для систем управления и обработки информации.

К основным отличительным требованиям к ВсПК относятся:

• размер;

• энергопотребление, которое связано с верхним пределом диапазона рабочих температур. Для бортовых применений энергопотребление должно адекватно соотноситься с емкостью используемых аккумуляторов. Важным фактором является возможность автоматического понижения тактовой частоты процессора при возникновении опасности перегрева;

• устойчивость к механическим воздействиям. Преимущества ВсПК заключается в том, что данная система имеет максимальное количество компонентов, напаянных на плату, и минимальное количество соединительных разъемов. ВсПК применяют только твердотельную память вместо стандартных механических магнитных дисков;

• широкий температурный диапазон (от -40°С до +85°С).

ПЛК представляет собой вычислительную систему, реализованную по классическому магистрально-модульному принципу, и предназначенную для построения систем автоматизации низкой и средней степени сложности, а также систем сбора данных и управления в распределенных системах управления.

В таких системах ПЛК выполняет функции универсального интерфейса между различными полевыми шинами с одной стороны и датчиками и исполнительными механизмами промышленного оборудования с другой. Совокупность модулей ПЛК, связанных с конкретным объектом автоматизации, образует узел системы сбора и обработки данных. Такой узел может быть установлен в непосредственной близости от объекта автоматизации, что позволяет сократить длину соединительных проводов, повысить помехозащищенность и надежность системы в целом.

Основные отличительные особенности:

• модульная конструкция. Каждая составная часть системы реализована в виде законченного конструктивного модуля соответствующего типо-размера. Составные части устанавливаются на посадочные места электронного корпуса;

• магистральный принцип обмена. В конструкции системы имеется объединительная панель, в которой размещены разъемы системной шины. В качестве системной шины используют простейшие параллельные шины, например ISA;

• фронтальное размещение устройств коммутации и индикации. Все соединительные разъемы размещаются на передней панели, что значительно упрощает монтаж и демонтаж модулей. Устройства индикации (светодиоды, простейшее табло) также размещаются на передней панели;

• в качестве центрального процессора используют различные микроконтроллеры, которые обеспечивают детерминированность (предсказуемость) вычислительных процессов.

МДК конструктивно выполнены по магистрально-модульному принципу, как и ПЛК, поэтому им присущи те же положительные характеристики, что и у ПЛК. МДК, как и ПЛК, предназначены для построения систем автоматизации низкой и средней степени сложности, а также систем сбора данных и управления в распределенных системах управления. Основной отличительной особенностью МДК от ПЛК является IBM PC совместимый центральный процессор. В качестве системной шины для реализации магистрали между модулями обычно применяется шина ISA.

Микроконтроллеры – для построения простейших релейных систем управления, программируемых таймеров, интеллектуальных устройств для датчиков, управление разнообразными приборами.

Модули удаленного ввода-вывода. Предназначены для организации сбора данных и простейшего управления объектами в распределенных системах управления. МУВВ включает модули аналогового ввода и вывода, модули дискретного ввода-вывода, таймеры/счетчики и модули управления перемещением. Каждый модуль - это функционально законченное устройство, размещенное в пластиковом корпусе из негорючей пластмассы. МУВВ могут объединяться в сети на основе интерфейса RS-485.