Patikima TMR procesoriaus sistema: patikimų saugos valdymo sistemų kūrimas naudojant ICS Triplex technologiją

Kas yra Patikima TMR procesoriaus sistema ?

Patikima TMR procesoriaus sistema yra pagrindinė apdorojimo platforma ICS TRIPLEX Patikimoje saugos sistemoje, sukurtai užtikrinti patikimą valdymą, stebėseną ir gedimų valdymą misijoms kritinėse pramonės srityse. Veikdama kaip sistemos centrinis valdiklis, ji apdoroja įvesties ir išvesties duomenis, keičiamus su analoginiais ir skaitmeniniais įvesties/išvesties moduliais per patikimą trijų modulių redundantišką (TMR) tarpmodulinę ryšių magistralę.

Skirtingai nuo įprastų PLC procesorių, patikima TMR procesoriaus sistema specialiai suprojektuota saugos kritinėms aplinkoms, kuriose būtina nepertraukiamoji veikla ir aukšta prieinamumo laipsnis. Naftos ir dujų, elektros energijos gamybos, petrocheminės gamybos bei gamybos pramonės šakos remiasi šia platforma, kad užtikrintų saugią veiklą net įvykus įrangos gedimams.

Sujungdami perteklines įrangos komponentus, išmaniąją diagnostiką ir IEC 61131-3 programavimo palaikymą, sistema sumažina prastovas, tuo pat metu užtikrindama procesų vientisumą reikalaujančiose pramoninėse aplinkose.

Architektūra Patikima TMR procesoriaus sistema

Vienas iš pagrindinių Patikima TMR procesoriaus sistema yra trečiadinė modulinė perteklinė architektūra. procesoriaus modulis įrenginyje yra trys nepriklausomos procesoriaus dalys, veikiančios vienu metu sinchroniškai žingsnis po žingsnio.

Kiekvienoje procesoriaus srityje yra:

Motorola PowerPC procesorius

EPROM

DRAM

Flash ROM

NVRAM

Atvaizduojama į atmintį I/O

Specializuoti balsavimo grandiniai

Klaidų aptikimo logika

Vietoje vieno CPU , visi trys procesoriai vienu metu vykdo identiškus programinius produktus. Jų išvestys nuolat lyginamos naudojant dviejų iš trijų (2oo3) balsavimo mechanizmą. Jei dėl aparatinės įrangos gedimo ar laikinos sutrikimo vienas procesorius generuoja nesuderintus rezultatus, likę du procesoriai užtikrina teisingą sistemos veikimą, tuo pat metu automatiškai izoliuodami gedusiąją dalį.

Šis projektas žymiai padidina sistemos patikimumą, nes laikinieji, periodiniai ir nuolatiniai gedimai gali būti aptikti be nutraukiant gamybos objekto veikimą.

Ryšys tarp procesorių modulių ir nuotolinių korpusų užtikrinamas naudojant patikimus sąsajos modulius arba plėtimosi sąsajos modulius, leidžiančius kurti mastomas skirstytas saugos architektūras dideliems pramoniniams objektams.

Pagrindinės savybės Patikima TMR procesoriaus sistema

Patikimas TMR procesoriaus sistema integruoja kelias technologijas, kurios pagerina prieinamumą, diagnostiką ir eksploatacinę saugą.

Trys modulinė perteklinė struktūra

Trys sinchronizuoti procesoriai tolygiai vykdo tą pačią logiką, leisdami automatinį gedimų maskavimą naudojant 2 iš 3 balsavimo sistemą.

Aparatinės įrangos gedimų atsparumas

Aparatinės įrangos realizuotos gedimų atsparumo (HIFT) architektūra leidžia itin greitai klaidos aptikimas neprivalant remtis tik programinės įrangos diagnostika.

Automatinis gedimų valdymas

The procesorius automatiškai nustato, izoliuoja ir valdo aparatinės įrangos gedimus, tuo pačiu sumažindamas nereikalingus signalus, kurie gali nuvilnyti operatorius.

Karštojo modulio keitimas

Defektingi procesoriaus moduliai gali būti pakeisti be programų pakartotinio įkėlimo, padedant techninės priežiūros personalui kiek įmanoma mažiau nutraukti gamybos procesą.

IEC 61131-3 programavimo palaikymas

Inžinieriai gali kurti valdymo strategijas naudodami standartines pramonines programavimo kalbas, supaprastindami programinės įrangos kūrimą ir ilgalaikį techninį aptarnavimą.

Įmontuotas Diagnostika

Priekinės plokštės LED indikatoriai, įvykių istorijos žurnalai ir RS232 diagnostikos sąsaja suteikia išsamią informaciją trikčių šalinimui ir sistemos stebėjimui.

Pramoninės programos

The ICS TRIPLEX Patikima platforma jau plačiai naudojama pramonės šakose, kur procesų saugos negalima pažeisti.

Tipiniai taikymai apima:

Avarinio sustabdymo sistemos (ESD)

Gaisro ir dujų aptikimo sistemos

Turbinos apsaugos sistemos

Degiklių valdymo sistemos

Procesų saugos įrankių sistemos (SIS)

Kritinio proceso stebėjimas

Visos gamybos vietos saugos valdymas

Jūros platformos naftos ir dujų pramonei

Naftos perdirbimo gamyklos

Cheminių procesų gamybos įmonės

Elektrinės

Šiose programose net trumpalaikis valdiklio gedimas gali sukelti įrangos pažeidimą, gamybos nuostolius ar saugos pavojų. Patikima TMR procesoriaus sistema užtikrina aukštą prieinamumą, kuris reikalingas nuolatiniam apsaugos užtikrinimui.

Kaip veikia patikima TMR procesoriaus sistema

Įjungus maitinimą procesorius atlieka išsamią inicializavimo seką, kad patikrintų savo vidinių išteklių būklę. Prieš įėjant į normalią veikseną, yra tikrinami atminties įrenginiai, aritmetiniai vienetai, laikmačiai, ryšio magistralės ir gedimų aptikimo grandinės.

Veikimo metu duomenys, gauti iš patikimos tarpmodulinės magistralės, nuolat tikrinami specialiais balsavimo grandinėmis. Kiekvienas duomenų perdavimas patenka į dviejų iš trijų palyginimą, kad būtų užtikrinta tikslumas prieš patenkant į procesoriaus atmintį.

Visi trys procesoriai vykdyti programinės įrangos programą idealia sinchronizacija. Proceso kintamieji, vidiniai skaičiavimai ir programos instrukcijos nuolat lyginami tarp procesorių kanalų, užtikrinant, kad bet koks nuokrypis būtų nedelsiant aptiktas.

Toliau išvesties duomenys perduodami išvesties moduliams, kur papildomos balsavimo grandinės patikrina suderinamumą prieš tai, kai signalai siunčiami į lauko įrenginius.

Jei vienas procesorius pradeda generuoti nesuderintus duomenis, likę procesoriai toliau veikia 2 iš 3 (2oo3) režimu, tuo tarpu defektinis procesorius izoliuojamas ir, jei įmanoma, automatiškai resinchronizuojamas. Toks požiūris leidžia sistemai nepertraukiamai veikti net ir susidūrus su atskirais aparatinės įrangos gedimais.

Gedimų aptikimas, diagnostika ir techninė priežiūra

Viena didžiausių privalumų yra Patikima TMR procesoriaus sistema yra jos išsamios diagnostikos galimybės.

Nuolatinis savitikrinimas

Procesorius periodiškai atlieka automatinius aparatinės įrangos testus šiuose komponentuose:

Mikroprocesoriai

Atminties valdymo vienetuose

Laikrodžio grandinėse

Ryšio magistralėse

Klaidų aptikimo logika

Šie testai planuojami realaus laiko operacinėje sistemoje, nepertraukiant įprastų valdymo funkcijų.

Priežiūros režimas

Techninės priežiūros režimas leidžia inžinieriams atnaujinti programinę įrangą, išlaikant daugumą veikimo galimybių. Inžinerinės darbo stotys gali atsisiųsti naujas programas, keisti valdymo logiką ir efektyviai atlikti konfigūracijos pakeitimus.

Diagnostikos sąsaja

Integruotas RS232 diagnostikos prievadas, veikiantis 19,2 kbps greičiu, užtikrina tiesioginį ryšį su inžinerine programine įranga sistemai konfigūruoti, klaidoms analizuoti ir atlikti techninės priežiūros veiksmus. Priekinės plokštės LED indikatoriai dar labiau supaprastina vietos trikčių šalinimą, rodydami procesoriaus būklę ir veikimo būseną.

Klaidų žurnalizavimas

Kiekviena aptikta klaida įrašoma į procesoriaus klaidų istoriją su laiko žymomis. Ši informacija padeda techninės priežiūros komandoms nustatyti kartotines problemas ir pagerinti ilgalaikę sistemos patikimumą.

Klaidų valdymas ir sistemos atkūrimas

The Patikima TMR procesoriaus sistema suprojektuotas taip, kad protingai reaguotų tiek į nedidelius, tiek į rimtus aparatinės įrangos sutrikimus.

Jei tame pačiame module įvyksta antrasis procesoriaus gedimas, procesorius automatiškai izoliuoja save nuo likusios sistemos, kad būtų užkirstas kelias neteisingoms valdymo operacijoms. Išorinės sąsajos grįžta į iš anksto nustatytas saugias būsenas, o diagnostinė informacija, kai tik įmanoma, išsaugoma nevoliatilinėje atmintyje.

Aktyvios/rezervinės konfigūracijose vieno procesoriaus segmento gedimas automatiškai inicijuoja perjungimą į rezervinį procesorių, užtikrindamas nepersitrukdantį veikimą, jei leidžia sistemos sąlygos.

Maitinimo nutraukimo metu ankstyvojo įspėjimo signalai aktyvina procesoriaus „Išjungti maitinimą“ režimą. Svarbiausios veikimo duomenys, gedimų istorija, vartotojo programos ir gamyklos būklės informacija saugiai išsaugoma nevoliatilinėje atmintyje, leisdama greitai atkurti veikimą, kai maitinimas vėl bus atkurtas.

Išvada

The Patikima TMR procesoriaus sistema reprezentuoja vieną patikimiausių saugos apdorojimo platformų, esamų šiuolaikinėje pramonės automatizacijoje. Organizacijoms, įdiegiančioms ICS Triplex saugos sistemas, patikima TMR procesoriaus sistema suteikia patikrintą pagrindą avariniam išjungimui, gaisro ir dujų apsaugai, turbinų valdymui ir kitoms aukštos integritetinėms programoms. Jos dvigubo apdorojimo, standartizuoto programavimo ir pažangios priežiūros funkcijų derinys leidžia pramonės įmonėms maksimaliai padidinti eksploatacinę saugą, tuo pačiu sumažinant prastovas ir priežiūros sąnaudas.

K1: Kas yra patikima TMR procesoriaus sistema?

A: Patikima TMR procesoriaus sistema yra ICS TRIPLEX Patikimos saugos sistemos centrinis procesavimo vienetas, kuris užtikrina patikimą valdymą, stebėseną ir ryšį saugos kritinėse pramonės programose.

K2: Kaip patikima TMR procesoriaus sistema užtikrina klaidų atsparumą?

A: Jis naudoja trijų modulių perteklinę struktūrą (TMR) su trimis sinchronizuotais procesoriais ir „du iš trijų“ (2oo3) balsavimo mechanizmu klaidų aptikimui ir izoliavimui, tuo pat metu užtikrinant nuolatinę veikimą.

K3: Kokiose pramonės šakose dažniausiai naudojama Patikima TMR procesoriaus sistema ?

A: Ji plačiai naudojama naftos ir dujų, elektros energijos gamybos, cheminės perdirbimo, petrocheminėse gamyklose ir kitose pramonės šakose, kur reikalaujama aukštos patikimumo saugos valdymo sistemų.

K4: Kokie yra patikimos TMR procesoriaus sistemos pagrindiniai bruožai?

A: Pagrindiniai bruožai apima TMR klaidų atsparumą, HIFT architektūrą, karštą modulių keitimą, IEC 61131-3 programavimo palaikymą, įmontuotas diagnostikos funkcijas ir automatinį klaidų valdymą.

K5: Kaip patikima TMR procesoriaus sistema palaiko techninę priežiūrą ir gedimų šalinimą?

A: Ji užtikrina nuolatinį savitikrinimą, klaidų registravimą su laiko žymomis, būsenos indikatorius priekinėje plokštumoje ir RS232 diagnostikos prievadą efektyviam stebėjimui, techninei priežiūrai ir gedimų diagnozei.

Šaltiniai

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

(Jei yra bet kokių autorių teisių pažeidimų, prašome susisiekti su manimi, kad šis straipsnis būtų ištrintas.)