Luotettava TMR-prosessorijärjestelmä: Luotettavan turvallisuusohjauksen rakentaminen ICS Triplex -tekniikalla

Mitä on Luotettava TMR-prosessorijärjestelmä ?

Luotettava TMR-prosessorijärjestelmä on ytimellinen prosessointialusta ICS TRIPLEX Luotettavassa turvallisuusjärjestelmässä, joka on suunniteltu tarjoamaan luotettavaa ohjausta, seurantaa ja vianhallintaa tehtäväkriittisissä teollisuussovelluksissa. Toimien järjestelmän keskitettynä ohjaimena se käsittelee analogisten ja digitaalisten I/O-moduulien kanssa vaihdettavia syöttö- ja tulostietoja luotettavan kolmiportaisen modulaarisesti varmuuskopioitujen (TMR) moduulien välisten tiedonsiirtojen väylän kautta.

Erilaisten perinteisten PLC-prosessorien tapaan luotettava TMR-prosessorijärjestelmä on erityisesti suunniteltu turvallisuuskriittisiin ympäristöihin, joissa jatkuvatoimisuus ja korkea saatavuus ovat olennaisia. Teollisuuden alat, kuten öljy- ja kaasuteollisuus, sähköntuotanto, petrokemiallinen tuotanto ja valmistus, luottavat tähän alustaan turvalliselle toiminnalle myös silloin, kun laitteistoviat ilmenevät.

Yhdistämällä turvavarahardwaren, älykkäät vianmääritystoiminnot ja IEC 61131-3 -ohjelmointituen järjestelmä vähentää käytöstäpoikkeamia mahdollisimman paljon samalla kun se varmistaa prosessin eheyden vaativissa teollisuusympäristöissä.

Arkkitehtuuri Luotettava TMR-prosessorijärjestelmä

Määrittelevistä ominaisuuksista on Luotettava TMR-prosessorijärjestelmä sen kolmiportainen modulaarinen turvavara-arkkitehtuuri. prosessorimoduuli sisältää kolme riippumatonta prosessoriosiota, jotka toimivat yhtä aikaa lukitusasennossa.

Jokainen prosessorialue sisältää:

Motorola PowerPC -prosessorin

EPROM

DRAM-muistin

Flash ROM -muistin

NVRAM-muistin

Muistikartutettu I/O

Erilliset äänestyspiirit

Virheentunnistuslogiikka

Sen sijaan, että luottaisi yhteen CPU , kaikki kolme prosessoria suorittavat samanaikaisesti identtisiä sovellusohjelmia. Niiden tulostulokset vertaillaan jatkuvasti kahden kolmesta (2oo3) -äänestyksen avulla. Jos yksi prosessori tuottaa ristiriitaisia tuloksia laitevirheen tai tilapäisen häiriön vuoksi, kaksi muuta prosessoria varmistaa oikean järjestelmätoiminnon ja eristää automaattisesti viallisen osan.

Tämä suunnittelu parantaa merkittävästi järjestelmän luotettavuutta, koska hetkelliset, välittävät ja pysyvät virheet voidaan havaita keskeyttämättä tehdastoimintaa.

Viestintä prosessorimoduulien ja etäkoteloiden välillä tapahtuu luotettavien rajapintamoduulien tai laajennusrajapintamoduulien kautta, mikä mahdollistaa skaalautuvat jakoturva-arkkitehtuurit suurille teollisuuslaitoksille.

Tärkeimmät ominaisuudet Luotettava TMR-prosessorijärjestelmä

Luotettava TMR-prosessorijärjestelmä sisältää useita teknologioita, jotka parantavat käytettävyyttä, diagnostiikkaa ja toimintaturvallisuutta.

Kolmiportainen modulaarinen redundanssi

Kolme synkronoitua prosessorit suorittaa jatkuvasti samaa logiikkaa, mikä mahdollistaa automaattisen vianpeiton 2oo3-äänestyksellä.

Laitteiston viankestävyys

Laitteistolla toteutettu viankestävyysarkkitehtuuri (HIFT) mahdollistaa erinomaisen nopean vikatunnistus ilman, että luotaisiin yksinomaan ohjelmistopohjaisiin diagnostiikkoihin.

Automaattinen vianhallinta

Se prosessori tunnistaa, eristää ja hallinnoi automaattisesti laitteistovikoja samalla kun vähennetään tarpeettomia hälytyksiä, jotka voivat häiritä käyttäjiä.

Kuumien modulien vaihto

Vialliset prosessorimodulit voidaan vaihtaa ilman sovellusohjelmien uudelleenlataamista, mikä auttaa huoltohenkilökuntaa minimoimaan tuotantokatkoja.

IEC 61131-3 -ohjelmointituki

Insinöörit voivat kehittää ohjausstrategioita käyttäen standardisia teollisuuden ohjelmointikieliä, mikä yksinkertaistaa sovelluskehitystä ja pitkäaikaista huoltoa.

Sisäinen Diagnostiikka

Etupaneelin LED-merkkivalot, tapahtumahistorialliset lokit ja RS232-diagnostiikkaliitäntä tarjoavat yksityiskohtaista tietoa vianmääritykseen ja järjestelmän valvontaan.

Teolliset sovellukset

Se ICS TRIPLEX Luotettu alusta on saanut laajaa hyväksyntää teollisuuden aloilla, joissa prosessiturvallisuutta ei voida vaarantaa.

Tyyppiset sovellukset sisältävät:

Hätäpysäytysjärjestelmät (ESD)

Palon ja kaasun havaintojärjestelmät

Turbiininsuojajärjestelmät

Polttimen hallintajärjestelmät

Prosessiturvallisuuden instrumentoidut järjestelmät (SIS)

Kriittinen prosessin seuranta

Kokonaislaitoksen turvallisuuden hallinta

Merelliset öljy- ja kaasualustut

Jalostamot

Kemiankäsittelylaitokset

Sähköntuotantolaitokset

Näissä sovelluksissa jopa lyhyt ohjainvika voi johtaa laitteiston vaurioitumiseen, tuotannon menetyksiin tai turvallisuusriskeihin. Luotettava TMR-prosessorijärjestelmä tarjoaa korkean käytettävyyden, joka on vaadittu jatkuvan suojauksen ylläpitämiseksi.

Luotettavan TMR-prosessorijärjestelmän toimintaperiaate

Kun virta kytketään päälle, prosessori suorittaa kattavan alustussekvenssin, jolla tarkistetaan sen sisäisten resurssien tila. Muistilaitteet, aritmeettiset yksiköt, ajastimet, tiedonsiirtobussit ja vikatunnistuspiirit testataan kaikki ennen kuin järjestelmä siirtyy normaaliin toimintaan.

Suoritusaikana luotettavasta moduulien välisestä bussista saapuvaa dataa tarkistetaan jatkuvasti erityisillä äänestyspiireillä. Jokainen datasiirto käsitellään kahden kolmesta -vertailulla varmistaakseen tarkan tiedon saapumisen prosessorin muistiin.

Kaikki kolme prosessorit suorittaa sovellusohjelma täydellisessä synkronoinnissa. Prosessimuuttujat, sisäiset laskelmat ja ohjelmakäskyt vertaillaan jatkuvasti prosessorikanavien välillä, mikä varmistaa, että mikä tahansa poikkeama havaitaan välittömästi.

Tämän jälkeen tulostiedot lähetetään tulostusmoduuleihin, joissa lisäiset äänestyspiirit varmistavat yhtenäisyyden ennen kuin signaalit toimitetaan kenttälaitteisiin.

Jos yksi prosessori alkaa tuottaa ristiriitaista tietoa, muut prosessorit jatkavat toimintaansa 2oo3-tilassa, kunnes viallinen prosessori eristetään ja mahdollisuuksien mukaan automaattisesti synkronoidaan uudelleen. Tämä menetelmä mahdollistaa järjestelmän jatkuvan toiminnan yksittäisten laitteistovirheiden sattuessa.

Virheentunnistus, diagnostiikka ja huolto

Yksi suurimmista eduista on Luotettava TMR-prosessorijärjestelmä on sen kattava diagnostiikkakyky.

Jatkuva itsediagnostiikka

Prosessori suorittaa säännöllisesti automaattisia laitteistotestejä seuraaville osille:

Mikroprosessorit

Muistinhallintayksiköille

Kellopiireille

Tietoliikenneväylille

Virheentunnistuslogiikka

Nämä testit suoritetaan reaaliaikaisen käyttöjärjestelmän toimesta ilman, että normaalit ohjaustoiminnot keskeytyvät.

Huoltotila

Huoltotila mahdollistaa insinöörien sovellusohjelmien päivittämisen säilyttäen suurimman osan toiminnallisuuksista. Teknisten työasemien avulla voidaan ladata uusia ohjelmia, muokata ohjauslogiikkaa ja tehdä määrittelymuutoksia tehokkaasti.

Diagnostiikkaliitäntä

Integroitu RS232-diagnostiikkaportti, joka toimii 19,2 kbps:n nopeudella, tarjoaa suoran yhteyden tekniseen ohjelmistoon järjestelmän määrittelyyn, vian analysointiin ja huoltotoimiin. Etupaneelin LED-valot yksinkertaistavat lisäksi paikan päällä tapahtuvaa vianetsintää näyttämällä prosessorin kunnon ja toimintatilanteen.

Virheloki

Jokainen havaittu virhe tallennetaan aikaleimalla prosessorin virhehistoriaan. Tämä tieto auttaa huoltotiimiä tunnistamaan toistuvia ongelmia ja parantamaan järjestelmän pitkäaikaista luotettavuutta.

Virheenkäsittely ja järjestelmän palautus

Se Luotettava TMR-prosessorijärjestelmä on suunniteltu reagoimaan älykkäästi sekä pieniin että suuriin laitteistovirheisiin.

Jos toinen prosessorivika ilmenee samassa moduulissa, prosessori eristää itsensä automaattisesti jäljellä olevasta järjestelmästä estääkseen virheellisiä ohjaustoimintoja. Ulkoiset rajapinnat palautuvat ennaltamääriteltyihin turvallisiin tiloihin, kunnes diagnostiikkatiedot tallennetaan mahdollisuuksien mukaan ei-volatileen muistiin.

Aktiivisen/varavuuden konfiguraatioissa yhden prosessoriosan vikaaminen käynnistää automaattisesti siirtymän varaprosessorille, mikä varmistaa katkeamattoman toiminnan, jos järjestelmän olosuhteet sen sallivat.

Virtalähteen katkeamisen aikana varhaisvaroitussignaalit käynnistävät prosessorin poiskytkentätilan. Tärkeimmät toimintatiedot, vikahistoria, käyttäjän sovellukset ja tehdasvalvonnan tilatiedot säilyvät turvallisesti ei-volatilessa muistissa, mikä mahdollistaa nopean palautumisen, kun virta on palautettu.

Johtopäätös

Se Luotettava TMR-prosessorijärjestelmä edustaa yhtä luotettavimmista turvallisuusprosessointialustoista, jotka ovat saatavilla nykyaikaisessa teollisessa automaatiossa. ICS Triplex -turvallisuusjärjestelmiä käyttäville organisaatioille Trusted TMR Processor System tarjoaa todistetun perustan hätäpysäytys-, tulvi- ja kaasusuojaukseen, turbiinien ohjaukseen sekä muihin korkean turvallisuuden vaativiin sovelluksiin. Sen monitasoinen prosessointi, standardoitu ohjelmointi ja edistyneet huoltomahdollisuudet mahdollistavat teollisten laitosten turvallisuuden maksimoimisen samalla kun käytettävyysparannuksia ja huoltokustannuksia vähennetään.

K1: Mikä on Trusted TMR Processor System?

A: Trusted TMR Processor System on ICS TRIPLEX Trusted-turvallisuusjärjestelmän keskitetty prosessoriyksikkö, joka tarjoaa luotettavaa ohjausta, seurantaa ja viestintää turvallisuuden kannalta kriittisiin teollisiin sovelluksiin.

K2: Kuinka Trusted TMR Processor System varmistaa vioittumattomuuden?

A: Se käyttää kolminkertaista modulaarista turvallisuusvaraa (Triple Modular Redundancy, TMR) kolmen synkronoidun prosessorin ja kahden kolmesta (2oo3) äänestysmekanismin avulla havaitakseen ja eristäkseen vioita jatkuvan toiminnan varmistamiseksi.

K3: Mitkä teollisuudenalat käyttävät yleisesti Luotettava TMR-prosessorijärjestelmä ?

A: Sitä käytetään laajalti öljy- ja kaasualalla, sähköntuotannossa, kemiallisessa käsittelyssä, petrokemiallisissa tehtaissa ja muissa teollisuudenaloissa, joissa vaaditaan korkean turvallisuuden varmistavia turvallisuusohjausjärjestelmiä.

K4: Mikä ovat luotettavan TMR-prosessorijärjestelmän pääominaisuudet?

A: Keskeisiä ominaisuuksia ovat TMR-virheenkestävyys, HIFT-arkkitehtuuri, lämpötila-alueella vaihdettavat moduulit, IEC 61131-3 -ohjelmointituen tarjoaminen, sisäänrakennetut diagnostiikkatoiminnot ja automaattinen virheenkäsittely.

K5: Kuinka luotettava TMR-prosessorijärjestelmä tukee huoltoa ja vianmääritystä?

A: Se tarjoaa jatkuvan itsetestauksen, aikaleimatuin virhelokiin, etupaneelin tilaindikaattorein ja RS232-diagnostiikkaliitännän tehokkaaseen seurantaan, huoltoon ja virheiden diagnosoimiseen.

Lähteet

https://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/rm/icstt-rm251_-en-p.pdf

(Jos tässä on tekijänoikeusloukkausta, ota yhteyttä minuun tämän artikkelin poistamiseksi.)