Программно-аппаратный модуль AFM ПТС Series-4

AFM - программно-аппаратный модуль, предназначен для выполнения различных функций, связанных с управлением агрегата.

Модуль АFM может содержать в себе два вида программного обеспечения: операционную систему управления прикладными программами и аппаратными средствами (FTOS 2 - Fault Tolerant Operating System), предназначенную для обработки входных и выходных сигналов объекта управления, самодиагностики AFM, включая обнаружение программных и аппаратных отказов, обмена информацией по последовательному каналу связи с пультом оператора ГПА - OIS (Series 4 Protocol); организации обмена по последовательному каналу связи с локальными системами автоматизации или средствами представления информации других фирм-изготовителей; обеспечения работы с отладочным средством (Series 4 Protocol); внутреннего обмена управляющих модулей (IOM) с расширителями ввода-вывода (EIOM), входящими в состав комплекса (I/O Bus); прикладное программное обеспечение для выполнения следующих функции управления, а именно: регулирования или ограничения основных параметров ГПА; управления расходом топлива; антипомпажного регулирования; распределения нагрузки между агрегатами; автоматического безударного ввода (вывода) ГПА в магистраль (из магистрали); логического управления и защиты ГПА и так далее.

Каждый из модулей AFM ориентирован на выполнение конкретных задач и может содержать до трех прикладных функций управления. АFM базируется на трех типах аппаратных модулей: IOM, EIOM, MPM.

Input/Output Module (IOM) - универсальный управляющий модуль, в котором устанавливается и выполняется программное обеспечение. IOM выполняют соответствующие алгоритмы управления, принимают и выдают (через «Дочерние платы» ввода-вывода - DC) входные и выходные сигналы и обмениваются информацией с системами управления более высокого уровня. Так же могут поддерживать несколько различных комплектов программного обеспечения, которые должны быть логически связаны друг с другом. В зависимости от установленного программного обеспечения модуль выполняет функции GTCC или GTLC.

К транспьютеру - сборщику нормализованных сигналов от датчиков, подключаются (рисунок 3.8):

- FLASH память объемом до 1 Мб 32-х разрядных слов;

- оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) объемом до 128 Кб 32-х разрядных слов.

Центральным контроллером модуля является 32-х разрядный транспьютер Т805А фирмы Inmos, а контроллером ввода-вывода БИС фирмы Motorola-МС68332. Системная программа пользователя выполняется под руководством транспьютера. БИС формирует четыре последовательных канала, приемники-передатчики, которых не имеют гальванического разделения. К одному из портов (CPI) подключается ПЭВМ при отладке программы.

Кроме того, транспьютер управляет двумя последовательными каналами (PortA и PortB), которые имеют гальваническое разделение. Последовательные каналы PortA и PortB (интерфейс RS 422/RS 485) предназначены для связи с удаленными техническими средствами, в частности, с MOIS. К контроллеру ввода-вывода подключается: системный банк памяти (FLASH память объемом 512 Кб 16-ти разрядных слов); прикладной банк памяти (FLASH память объемом 512 Кб 16-ти разрядных слов); статическое ОЗУ объемом 128 Кб 16-ти разрядных слов. Контроллер ввода-вывода управляет работой последовательного канала RS 485 (Rx, Tx 332), к которому подключаются последовательные каналы модулей расширения ввода-вывода EIOM. Связь с входными и выходными сигналами осуществляется через «Дочерние платы» (DC). Одна или две «Дочерние платы» устанавливаются непосредственно на модуль IOM и тем самым определяют количество и типы сигналов, принимаемых модулем. DC управляются контроллером ввода-вывода.

Extended Input/Output Module (EIOM) - модуль расширения ввода-вывода. Для увеличения общего количества сигналов ввода-вывода имеется возможность подключения к модулям IOM по последовательной связи до восьми модулей EIOM. Связь с входными сигналами осуществляется модулем EIOM через такие же «Дочерние платы» (рисунок 3.9), как и IOM.

В качестве контроллера ввода-вывода используется интегральные микросхемы фирмы Motorola - МС 68332, к которым подключены:

- системная FLASH память объемом до 512 Кб 16-ти разрядных слов; прикладная FLASH память объемом до 512 Кб 16-ти разрядных слов;

- постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) объемом 32 Кб 16-ти разрядных слов; статическое ОЗУ объемом 128 Кб 16-ти разрядных слов;

- узел управления двумя дочерними платами, через который осуществляется прием и выдача входных-выходных сигналов, поступающих с дочерних плат.

Последовательный канал RS485 (Тх, Rх-332) МС 68332 через приемопередатчики используется для организации связи с контроллерными модулями GTLC, GTCC. По этому каналу передается (принимается) информация, поступающая от объекта управления через дочерние платы.

Помимо увеличения количества входов/выходов, EIOM выполняет первичную обработку входных - выходных сигналов (фильтрацию, калибровку, линеаризацию, контроль пороговых значений и так далее).

Main Processor Module (MPM) - модуль коммуникационный (рисунок 3.10), предназначен для межпроцессорного обмена (Machine Communinication Control (MCC)).

Коммуникационный модуль обеспечивает: обмен информацией между модулями IOM, а именно GTCC и GTLC; связь САУ и Р с вышестоящим уровнем управления.

Центральным контроллером модуля является 32-х разрядный транспьютер Т805А фирмы Inmos. К транспьютеру подключаются:

- FLASH память объемом 256 Кб, 32-х разрядных слов;

- большая интегральная схема (БИС) транспьютера формирует четыре последовательных канала, приемники-передатчики которых не имеют гальванического разделения.

К первому и второму каналу транспьютера подключаются модули МРМ для обмена информацией между собой (в случае использования нескольких модулей МPМ в одном устройстве). Третий канал транспьютера выдает (принимает) информацию на (от) передатчик (приемников) девяти последовательных каналов. Для выбора номера канала предназначен регистр адреса и дешифратор, с помощью которых формируется сигнал, поступающий на приемник - передатчик одного из девяти каналов. Четвертый канал транспьютера используется для подключения ПЭВМ при отладке программы. Кроме этого в состав модуля МPМ включены схемы, формирующие четыре последовательных канала, которые имеют гальваническое разделение. При этом в качестве элемента гальванической развязки в каналах А и В используется - трансформатор (с частотой обмена до 10 МГц), в каналах Port A, Port B (с частотой обмена до 38,4 Кбод) - оптопара.

Электропитание модуля EIOM осуществляется от 2-х сетей 24 В, которые поступают на стабилизатор напряжения. На выходе стабилизатора формируется напряжение 5 В.

Блок экстренного аварийного останова (БЭАО) предназначен для реализации экстренного аварийного останова ГПА при полном отказе средств автоматики (одновременный отказ источников первичного электропитания) и управляется оператором от кнопки ЭАО, размещенной на пульте управления, либо автоматически. Алгоритм экстренного аварийного останова заключается во включении пусковых маслонасосов, перестановке топливных клапанов и основных агрегатных кранов в состояние, соответствующее аварийному останову.

Gas Turbine Сompressor Control (GTCC) - программно-аппаратный модуль регулирования агрегата (рисунок 3.11), в зависимости от загруженного пакета прикладных программ может выполнять до трех специализированных приложений (функциональных модулей).

Для каждого приложения устанавливается отдельный комплект программного обеспечения, например:

- модуль управление расходом топлива (GT);

- модуль антипомпажного регулирования (AS);

- модуль распределение нагрузки между ГПА (PC).

Стандартные программы регулирования позволяют сконфигурировать модуль на любое частное применение. На него возложены функции автоматического регулирования ГПА.

Модуль решает различные задачи регулирования ГПА, в том числе, например: управление (по различным критериям) расходом топлива через двигатель; антипомпажное регулирование и защита нагнетателя; регулирование процесса; управление устройствами механизации двигателя.

Для выполнения указанных функций модуль GTСC включает в себя три функциональных программных модуля.

Gas Turbine Logic Control (GTLC) - программно-аппаратный модуль логического управления - предназначен для выполнения задач логического управления ГПА и его вспомогательными механизмами и устройствами.

В состав модуля GTLC входят один центральный модуль (рисунок 3.13) IOM (на котором имеется две дочерние платы) и до восьми модулей расширителя EIOM (две дочерние платы на каждом, обеспечивающие необходимое количество входов/выходов.

В модуль IOM загружаются программы, составленные на языке релейной логики, выполняющие конкретные функции по управлению ГПА.

Стандартными функциями модуля являются: выполнение последовательностей по пуску и останову агрегата; обеспечение аварийной защиты и сигнализации; осуществление контроля работы системы, а также координация функций, выполняемых другими модулями. Функции автоматического управления выполняет программно-аппаратный модуль логического управления GTLC. Логическая программа разбита на две функциональные группы, включающие анализ различных условий работы ГПА и исполнение управляющих команд в соответствии с заданным алгоритмом.

Перечень сигналов участвующих в обмене (см. рисунок 3.13) приведен в таблице 3.7.

Таблица 3.7 - Перечень каналов связи GTLC-GTCC