Способы повышения надежности контроллеров

Контроллеры могут обеспечивать многоуровневое резервирование и дублирование ресурсов контроллера, что позволяет разрабатывать системы автоматизации с различными требо­ваниями к степени надежности и безопаснос­ти. Разработчику предоставляется возможность определить режим использова­ния контроллера с частичным или полным резервированием и дублированием ресурсов:

• резервирование, дублирование или трои­рование модулей ввода-вывода;

• резервирование модулей центральных процессоров (ЦП);

• 100% горячее резервирование контрол­леров.

В контроллере без резервирования возможно резервирование или дублирование сетевых интерфейсов. При резервировании ЦП или контроллеров в целом обязательно резерви­руется сетевые интерфейсы от контроллера в целом или от резервированного комплекса в целом.

Резервирование модулей ЦП и ввода-выво­да значительно повышает надежность рабо­ты всего контроллера. Установленные в один контроллер два модуля ЦП образовывают резервированную пару с работой одного ЦП в режиме MASTER. Второй ЦП находится в горя­чем резерве в режиме SLAVE. Синхронизация переменных технологической задачи и обмен результатами диагностики выполняется по отдельному интерфейсу Ethernet. Переключе­ние с основного на резервный ЦП происходит автоматически по результатам диагностики или производится вручную с помощью перек­лючателя режимов работы, расположенного на лицевой планке ЦП.

Резервированные модули ввода-вывода обра­зуют группу каналов (имеющихся в этих моду­лях) с надежностью на несколько порядков выше, чем у одиночного модуля. При резервировании модулей ввода-вывода целесооб­разно резервировать и дублировать только те модули, сигналы которых участвуют в алгорит­мах защит, блокировок и регуляторов. В этом случае можно скомпоновать в одном контрол­лере информационную систему (без резерви­рования модулей) вместе с системой защит и блокировок, которая требует резервирования и дублирования.

Для обеспечения надежного ввода сигналов в некоторых случаях рекомендуется дублировать или троировать входные сигналы на разные модули. Выбор достоверного сигнала произво­дится по результатам диагностики в технологи­ческой программе по серединному значению от трех входов или по результатам анализа ско­рости изменения для дублированного входа. Выходы контроллера также можно резерви­ровать. Это достигается резервированием выходных модулей, при котором в горячий резерв можно поставить один или два моду­ля (троирование). Резервирование модулей выполняется ресурсами самих модулей без участия ЦП.

При 100% резервировании контроллеров резервируются все ресурсы технологического контроллера. Такое исполь­зование контроллеров при необходимости позволяет осу­ществить горячую замену узлов и контроллера в целом без останова выполнения любой из функций, реализуемой при контроле и управлении технологическим процессом. Резервированные контроллеры могут находиться в режи­мах MASTER и SLAVE. Синхронизация переменных технологической задачи и обмен результатами диагностики выпол­няется по отдельному интерфейсу Ethernet. Переключение режимов выполняется автоматически по результатам диаг­ностики контроллера или вручную переключателями на модулях ЦП контроллеров.

Резервированные контроллеры должны быть идентичны и могут состоять из любого допустимого количества крей-тов. При резервировании контроллеров невозможнорезер-вирование модулей ввода-вывода внутри контроллеров. Пример наиболее сложного резервированного комплекса. В приведенном примере резервиру­ются два контроллера, состоящие из трех крейтов.

Дублированная внутренняя шина обеспечивает многомас-терную работу и гарантированное время доставки как ини­циативных сообщений от модулей ввода-вывода к ЦП, так и сообщений от ЦП к самим модулям. Любой модуль может передавать инициативные сообщения как по результатам диагностики, так и по факту изменения входного сигнала. Гарантированное время доставки инициативных сообще­ний зависит от общего количества крейтов и составляет от 2 до бмс (4мс - для контроллера, состоящего из двух крейтов).

Контроллеры снабжаются средствами начальной и непрерыв­ной диагностики. Диагностируются целостность данных и калибровочных коэффициентов в памяти модулей вво­да-вывода, качество обмена данными и время обращения по внутренней шине контроллера, температурные режимы работы, количество циклов записи во Flash-память моду­ля и некоторые другие параметры. Диагностика внешних цепей включает контроль линий связи с датчиками на обрыв и контроль наличия сигналов на выходном разъеме модуля (для модулей дискретного вывода). Некоторые модули имеют дополнительные диагностические возмож­ности, например, контроль выхода сигнала датчика за гра­ницы предупредительных и аварийных уставок, а также за границы рабочего диапазона.

Питание контроллера выполняется от внешних источников питания 24 В на 125 или 250 Вт в зависимости от потреб­ляемой крейтами мощности. Для обеспечения надежно­го питания используется комплект из двух источников с подключением к различным фидерам. Возможно подклю­чение одного источника к напряжению переменного тока, а второго к напряжению постоянного тока. Для каждого крейта контроллера может быть свой комплект источников или может быть использован один комплект источников для нескольких крейтов. Это зависит от состава модулей в контроллере, и определяется на этапе проектирования состава контроллера.