Վստահելի TMR Պրոցեսորային Համակարգ. Անվտանգության Հուսալի Կառավարում Կառուցելը ICS Triplex Տեխնոլոգիայով

Ինչ է Trusted TMR Processor System ?

Trusted TMR Processor System-ը հիմնական մշակման պլատֆորմն է, որը գտնվում է ICS TRIPLEX Trusted անվտանգության համակարգի ներսում և նախատեսված է առաքելությունների կրիտիկական արդյունաբերական կիրառումների համար վստահելի կառավարում, հսկում և խափանումների կառավարում: Հանդիսանալով համակարգի կենտրոնական կառավարիչ՝ այն մշակում է Trusted Triple Modular Redundant (TMR) Inter-Module Communications Bus-ի միջոցով անալոգային և թվային I/O մոդուլների հետ փոխանակվող մուտքային և ելքային տվյալները:

Պարզապես PLC պրոցեսորներից տարբերությամբ՝ Trusted TMR Processor System-ը հատուկ նախագծված է անվտանգության կրիտիկական միջավայրերի համար, որտեղ անընդհատ գործողությունը և բարձր հասանելիությունը կարևոր են: Նավթ և գազ, էլեկտրաէներգետիկա, նավթաքիմիական արտադրություն և արտադրություն արդյունաբերությունները հիմնվում են այս պլատֆորմի վրա՝ ապահովելով անվտանգ գործողություն նույնիսկ սարքավորումների խափանումների դեպքում:

Համակարգը նվազեցնում է անջատումների տևողությունը՝ միաժամանակ ապահովելով գործընթացի ամբողջականությունը խիստ արդյունաբերական միջավայրերում՝ օգտագործելով ավելորդ սարքավորումներ, ինտելեկտուալ ախտորոշման համակարգ և IEC 61131-3 ծրագրավորման աջակցություն։

Ճարտարապետությունը Trusted TMR Processor System

Հատկանիշներից մեկը Trusted TMR Processor System նրա եռակի մոդուլային ավելորդության ճարտարապետությունն է։ պրոցեսորային մոդուլ -ը պարունակում է երեք անկախ պրոցեսորային բաժիններ, որոնք միաժամանակ աշխատում են փակ ցիկլում (lock-step) սինխրոնացված վիճակում։

Յուրաքանչյուր պրոցեսորային տարածք ներառում է.

Motorola PowerPC պրոցեսոր

EPROM

DRAM

Flash ROM

NVRAM

Մեմորիայով արտացոլված մուտք-ելք

Նվիրված ձայնարկման շղթաներ

Սխալների հայտնաբերման տրամաբանություն

Այլ որ մեկ պրոցեսորի վրա հիմնվելու փոխարեն CPU բոլոր երեք պրոցեսորները միաժամանակ կատարում են նույն ծրագրային հավելվածները: Դրանց ելույթները շարունակաբար համեմատվում են՝ օգտագործելով «երեքից երկուսը» (2oo3) ձայնաքվեային մեխանիզմ: Եթե պրոցեսորներից մեկը սխալ արդյունքներ է տալիս սարքային խափանման կամ ժամանակավոր աղանդվածության պատճառով, մյուս երկու պրոցեսորները ապահովում են համակարգի ճիշտ աշխատանքը՝ ինքնաբերաբար ապամիացնելով սխալ բաղադրիչը:

Այս դիզայնը զգալիորեն բարելավում է համակարգի հավաստիությունը, քանի որ ժամանակավոր, պարբերական և մշտական խափանումները կարող են հայտնաբերվել՝ առանց ընդհատելու արտադրական գործընթացը:

Կապը պրոցեսորի մոդուլներ և հեռացված շասսիի միջև իրականացվում է վստահելի ինտերֆեյսային մոդուլների կամ ընդարձակման ինտերֆեյսային մոդուլների միջոցով, ինչը հնարավորություն է տալիս ստեղծել մասշտաբավորելի բաշխված անվտանգության ճարտարապետություն մեծ արդյունաբերական օբյեկտների համար:

Հիմնական հատկանիշները Trusted TMR Processor System

Վստահելի TMR պրոցեսորային համակարգը ներառում է մի շարք տեխնոլոգիաներ, որոնք բարելավում են հասանելիությունը, ախտորոշումը և շահագործման անվտանգությունը:

Եռակի մոդուլային ռեդունդանտություն

Երեք համաժամանակյան մշակողներ շարունակաբար կատարում են նույն տրամաբանությունը, ինչը հնարավորություն է տալիս ինքնաբերաբար թաքցնել սխալները՝ օգտագործելով 2oo3 ձայնաքվեային մեխանիզմը:

Սարքային սխալների դիմացկունություն

Սարքային իրականացված սխալների դիմացկունության (HIFT) ճարտարապետությունը հնարավորություն է տալիս արտակարգ արագ խափանման Հայտնաբերում առանց միայն ծրագրային ախտորոշման վրա հիմնվելու։

Ինքնաշխատ սխալների կառավարում

« մշակիչ ինքնաշխատ նույնացնում, մեկուսացնում և կառավարում է սարքային սխալները՝ նվազեցնելով այն ավելորդ զգուշացումները, որոնք կարող են շփոթեցնել օպերատորներին։

Ջերմ մոդուլի փոխարինում

Սխալներ պարունակող պրոցեսորային մոդուլները կարող են փոխարինվել առանց կիրառական ծրագրերի վերաբեռնման, ինչը օգնում է սպասարկման անձնակազմին նվազեցնել արտադրության ընդհատումները։

IEC 61131-3 ծրագրավորման աջակցում

Ինժեներները կարող են մշակել կառավարման ստրատեգիաներ՝ օգտագործելով ստանդարտ արդյունաբերական ծրագրավորման լեզուներ, ինչը պարզեցնում է կիրառական ծրագրերի մշակումը և երկարաժամկետ սպասարկումը։

Ներդրված Ախտորոշում

Առջևի մասի LED ցուցիչները, իրադարձությունների պատմության մատյանները և RS232 ախտորոշման ինտերֆեյսը տրամադրում են մանրամասն տեղեկատվություն խափանումների վերացման և համակարգի մոնիտորինգի համար։

ឧស្ទុកសាហាវិករ័ប់

« ICS TRIPLEX Հավաստված հարթակը լայնորեն օգտագործվում է այն արդյունաբերություններում, որտեղ գործընթացի անվտանգությունը չի կարող վտանգվել։

Տիպիկ կիրառությունների մի քանի օրինակ.

Ավտոմատ ավարտման համակարգեր (ESD)

Հրդեհի եւ գազի հայտնաբերման համակարգեր

Տուրբինների պաշտպանության համակարգեր

Գարնանային կառավարման համակարգեր

Գործընթացի անվտանգության սարքավորված համակարգեր (SIS)

Կրիտիկական գործընթացների մոնիտորինգ

Ամբողջ գործարանի անվտանգության կառավարում

Ծովային նավթի և գազի հարթակներ

Ռեֆիներիաներ

Քիմիական մշակութային գործkedներում

Էլեկտրակայաններ

Այս կիրառություններում նույնիսկ կարճատև կառավարիչի աշխատանքի ընդհատումը կարող է հանգեցնել սարքավորումների վնասման, արտադրության կորուստների կամ անվտանգության վտանգների։ Trusted TMR Processor System հավաստված համակարգը ապահովում է անընդհատ պաշտպանությունը ապահովելու համար անհրաժեշտ բարձր հասանելիությունը։

Ինչպես է աշխատում հավաստված TMR պրոցեսորային համակարգը

Միացնելու պահին պրոցեսորը կատարում է համապարփակ սկզբնավորման հաջորդականություն՝ ստուգելու իր ներքին ռեսուրսների վիճակը։ Հիշողության սարքերը, թվաբանական սարքերը, ժամանակաչափերը, կապի միջոցները և սխալների հայտնաբերման շղթաները ստուգվում են համակարգի սովորական աշխատանքի մեջ մտնելուց առաջ։

Գործառնավարման ընթացքում հավաստված միջմոդուլային գծից ստացված տվյալները շարունակաբար ստուգվում են նվիրված ձայնարկման շղթաների կողմից։ Յուրաքանչյուր տվյալների փոխանակում ենթարագործվում է «երեքից երկու» համեմատման՝ ճշգրտությունը ապահովելու համար, նախքան դրանք հասնեն պրոցեսորի հիշողությանը։

Բոլոր երեք մշակողներ կատարել ծրագրային հավելվածը կատարյալ սինխրոնիզացիայով: Գործառնական փոփոխականները, ներքին հաշվարկները և ծրագրի հրահանգները շարունակաբար համեմատվում են պրոցեսորի առանձին առանցքերում՝ ապահովելով ցանկացած շեղումի անմիջապես հայտնաբերումը։

Այնուհետև ելքային տվյալները փոխանցվում են ելքային մոդուլներին, որտեղ լրացուցիչ ձայնարկման շղթաները ստուգում են համատեղելիությունը, նախքան սիգնալների ուղարկումը դաշտային սարքերին։

Եթե մեկ պրոցեսորը սկսում է արտադրել անհամատեղելի տվյալներ, մնացած պրոցեսորները շարունակում են աշխատել 2oo3 ռեժիմով, իսկ սխալ աշխատող պրոցեսորը ապամիացվում է և, եթե հնարավոր է, ինքնատեղաբաշխվում։ Այս մոտեցումը հնարավորություն է տալիս համակարգին անընդհատ աշխատել առանձին սարքավորումների ավարիաների դեպքում։

Սխալների հայտնաբերում, ախտորոշում և սպասարկում

Մեկ այն առավել գեղարվեստ առավելություններից Trusted TMR Processor System դա նրա լիակատար ախտորոշման հնարավորությունն է։

Անընդհատ ինքնաստուգում

Պրոցեսորը պարբերաբար կատարում է ինքնաշխատ սարքավորման ստուգումներ հետևյալ բաղադրիչների վրա․

徼կրոպրոցեսորներ

Հիշողության կառավարման միավորներ

Ժամացույցի շղթաներ

Հաղորդակցության բասներ

Սխալների հայտնաբերման տրամաբանություն

Այս փորձարկումները ծրագրվում են իրական ժամանակի օպերացիոն համակարգի կողմից՝ չընդհատելով սովորական կառավարման ֆունկցիաները։

Սպասարկման ռեժիմ

Սպասարկման ռեժիմը թույլ է տալիս ինժեներներին թարմացնել ծրագրային ապահովումը՝ պահպանելով գործառնական հնարավորությունների մեծ մասը։ Ինժեներական աշխատաստանցիաները կարող են ներբեռնել նոր ծրագրեր, փոփոխել կառավարման տրամաբանությունը և արդյունավետ կատարել կոնֆիգուրացիայի փոփոխություններ։

Շտապահարմարավորման ինտերֆեյս

Ներառված RS232 ախտորոշման միացման կետը, որը աշխատում է 19,2 կբիթ/վրկ արագությամբ, ապահովում է ուղղակի կապ ինժեներական ծրագրային ապահովման հետ՝ համակարգի կոնֆիգուրացիայի, սխալների վերլուծության և սպասարկման գործողությունների համար։ Կոնսոլի առջևի մասում տեղադրված LED-ները հեշտացնում են վայրում սխալների որոշումը՝ ցույց տալով պրոցեսորի առողջական վիճակը և աշխատանքային ստատուսը։

Սխալների մատյանագրում

Յուրաքանչյուր հայտնաբերված սխալ գրանցվում է ժամային նշիչներով պրոցեսորի սխալների պատմության մեջ։ Այս տեղեկատվությունը օգնում է սպասարկման թիմերին նույնականացնել կրկնվող խնդիրները և բարելավել համակարգի երկարաժամկետ հուսալիությունը։

Սխալների մշակում և համակարգի վերականգնում

« Trusted TMR Processor System նախատեսված է ինտելեկտուալ արձագանք տալու ինչպես փոքր, այնպես էլ խոշոր սարքավորումների ավարիաներին։

Եթե նույն մոդուլում տեղի է ունենում երկրորդ պրոցեսորի ավարիա, ապա պրոցեսորը ավտոմատ կերպով ինքն իրեն ապահովում է մնացած համակարգից՝ սխալ կառավարման գործողությունների կանխարգելման համար: Արտաքին ինտերֆեյսները վերադառնում են նախնական սահմանված անվտանգ վիճակների, իսկ ախտորոշման տեղեկատվությունը, երբ հնարավոր է, պահպանվում է ոչ վանդակային հիշողության մեջ։

Ակտիվ/պահեստային կոնֆիգուրացիաներում մեկ պրոցեսորի ավարիայի դեպքում ավտոմատ կերպով սկսվում է անցումը պահեստային պրոցեսորին, ինչը, եթե համակարգի պայմանները թույլ են տալիս, ապահովում է անընդհատ աշխատանքը։

Մատակարարման աղբյուրի ընդհատման ժամանակ վաղ զգուշացման ազդանշանները ակտիվացնում են պրոցեսորի «Մատակարարման աղբյուրի անջատում» ռեժիմը: Կրիտիկական աշխատանքային տվյալները, ավարիաների պատմությունը, օգտագործողի ծրագրերը և գործարանի վիճակի մասին տեղեկատվությունը ապահովված են ոչ վանդակային հիշողության մեջ, ինչը հնարավորություն է տալիս արագ վերականգնել աշխատանքը մատակարարման աղբյուրի վերականգնումից հետո։

Եզրակացություն

« Trusted TMR Processor System ներկայացնում է ժամանակակից արդյունաբերական համակարգավորման համար հասանելի ամենահուսալի անվտանգության մշակման հարթակներից մեկը: ICS Triplex անվտանգության համակարգերի իրականացման դեպքում հաստատված TMR պրոցեսորային համակարգը արտակարգ կանգառի, հրդեհի և գազի պաշտպանության, տուրբինների կառավարման և այլ բարձր ամբողջականության կիրառումների համար ապահովում է ապացուցված հիմք: Պրոցեսորային կրկնօրինակման, ստանդարտացված ծրագրավորման և զարգացած սպասարկման հատկանիշների համադրումը թույլ է տալիս արդյունաբերական օբյեկտներին մաքսիմալացնել շահագործման անվտանգությունը՝ միաժամանակ նվազեցնելով անաշխատանքության ժամանակը և սպասարկման ծախսերը:

Հարց 1. Ի՞նչ է հաստատված TMR պրոցեսորային համակարգը:

Պատասխան՝ Հաստատված TMR պրոցեսորային համակարգը հաստատված անվտանգության համակարգի կենտրոնական մշակման միավորն է, որը ապահովում է անվտանգության կրիտիկական արդյունաբերական կիրառումների համար հուսալի կառավարում, վերահսկում և կապ: ICS TRIPLEX Հաստատված

Հարց 2. Ինչպե՞ս է հաստատված TMR պրոցեսորային համակարգը երաշխավորում սխալների դիմացկունությունը:

Ա. Այն օգտագործում է եռակի մոդուլային կրկնակիություն (TMR), երեք համաժամավորված պրոցեսորներ և երեքից երկուսի (2oo3) ձայնաքվեի մեխանիզմ՝ սխալները հայտնաբերելու և այնքան ժամանակ, որքան հնարավոր է, շարունակելու անընդհատ գործառույթը։

Հարց 3. Ո՞ր ոլորտներում են հաճախ օգտագործում Trusted TMR Processor System ?

Պատասխան. Այն լայնորեն օգտագործվում է նավթի և գազի, էլեկտրակայանների, քիմիական մշակման, պետրոքիմիական գործարանների և այլ բնագավառներում, որտեղ անհրաժեշտ են բարձր ամբողջականության անվտանգության վերահսկման համակարգեր։

Հարց 4. Ի՞նչ են Trusted TMR Processor System-ի հիմնական առանձնահատկությունները։

Պատասխան. Հիմնական առանձնահատկություններն են՝ TMR սխալների դիմացկունությունը, HIFT ճարտարապետությունը, տաք մոդուլների փոխարինումը, IEC 61131-3 ծրագրավորման աջակցությունը, ներդրված ախտորոշման համակարգը և սխալների ավտոմատ մշակումը։

Հարց 5. Ինչպե՞ս է Trusted TMR Processor System-ը աջակցում սպասարկման և խափանումների վերացման գործընթացին։

Պատասխան. Այն ապահովում է անընդհատ ինքնաստուգում, ժամանակավոր նշված սխալների մատյան, առաջային վահանակի ստատուսի ցուցիչներ և RS232 ախտորոշման մուտք՝ արդյունավետ մոնիտորինգի, սպասարկման և սխալների ախտորոշման համար։

Աղբյուրներ

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

(Եթե կա հեղինակային իրավունքի խախտում, խնդրում ենք կապվել ինձ հետ՝ այս հոդվածը հեռացնելու համար։)