5.6.3 Универсальные модульно-адаптируемые контроллеры (умак)

Одним из наиболее эффективных методов получения оптимального соотношения стоимость/производительность для объектно-программируемых контроллеров ОПК является создание конфигурации контроллера в процессе его монтажа и наладки самим пользователем. Архитектура встраиваемого УМПК должна предоставлять эту возможность.

Конструктивно архитектура этого класса контроллеров реализует доступ к функциональным модулям

• на основе мезонинной технологии;

• с помощью монтажных каркасов.

5.6.3.1 Мезонинная технология умак

Наглядным воплощением идеи мезонинных технологий является встраиваемый одноплатный компьютер MVME 162 фирмы Motorola.

Особенностью этого мощного объектно-программируемого контроллера ОПК является возможность широкого выбора требуемых характеристик и функциональных частей за счет использования стандартных мезонинных технологий ввода/вывода.

Мезонинная технология подразумевает наличие 1) специальной локальной шины на плате - носителе с процессором и без него и 2) набора функциональных мезонинных (мезонин – плата, встраиваемая в основную плату (носитель) и располагающаяся параллельно плате - носителя) модулей расширения. Каждый современный мезонинный модуль имеет небольшие размеры и два разъема. Один разъем служит для подключения к локальной шине платы-носителя, а атрибуты другого определяются функциональной принадлежностью платы. На таких платах можно разместить многоканальный 16-разрядный АЦП, 40 каналов ввода/вывода, многоканальный интерфейс RS 232С/422/485, модуль ОЗУ и ПЗУ, математический сопроцессор и т. д.

Сейчас известны около 10 разновидностей мезонинных технологий, и наиболее популярны модули фирмы Industry Pack (IP-контроллеры). Их более 235 модулей. Платы-носители модулей IP существуют практически для всех магистрально-модульных интерфейсов: VME bus, PCI, ISA и т. д.

Компоненты одноплатного компьютера собранного из стандартных модулей IP: процессор (MVME 162 Motorola), ОЗУ, FLASH (1-2 Mb) ППЗУ, Ethernet, VME интерфейс, набор таймеров и т. д.

Как правило, вместе с мезонинными платами поставляются драйверы операционных систем, которые обычно работают на платах-носителях:

• ОС реального времени OS9, VxWorks и т. д.;

• традиционные MS DOS, Windows, Unix и т. д.

5.6.3.2 Технология умак с помощью монтажных каркасов

УМАК традиционно строятся так же и с помощью монтажных каркасов: MicroPC, ADAM-5510 и т. д., отечественные ЛОМИКОНТ, ТСМ51 и т. д.

Монтажные каркасы представляют собой многослойные платы с несколькими слотами для установки процессорных и согласующих модулей.

Пример 1. Контроллер серии ADAM-5510 фирмы Advantech предназначен для территориально распределенных АСУ сбора данных в качестве автономного контроллера. Он работает с аналоговыми и дискретными сигналами, производит первичную обработку информации. Имеется возможность гибко конфигурировать состав системы для конкретных задач АСУ. Содержит:

Системный блок ADAM-5000, состоящий из:

1. преобразователь питания;

б) платы ЦП на базе 16-разрядного МП 80188 с ОЗУ 32кб;

в) FLASH-ПЗУ – 128кб для записи управляющих программ;

г) 4 слота расширения для подключения дополнительных модулей (4-е выезда разъема);

д) сторожевой таймер;

е) порт RS 232;

ж) порт RS 485;

Модуль ввода/вывода (УСО):

а) модуль дискретного ввода ADAM 5051 (16 каналов);

б) модуль ввода аналоговых сигналов ADAM 5017 (8 каналов);

в) модуль релейных выходов ADAM 5060 (6 каналов);

г) модуль аналоговых выходов ADAM 5024 (4 канала);

и т. д.

Таким образом, структура имеет вид:

Рис.5.6.3.2.1 Структура УМАК на базе модулей ADAM.

Пример 2. Семейство MicroPC:

1. PC-контроллеры;

2. процессорные платы;

3. модули расширения с шиной ISA IBM PC-совместимых компьютеров, ориентированных на промышленное применение.

Фирма-производитель Octagon System (США).

Состав:

1. пассивная объединительная панель (до 8 8-битных модулей без использования монтажного каркаса);

2. монтажные каркасы для размещения и объединения модулей MicroPC (до 8 16-битных модулей);

3. процессорные модули: от однокристальных контроллеров до индустриальных файл-серверов, ориентированных на управление локальной сетью или управление сложными и динамичными объектами;

4. модули вывода/вывода и модули реализации специальных функций: дискретный ввод/вывод, аналоговый ввод/вывод, таймерные функции, интерфейс последовательного обмена, интерфейс оператора, модули памяти, адаптеры сети Ethernet и т. д.

Рис.5.6.3.2.2 Структурная схема компьютеров на основе модулей MicroPC