Программно-технические комплексы для объектов газотранспортной отрасли Автоматизированные системы управления САУ газораспределительными станциями Системы автоматизированного управления подземными хранилищами газа

Мультипортовая плата


Мультипортовая плата (МП) предназначена для расширения коммуникационных возможностей центрального процессора автоматизированной управляющей системы (например, САУ ГРС).

Функциональная схема платы:

Мультипортовая плата

Мультипортовая плата содержит 7 микропроцессоров, каждый из которых имеет два независимых последовательных порта типа USART (COM1 и COM2).

Все порты COM1 соединены общей шиной интерфейса RS485, к которой подключаются центральные процессоры САУ (ЦПУ1 – основной,  ЦПУ2 – резервный). Резервный процессор ЦПУ2, находясь на общей шине интерфейса, включается в работу после отказа основного процессора (ЦПУ1), перехватывая управление системой и коммуникацию с внешними устройствами.

Порты COM2 микропроцессоров независимы друг от друга и могут подключаться каждый к своему источнику информации. Таким образом, мультипортовая плата, используя только один COM порт центрального процессора, расширяет его возможности до 7 COM портов. Все порты COM2 имеют интерфейс RS232, а порты микропроцессоров 4,5,6 и 7 с помощью соответствующих перемычек на плате могут переключаться на интерфейс RS485.

Каждый из портов COM2 программно настраивается на определенный тип обмена информацией с внешними устройствами.

Тип SAC предназначен для обмена информацией с системой типа САУ ГРС (учитывается формат протокола обмена). Это рабочие станции САУ ГРС и пульты управления САУ.

Тип DEVICE предназначен для опроса и накопления информации от устройств типа вычислителей, одоризаторов, счетчиков электроэнергии и систем катодной защиты. Микропроцессор, у которого COM2 запрограммирован как тип DEVICE, самостоятельно производит опрос этих устройств по запрограммированному алгоритму, накапливает у себя в памяти эту информацию и по запросу из центрального процессора САУ выдает накопленную информацию сразу обо всех устройствах, подключенных к этому порту, тем самым освобождая ЦПУ от функций опроса и накопления данных. К порту типа DEVICE могут подключаться до 6 вышеперечисленных типов устройств одновременно (либо через коммутатор, если это интерфейс RS232, либо напрямую, если это интерфейс RS485).

Тип USER предназначен для обмена данными произвольного формата. Такой тип используется, например, для связи с блоком управления регуляторами, шкафом релейной автоматики, турбодетандером или любым другим устройством, имеющим свой протокол обмена данными.

Все микропроцессоры мультипортовой платы соединены параллельной шиной в локальную сеть, работающую по протоколу передачи маркера. Таким образом, они могут обмениваться информацией между собой. Этот механизм используется для обработки сквозных запросов к САУ без отвлечения центрального процессора от основной работы. Сквозной запрос, например к вычислителю, поступивший в COM порт микропроцессора, имеющего тип SAC, анализируется микропроцессором и по локальной сети производится поиск устройства, подключенного к порту типа DEVICE и имеющего такой адрес. Если такое устройство найдено, по локальной сети запрос передается ему. Ответ от устройства также по локальной сети передается запрашивающему микропроцессору, который выдает его в свой порт COM2, запрашивающему абоненту.

Рабочие станции и пульты управления, подключенные к САУ, запрашивают у САУ кадр текущей информации, который может иметь значительные размеры. Передача кадра каждому из запрашивающих абонентов увеличивает время реакции САУ на внешние запросы. В мультипортовой плате реализован механизм приема кадра всеми микропроцессорами, запрограммированными как тип SAC одновременно. Таким образом, центральному процессору САУ достаточно раз в секунду выдать кадр текущей информации в мультипортовую плату и все абоненты, подключенные к портам типа SAC, сразу получают доступ к данным, не отвлекая центральный процессор от работы.

Программирование конфигурации мультипортовой платы осуществляется как специальной программой, так и из программы САУ по интерфейсу RS485, к которому подключены COM1 порты всех микропроцессоров платы. Конфигурация запоминается во внутренней энергонезависимой памяти каждого микропроцессора и сохраняется при выключении питания платы.

Поскольку мультипортовая плата осуществляет весь интерфейс с внешними устройствами САУ, она является предохранительным звеном для внутренних портов центральных процессоров САУ.