UA112221C2

UA112221C2 - DEVICE FOR LOGICAL SIGNAL PROCESSING

Info

Publication number: UA112221C2
Application number: UAA201410730A
Authority: UA
Inventors: Євгеній Степанович Бахмач
Original assignee: Євгеній Степанович Бахмач
Priority date: 2014-10-01
Filing date: 2014-10-01
Publication date: 2016-08-10

Abstract

Винахід належить до пристроїв для забезпечення логіки алгоритмів і призначений для вирішення логічних задач і виконання різних керуючих функцій при взаємодії з іншими пристроями платформи (системи, шафи, крейту та ін.) і використовується для побудови надійних одно- та багатоканальних критично важливих систем контролю безпеки, в тому числі систем керування і захисту атомних станцій. Пристрій логічної обробки сигналів містить множину незалежних вузлів 1 LVDS послідовного приймання/передачі даних, множину незалежних швидкодіючих вузлів 2 оптичних приймання-передачі, множину незалежних швидкодіючих вузлів 3 приймання/передачі промислової мережі Ethernet, незалежний вузол 4 зв'язку з переносним (бортовим) персональним комп'ютером RS-232, множину незалежних швидкодіючих вузлів 5 приймання дискретних сигналів, вузол 6 синхронізації єдиного часу зовнішнього джерела, FPGA 7, вузол 8 логіки, вузол 9 діагностики, вузол 10 індикації, вузол 11 комунікації, елемент 12 безперервної роботи FPGA, множину незалежних швидкодіючих вузлів 13 передавання дискретних сигналів, вузол 14 живлення. Вузол 10 індикації містить вузол 15 відображення внутрішнього стану блоків і кодів помилок та вузол 16 керування параметрами відображення. Технічний результат полягає у забезпеченні паралельної обробки всіх алгоритмів з одночасною самодіагностикою та діагностикою пристроїв та програмних засобів системи (платформи, шафи, крейту та ін. (покриття діагностикою >99,5 %)), підвищенні швидкодії, точності і надійності приймання і обробки інформації, спрощенні структури схеми пристрою, розширенні функціональних можливостей.The invention relates to devices for providing logic logic and is intended to solve logical problems and perform various control functions when interacting with other devices of the platform (systems, cabinets, latch, etc.) and is used to build reliable single and multi-channel critical security control systems, including control systems and protection of nuclear power plants. The signal processing unit comprises a plurality of LVDS serial nodes 1 serial receiving / transmitting data, a plurality of independent high-speed nodes 2 optical transceivers, a plurality of independent high-speed nodes 3 receiving / transmitting an industrial Ethernet network, an independent booth 4 RS-232 computer, multiple independent high-speed nodes 5 receiving digital signals, node 6 synchronization of external time, FPGA 7, node 8 logic, node 9 diagnostics, node 10 indication, node 11 communication element 12 continuous FPGA operation, a plurality of independent high-speed nodes 13 discrete signal transmission, node 14 power. The display unit 10 comprises a display unit 15 for displaying the internal state of the blocks and error codes and a display unit 16 for managing the display parameters. The technical result consists in providing parallel processing of all algorithms with simultaneous self-diagnostics and diagnostics of devices and software of the system (platforms, cabinets, crates, etc. (coverage with diagnostics> 99.5%)), improving the speed, accuracy and reliability of receiving and processing information, simplified circuit diagrams of the device, enhanced functionality.

Description

Винахід належить до пристроїв для забезпечення логіки алгоритмів і призначений для вирішення логічних задач і виконання різних керуючих функцій при взаємодії з іншими пристроями платформи (системи, шафи, крейту та ін.) і використовується для побудови надійних одно- та багатоканальних критично важливих систем контролю безпеки, в тому числі систем керування і захисту атомних станцій.The invention belongs to devices for ensuring the logic of algorithms and is intended for solving logical problems and performing various control functions when interacting with other devices of the platform (systems, cabinets, crates, etc.) and is used to build reliable single- and multi-channel critical safety control systems, including control and protection systems of nuclear plants.

Відомий критичний керуючий модуль (ССМ) 5ІМАТІС фірми біетепе5 (каталог продукції фірми бієтепе), який належить до сімейства критичних модулів ОШАОІОС, який використовується для побудови надійних і безпечних систем протиаварійного захисту і критичного керування і призначений для вирішення логічних задач та виконання різних керуючих функцій при взаємодії з іншими модулями для роботи в одно- та резервованих критичних системах керування. Критичний керуючий модуль містить центральний мікропроцесор, периферійний контролер, контролер мережної шини, булівській співпроцесор, модеми та драйвери, пристрій живлення, засоби діагностики власних технічних засобів, таймер.The well-known critical control module (CCM) 5IMATIS of the Bietepe company (Bietepe product catalog), which belongs to the OSHAOIOS family of critical modules, is used to build reliable and safe emergency protection and critical control systems and is designed to solve logical problems and perform various control functions at interactions with other modules to work in single and redundant critical control systems. The critical control module contains a central microprocessor, a peripheral controller, a network bus controller, a Boolean coprocessor, modems and drivers, a power supply, diagnostic tools for own technical equipment, and a timer.

До недоліків модуля належать: використання комп'ютерної мережі на основі мережі загального доступу з розподілюваним середовищем, яка використовується для зв'язку з модулями вводу/виводу; використання інтерфейсу зв'язку з модулями вводу/виводу - МОВБИ! ВО5 (середньої швидкості, із середнім споживанням електроенергії); логіка роботи - використання послідовної обробки вхідних даних і формування вихідних сигналів по циклічній програмі як наслідок використання мікропроцесорних складових у технічних рішеннях.Disadvantages of the module include: the use of a computer network based on a public access network with a distributed environment, which is used to communicate with I/O modules; using the communication interface with input/output modules - MOVBY! VO5 (medium speed, with medium power consumption); work logic - the use of sequential processing of input data and the formation of output signals according to a cyclic program as a result of the use of microprocessor components in technical solutions.

Відомий також модуль головного процесора системи "Тгісоп" компанії ІММЕМЗУ5 5УЗТЕМ5The main processor module of the "Tgisop" system of the IMMEMZU5 5UZTEM5 company is also known

ІМС, технічні умови 2007 р., який призначений для забезпечення логіки алгоритмів систем безпеки керування технологічними процесами для використання в одно-, дво-, триканальних системах. Модуль головного процесора (МГП) містить комунікаційний процесор вводу/виводу, головний процесор (мікропроцесор), пам'ять, інтерфейс зв'язку з модулями вводу/виводуIMS, technical conditions of 2007, which is designed to ensure the logic of safety system algorithms for technological process management for use in one-, two-, and three-channel systems. The main processor module (MHP) contains an I/O communication processor, a main processor (microprocessor), memory, a communication interface with I/O modules

МоавВивх, інтерфейс синхронізації з іншими МГП ТгіВиб5, годинник, пам'ять, стабілізатор подвійного живлення, шину ТгіВив5 для з'єднання з іншими МГП, потроєну шину вводу/виводу, засоби діагностики власних технічних засобів, виділений комунікаційний процесор вводу/виводу. Головний процесор виконує програму керування паралельно з іншими МГП у відповідності до встановлених користувачем правилами, вбудованими в програму керування.MoavVivh, synchronization interface with other TgiVyb5 MGPs, clock, memory, dual power stabilizer, TgiVyv5 bus for connection with other MGPs, triple I/O bus, diagnostic tools for own technical means, dedicated I/O communication processor. The main processor executes the control program in parallel with other IGPs according to user-defined rules embedded in the control program.

Зо Комунікаційний процесор вводу/виводу керує обміном даними між головним процесором і комунікаційними модулями, використовуючи комунікаційну шину. До недоліків даного МГП належать: послідовна обробка логіки алгоритмів внаслідок побудови на типових засобах обчислювальної техніки - мікропроцесори, пам'ять, контролери, шини, тобто використання вбудованих програм, які визначають роботу пристрою; використання для зв'язку з модулями вводу/виводу комп'ютерної мережі на основі мережі загального доступу з розподілюваним середовищем; інтерфейс зв'язку з модулями вводу/виводу - Мо4Виб5 з низькою швидкістю та великим споживанням енергії; інтерфейс синхронізації з іншими МГП - ТгіВив - спеціалізований, високошвидкісний, вита (кручена) пара, що піддається впливу електромагнітних перешкод; логіка роботи - послідовна обробка вхідних даних і формування вихідних сигналів по циклічній програмі.Z The communication I/O processor controls the exchange of data between the main processor and the communication modules using the communication bus. Disadvantages of this MHP include: sequential processing of the logic of algorithms as a result of construction on typical means of computing - microprocessors, memory, controllers, buses, that is, the use of built-in programs that determine the operation of the device; use for communication with I/O modules of a computer network based on a public access network with a distributed environment; communication interface with input/output modules - Mo4Vyb5 with low speed and high energy consumption; synchronization interface with other MHP - TgiViv - specialized, high-speed, twisted (twisted) pair exposed to electromagnetic interference; work logic - sequential processing of input data and generation of output signals according to a cyclic program.

Найбільш близьким аналогом є головний процесор (ГП), патент О5 Мо 8554953 МПКThe closest analog is the main processor (GP), patent O5 Mo 8554953 IPC

СЮОбЕЗ/00, який призначений для вирішення логічних задач і виконання різних керуючих функцій при взаємодії з іншими модулями платформи і використовується для побудови одно-, дво-, і триканальних критично важливих систем контролю безпеки, в тому числі систем захисту атомних станцій. Головний процесор містить ЕРА, інтерфейс стандарту Н5-485, енергонезалежну пам'ять, ланцюг аварійного зв'язку, світлодіод, пристрій логіки, пристрій діагностики, контролер уставок, контролер енергонезалежної пам'яті, світлодіодний контролер, комунікаційні модулі зв'язку, шина зв'язку, планувальник.SЮОбЕЗ/00, which is designed to solve logical problems and perform various control functions when interacting with other platform modules and is used to build one-, two-, and three-channel critical safety control systems, including nuclear power plant protection systems. The main processor contains ERA, H5-485 standard interface, non-volatile memory, emergency communication circuit, LED, logic device, diagnostic device, setting controller, non-volatile memory controller, LED controller, communication modules, communication bus 'yazu, planner.

До недоліків відомого пристрою належать: - побудова на ПЛІС лише базових алгоритмів, при цьому використовуючи ПЛІС малого (середнього) ступеня інтеграції спричиняє до необхідності застосування додаткових електричних елементів комутації приймання/передавання сигналів між ними, що в свою чергу призводить до зниження надійності в цілому та збільшенню вартості, а також ускладнення структури пристрою; - використання мікроконтролерів та мікропроцесорів, що використовують вбудовані програми, які визначають їх роботу (контролери шин для засобів обслуговування, комунікації, контролю, діагностики та ін.); - використання для контролю ПЛІС та забезпечення переводу вихідних даних у безпечний режим, при виявленні несправностей, двох ядер (дублюючих одне одного) з розпаралелюванням даних на обидва ядра працюючих на одній логіці, що вдвічі збільшує кількість технічних засобів у блоках (модулях); - використання для зв'язку з модулями вводу/виводу комп'ютерної шини на основі мережі загального доступу з розподілюваним середовищем (ЕІА-485 або ЕІА-422), які мають низьку (невелику) швидкість передачі даних і велике споживання електричної енергії; - ймовірність встановлення модулів не на свої місця, що може бути виявлено лише системою контролю конфігурації при подачі напруги; - використання однієї шини для передачі діагностичної та реєстраційної інформації в систему реєстрації; - відсутність цифрового дисплею на передній лицьовій панелі пристрою; - відсутні елементи і програмне забезпечення синхронізації єдиного часу з зовнішнім джерелом.The disadvantages of the known device include: - the construction of only basic algorithms on the FPGA, while using the FPGA of a small (medium) degree of integration leads to the need to use additional electrical switching elements for receiving/transmitting signals between them, which in turn leads to a decrease in reliability in general and increasing the cost, as well as complicating the structure of the device; - the use of microcontrollers and microprocessors that use built-in programs that determine their operation (bus controllers for maintenance, communication, control, diagnostics, etc.); - the use of two cores (duplicating each other) to control the FPGA and ensure the transfer of output data to a safe mode, when faults are detected, with data parallelization on both cores working on the same logic, which doubles the number of technical means in blocks (modules); - use for communication with I/O modules of a computer bus based on a public access network with a distributed medium (EIA-485 or EIA-422), which have a low (low) data transfer rate and high consumption of electrical energy; - the probability of installation of modules in the wrong places, which can only be detected by the configuration control system when the voltage is applied; - use of one bus to transfer diagnostic and registration information to the registration system; - lack of a digital display on the front panel of the device; - missing elements and software for synchronizing a single time with an external source.

Отже, структура побудови головного процесора складна та недосконала. Навіть при реалізації окремих елементів в ПЛІС, обробка сигналів логічними пристроями виконується послідовно по циклічних програмах, отже низька швидкодія, недостатня точність та надійність.So, the structure of the main processor is complex and imperfect. Even when individual elements are implemented in the FPGA, signal processing by logic devices is performed sequentially according to cyclic programs, hence low speed, insufficient accuracy and reliability.

Решта пристроїв описані в патенті ША 54870 опублікований Мо 3/2003, в патенті ОА 54753 опублікований Мо 3/2003, в патенті ША Мо 99807 опублікований Мо 18/2012, заявка СА Мо 2707373.The rest of the devices are described in patent SHA 54870 published Mo 3/2003, in patent OA 54753 published Mo 3/2003, in patent SHA Mo 99807 published Mo 18/2012, SA application Mo 2707373.

В основу винаходу поставлена задача створення пристрою логічної обробки сигналів шляхом використання "жорсткої" логіки ПЛІС та використання малопотужного низьковольтного з більш високою швидкістю приймання/передачі інтерфейсу І МО5, цифрової внутрішньої мережі "гочка-точка" (роіпі-ю-роіпі), елементів безперервного вводу сигналів, інтерфейсу синхронізації з іншими пристроями логічної обробки сигналів - шини Радіс5, дубльованих оптичних каналів прямої передачі діагностичної і реєстраційної інформації в дубльований сервер збору інформації, забезпечити паралельну обробку логіки всіх алгоритмів з паралельною та одночасною обробкою діагностичної інформації від усіх пристроїв системи, підвищення швидкодії, точності і надійності приймання і обробки інформації, підтримання режиму елементів самодіагностики ЕМЕА, спрощення структурної схеми пристрою, розширення функціональних можливостей.The invention is based on the task of creating a device for logical signal processing by using "hard" FPGA logic and using a low-power, low-voltage interface with a higher reception/transmission speed of the I MO5 interface, a "hook-to-point" digital internal network (roipi-yu-roipi), elements of continuous signal input, synchronization interface with other logical signal processing devices - Radis5 bus, duplicated optical channels for direct transmission of diagnostic and registration information to the duplicated information collection server, to ensure parallel processing of the logic of all algorithms with parallel and simultaneous processing of diagnostic information from all devices of the system, increased performance , accuracy and reliability of receiving and processing information, maintaining the mode of EMEA self-diagnosis elements, simplifying the structural diagram of the device, expanding functional capabilities.

Зо Поставлена задача вирішується тим, що пристрій логічної обробки сигналів містить програмовану логічну матрицю ЕРА, вузол логіки, вузол діагностики, вузли комунікації, інтерфейс зв'язку, вузол живлення, внутрішній таймер, вузол індикації, вузол синхронізації єдиного часу, елемент перевірки безперервної роботи ЕРСА, інтерфейс синхронізації з іншими пристроями логічної обробки сигналів, дубльовані незалежні канали прямої передачі діагностичної інформації, дубльовані незалежні канали прямої передачі реєстраційної інформації, інтерфейс зв'язку містить швидкодіючі шини І!МО5, множину незалежних гальванічно розділених вузлів Ї МО5 приймання/передачі, множину незалежних вузлів оптичних приймання-передачі, множину незалежних вузлів приймання/передачі промислової мережіThe task is solved by the fact that the logical signal processing device contains a programmable logic matrix ERA, a logic node, a diagnostic node, communication nodes, a communication interface, a power node, an internal timer, an indication node, a single time synchronization node, an element for checking the continuous operation of the ERA , synchronization interface with other logical signal processing devices, duplicated independent channels of direct transmission of diagnostic information, duplicated independent channels of direct transmission of registration information, the communication interface contains high-speed buses I!MO5, a set of independent galvanically separated nodes Я МО5 reception/transmission, a set of independent optical reception-transmission nodes, a set of independent reception/transmission nodes of an industrial network

ЕШегпеї, множину незалежних вхідних вузлів приймання дискретних сигналів, множину незалежних вихідних вузлів дискретних сигналів, незалежний вузол зв'язку з переносним персональним комп'ютером. Кожен з вузлів інтерфейсу містить щонайменше один цифровий канал зв'язку з ЕРСА, вузол логіки містить щонайменше один цифровий канал зв'язку з вузлами діагностики і комунікації, вузол діагностики містить щонайменше один цифровий канал зв'язку з вузлом комунікації, вузлом індикації і вузлом синхронізації єдиного часу, ЕРСА з'єднана з елементом перевірки безперервної роботи ЕРА і вузлом живлення. Вузол логіки, вузол діагностики, вузол комунікації і вузол індикації реалізовані в одній ЕРСА. В іншому варіанті вузол логіки реалізований в одній ЕРСА, а вузол діагностики, вузол комунікації і вузол індикації в іншій ЕРСА. Інтерфейс синхронізації з іншими пристроями обробки логічних сигналів використовують шину Вадіс5. І МО5 використовує індивідуальні лінії цифрового зв'язку "точка- точка" (роіпі-ю-роіпі!). Вузол індикації містить вузол відображення внутрішнього стану пристрою і кодів помилок і вузол керування параметрами відображення від кнопок на лицьовій панелі.ESHegpei, a set of independent input nodes for receiving discrete signals, a set of independent output nodes of discrete signals, an independent communication node with a portable personal computer. Each of the interface nodes contains at least one digital communication channel with ERSA, the logic node contains at least one digital communication channel with the diagnostic and communication nodes, the diagnostic node contains at least one digital communication channel with the communication node, the indication node and the synchronization node at the same time, the ERSA is connected to the element for checking the continuous operation of the ERSA and the power unit. A logic node, a diagnostic node, a communication node and an indication node are implemented in one ERSA. In another variant, the logic node is implemented in one ERSA, and the diagnostic node, communication node and indication node in another ERSA. The synchronization interface with other logical signal processing devices uses the Vadis5 bus. And MO5 uses individual "point-to-point" digital communication lines (roipi-yu-roipi!). The display unit contains a unit for displaying the internal state of the device and error codes and a unit for controlling display parameters from the buttons on the front panel.

Пристрій також містить механічні штифти кодування типів пристроїв.The device also contains mechanical pins for encoding device types.

Порівняльний аналіз з відомими технічними рішеннями показав, що пристрій логічної обробки сигналів, який пропонується, відрізняється наявністю нового складу елементів та зв'язків між ними, нових засобів зв'язку, тобто має нову сукупність ознак, які забезпечують нові технічні властивості пристрою. Технічний результат - забезпечення паралельної обробки всіх алгоритмів з одночасною самодіагностикою та діагностикою пристроїв та програмних засобів системи (платформи, шафи, крейту та ін. (покриття діагностикою 299,5 95)), підвищення швидкодії, точності і надійності приймання і обробки інформації, спрощення структури схеми бо пристрою, розширення функціональних можливостей.A comparative analysis with known technical solutions showed that the proposed logical signal processing device is distinguished by the presence of a new composition of elements and connections between them, new means of communication, that is, it has a new set of features that provide new technical properties of the device. Technical result - provision of parallel processing of all algorithms with simultaneous self-diagnosis and diagnostics of devices and software of the system (platforms, cabinets, crates, etc. (diagnosis coverage 299.5 95)), increase in speed, accuracy and reliability of information reception and processing, simplification of the structure schemes of the device, expansion of functionality.

Реалізація вузлів логіки, діагностики, комунікації та індикації в ЕРСА дозволяє значно підвищити точність обробки сигналів і швидкодію та одночасно спростити структуру пристрою, тобто підвищити надійність пристрою в цілому та розширити функціональні можливості, зокрема виконувати діагностику всіх пристроїв і програмного забезпечення системи (платформи, шафи, крейту та ін.)The implementation of logic, diagnostics, communication and indication nodes in the ERSA allows to significantly increase the accuracy of signal processing and speed and at the same time to simplify the structure of the device, i.e. to increase the reliability of the device as a whole and expand its functionality, in particular, to perform diagnostics of all devices and system software (platforms, cabinets, crate, etc.)

Реалізація алгоритмів в ЕРСА, яка дозволяє в своїй структурі "жорстко" зафіксувати необхідні елементи схемотехніки для одночасної і паралельної обробки всіх необхідних алгоритмів та діагностичної інформації за один цикл роботи та на декілька порядків швидше виконувати будь-які алгоритми з одночасним виконанням самодіагностики пристрою та за необхідності діагностики інших пристроїв і програмного забезпечення всієї системи (платформи, шафи, крейду та ін). Отже, в ЕРА для кожного із закладених алгоритмів, враховуючи діагностику всієї системи, існують свої окремі технічні засоби. В той час, коли в мікроконтролері (мікропроцесорі) всі алгоритми повинні послідовно пройти через один і той же апаратний засіб, а діагностику всієї системи виконує пристрій діагностики.The implementation of algorithms in ERSA, which allows you to “hardly” fix the necessary circuit elements in its structure for the simultaneous and parallel processing of all the necessary algorithms and diagnostic information in one work cycle and several orders of magnitude faster execution of any algorithms with the simultaneous execution of device self-diagnosis and, if necessary diagnostics of other devices and software of the entire system (platforms, cabinets, chalk, etc.). So, in ERA, for each of the embedded algorithms, taking into account the diagnostics of the entire system, there are separate technical means. At a time when in a microcontroller (microprocessor) all algorithms must pass through the same hardware in sequence, and diagnostics of the entire system is performed by a diagnostic device.

Відсутність збоїв та "зависань" роботи ЕРА забезпечується елементом перевірки безперервної роботи ЕРСА, який при перевищенні тайм-ауту виконує перезавантаження ЕРСОА.The absence of failures and "freezes" of the ERA operation is ensured by the element of checking the continuous operation of the ERA, which, when the timeout is exceeded, restarts the ERSOA.

Використання множини незалежних гальванічно розділених один від одного та інших ланцюгів і елементів пристрою вузлів ЇМО послідовного приймання/передачі даних та швидкодіючого малопотужного низьковольтного інтерфейсу І МО5, а також внутрішньої мережі "гочка-точка" забезпечує індивідуальний зв'язок пристрою з іншими пристроями системи (платформи, шафи, крейту та ін.), тобто повна відсутність впливу пристроїв один на одного.The use of a set of independent galvanically separated from each other and other circuits and device elements of IMO nodes of serial data reception/transmission and high-speed low-power low-voltage interface I MO5, as well as an internal "hook-to-point" network ensures individual communication of the device with other devices of the system (platforms , cabinets, crates, etc.), i.e. complete lack of influence of devices on each other.

Використання вузла синхронізації єдиного часу дозволяє забезпечити синхронний хід внутрішнього таймера пристрою з сигналами єдиного часу які надходять від зовнішнього джерела єдиного часу.The use of a single time synchronization node allows you to ensure synchronous operation of the device's internal timer with single time signals coming from an external single time source.

Використання в якості інтерфейсу синхронізації з іншими пристроями обробки логічних сигналів спеціалізованої швидкодіючої з оптичними каналами "точка-точка" (роіпі-ю-роіп) шиниUse as a synchronization interface with other logical signal processing devices of a specialized high-speed bus with optical "point-to-point" (roip-u-roip) channels

ВадіС5 забезпечує гарантовану доставку інформації за мінімальний час, перевірку цілісності пакетів даних, корекцію помилок (протокол з гарантованою доставкою даних).VadiS5 provides guaranteed delivery of information in the minimum time, integrity check of data packets, error correction (protocol with guaranteed data delivery).

Використання дубльованих оптичних каналів прямої передачі діагностичної інформації іUse of duplicated optical channels for direct transmission of diagnostic information and

Зо дубльованих оптичних каналів прямої передачі реєстраційної інформації в дубльований сервер збору інформації дає можливість пристрою одночасно виконувати основні логічні Функції і функції діагностики системи.From the duplicated optical channels of direct transmission of registration information to the duplicated information collection server, the device can simultaneously perform basic logical functions and system diagnostic functions.

Діагностичні технічні і програмні засоби підтримують режим самодіагностики ЕМЕА (діагностичне покриття - 99,5 95 технічних і програмних засобів пристрою).Diagnostic technical and software tools support EMEA self-diagnosis mode (diagnostic coverage - 99.5 95 technical and software tools of the device).

Наявність інформаційного дисплею на передній лицьовій панелі дає можливість для оперативного відображення стану внутрішньої логіки, сформованих команд, а також кодів несправностей кожного пристрою.The presence of an information display on the front panel provides an opportunity to quickly display the state of the internal logic, generated commands, as well as fault codes of each device.

Використання механічних штифтів кодування типів пристроїв забезпечує їх встановлення на відповідне місце.The use of mechanical pins for coding device types ensures that they are installed in the appropriate place.

Пристрій відповідає вимогам 5/3 по стандарту ІЕ5 61508 в одноканальній системі, підтримує роботу дво -, три - і чотириканальних керуючих систем безпеки.The device meets the requirements of 5/3 according to the IE5 61508 standard in a single-channel system, supports the operation of two-, three- and four-channel security control systems.

Суть винаходу пояснюють креслення.The drawings explain the essence of the invention.

На фіг. 1 зображена структурна схему пристрою логічної обробки сигналів з однією ЕРСА;In fig. 1 shows the structural diagram of the logical signal processing device with one ERSA;

На фіг. 2 - структурна схема пристрою логічної обробки сигналів з двома ЕРСА.In fig. 2 - the structural diagram of the logical signal processing device with two ERS.

Пристрій містить множину незалежних вузлів 17 ЇМО5 послідовного приймання/передачі даних, множину незалежних швидкодіючих вузлів 2 оптичних приймання-передачі, множину незалежних швидкодіючих вузлів З приймання/передачі промислової мережі Ефетгпеї, незалежний вузол 4 зв'язку з переносним (бортовим) персональним комп'ютером Но5-232, множину незалежних швидкодіючих вузлів 5 приймання дискретних сигналів, вузол 6 синхронізації єдиного часу зовнішнього джерела, ЕРСА 7, вузол 8 логіки, вузол 9 діагностики, вузол 10 індикації, вузол 11 комунікації елемент 12 безперервної роботи ЕРСА, множину незалежних швидкодіючих вузлів 13 передавання дискретних сигналів, вузол 14 живлення.The device contains a set of independent nodes 17 IMO5 of serial data reception/transmission, a set of independent high-speed nodes 2 optical reception-transmission, a set of independent high-speed nodes of reception/transmission of the Efetgpei industrial network, an independent node 4 of communication with a portable (on-board) personal computer No5-232, a set of independent high-speed nodes 5 reception of discrete signals, a node 6 of the synchronization of a single time of an external source, ERSA 7, a node 8 of logic, a node 9 of diagnostics, a node 10 of an indication, a node 11 of a communication element 12 of continuous operation of an ERSA, a set of independent high-speed nodes 13 transmission of discrete signals, node 14 power supply.

Вузол 10 індикації містить вузол 15 відображення внутрішнього стану блоків і кодів помилок та вузол 16 керування параметрами відображення.The display node 10 includes a node 15 for displaying the internal state of blocks and error codes and a node 16 for managing the display parameters.

Незалежні вузли 1 ЇМО5 послідовного приймання/передачі даних гальванічно розділені один від одного та інших ланцюгів і елементів пристрою приймають/передають пакети даних по швидкодіючій шині ЇМО5 від/в інших пристроїв кожного окремого шасі (крейту) системи (платформи, шафи та ін.) для подальшої обробки. Незалежні вузли 1 І! МО5 послідовного приймання/передачі даних забезпечують зв'язок логічного пристрою 3:Independent nodes 1 YIMO5 of serial data reception/transmission are galvanically separated from each other and other circuits and device elements receive/transmit data packets over the high-speed YIMO5 bus from/to other devices of each separate chassis (crate) of the system (platforms, cabinets, etc.) for further processing. Independent nodes 1 And! MO5 serial data reception/transmission provide communication of logical device 3:

- пристроями вводу вхідних сигналів кожного окремого шасі (крейту) системи (платформи та ін.) для отримання пакетів вхідної інформації; - пристроями передачі вихідних сигналів кожного окремого шасі (крейту), системи (платформи та ін.) для передачі пакетів вихідної інформації; - пристроями оптичного зв'язку для розширення кожного окремого шасі (крейту).- devices for inputting input signals of each separate chassis (crate) of the system (platform, etc.) for receiving packets of input information; - devices for transmitting output signals of each individual chassis (crate), system (platform, etc.) for transmission of packets of output information; - optical communication devices for the expansion of each separate chassis (crate).

Незалежні швидкодіючі вузли 2 оптичних приймання-передачі гальванічно розділені один від одного та інших ланцюгів і елементів пристрою. Кожен з вузлів 2 оптичних приймання-передачі з'єднаний з пристроєм 11 комунікації і має оптичний рознімач на лицьовій панелі пристрою для оперативного підключення/відключення зовнішніх оптичних ліній зв'язку. Незалежні швидкодіючі вузли 2 оптичних приймання-передачі забезпечують зв'язок пристрою: - з метою синхронізації з іншими пристроями логічної обробки сигналів системи (платформи, шафи та ін.) при побудові дво-, три- та чотириканальних систем; - 3 іншими пристроями логічної обробки сигналів у віддалених шафах (крейтах та ін.) розподіленої системи (в тому числі багатоканальної).Independent high-speed nodes of 2 optical reception-transmission are galvanically separated from each other and other circuits and elements of the device. Each of the nodes 2 optical reception-transmission is connected to the communication device 11 and has an optical connector on the front panel of the device for quick connection/disconnection of external optical communication lines. Independent fast-acting nodes of 2 optical reception-transmission devices provide device communication: - for the purpose of synchronization with other logical signal processing devices of the system (platforms, cabinets, etc.) when building two-, three-, and four-channel systems; - 3 other logical signal processing devices in remote cabinets (crates, etc.) of a distributed system (including multi-channel).

Незалежні швидкодіючі вузли З приймання/передачі промислової мережі ЕПНегпеї гальванічно розділені один від одного та інших ланцюгів і елементів пристрою. Кожен з вузлів З з'єднаний з пристроєм 11 комунікації і має рознімач оптичної мережі ЕШПе"пеї на лицьовій панелі пристрою для оперативного підключення зовнішніх ліній зв'язку. Незалежні швидкодіючі вузли З приймання/передачі забезпечують зв'язок пристрою: - 3 комп'ютерною системою (оптичними кросами) збору реєстраційної та діагностичної інформації з метою архівування і відображення.Independent high-speed nodes From the reception/transmission of the industrial network EPNegpei are galvanically separated from each other and from other circuits and elements of the device. Each of the nodes C is connected to the communication device 11 and has an optical network connector on the front panel of the device for quick connection of external communication lines. Independent high-speed reception/transmission nodes C provide device communication: - 3 computer a system (optical crosses) for collecting registration and diagnostic information for the purpose of archiving and display.

Незалежний вузол 4 зв'язку з переносним (бортовим) персональним комп'ютером Н5-232 гальванічно розділений від інших елементів пристрою.Independent node 4 of communication with portable (on-board) personal computer H5-232 is galvanically separated from other elements of the device.

Незалежні швидкодіючі вузли 5 приймання дискретних сигналів гальванічно розділені один від одного та інших ланцюгів і елементів пристрою. Кожен з яких містить два індивідуальних джерела струму, швидкодіючий мультиплексор, пристрій дискретного вводу гальванічного розділення і передачі цифрових сигналів в вузол логіки. Вузли 5 приймання дискретних сигналів забезпечують можливість пристрою: - ідентифікувати власне місцезнаходження в системі (платформі, шафі та ін.) по перемичкам на відповідній стороні рознімача, які кодують його ІР-адресу; - забезпечити незалежний від шини І МО5 канал приймання дискретних даних для керування режимами роботи пристрою.Independent high-speed nodes 5 receiving discrete signals are galvanically separated from each other and other circuits and elements of the device. Each of which contains two individual current sources, a high-speed multiplexer, a discrete input device for galvanic separation and transmission of digital signals to the logic node. Nodes 5 for receiving discrete signals provide the ability of the device: - to identify its own location in the system (platform, cabinet, etc.) by jumpers on the corresponding side of the connector, which encode its IP address; - provide a discrete data reception channel independent of the I MO5 bus to control the device's operating modes.

Вузол 6 синхронізації єдиного часу забезпечує синхронний хід внутрішнього таймеру пристрою з сигналами єдиного часу які надходять із: - мережі єдиного часу (наприклад, енергоблока); - ЧРА5 - приймача супутникових сигналів єдиного часу.Unit 6 of single-time synchronization provides synchronous operation of the device's internal timer with single-time signals coming from: - single-time network (for example, a power unit); - ЧРА5 - receiver of single-time satellite signals.

Елемент 12 безперервної роботи ЕРСА виконує перезавантаження ЕРСА при перевищенні тайм-ауту.Element 12 of the continuous operation of the ERSA performs a reset of the ERSA when the timeout is exceeded.

Вузол 8 логіки забезпечує: - прийом від вузла 11 комунікації вхідних даних про технологічні параметри об'єкта керування, які надходять від пристроїв входів та сигнали про стан виконавчих механізмів об'єкта від пристроїв керування виконавчими механізмами; - обробку прийнятих сигналів у відповідності до алгоритмів захисту блокувань і функціонування об'єкта; - формування керуючих інформаційних пакетів та передачу їх у вузол 11 комунікації для подальшої передачі на вихідні пристрої для впливу на виконавчі механізми; - формування швидкодіючих ініціативних (ініціюючих) сигналів для запуску систем захисту за допомогою вузлів 13 передавання дискретних сигналів; - ідентифікацію місця знаходження пристрою в системі (платформі, шафі та ін.) та діагностичній та реєстраційній мережах при побудові багатоканальних розподільних систем; - прямий прийом дискретних сигналів з метою керування режимами роботи пристрою.The logic node 8 ensures: - reception from the communication node 11 of input data about the technological parameters of the control object, which come from the input devices and signals about the state of the executive mechanisms of the object from the control devices of the executive mechanisms; - processing of received signals in accordance with the blocking protection algorithms and object functioning; - formation of control information packets and their transmission to the communication node 11 for further transmission to the output devices to influence the executive mechanisms; - formation of fast-acting initiative (initiating) signals for starting protection systems using discrete signal transmission nodes 13; - identification of the location of the device in the system (platform, cabinet, etc.) and diagnostic and registration networks when building multi-channel distribution systems; - direct reception of discrete signals in order to control the operating modes of the device.

Цикл виконання усіх завдань пристроєм встановлюється на етапі робочого проекту в межах від 1 до 10 мс.The cycle of execution of all tasks by the device is set at the stage of the working project in the range from 1 to 10 ms.

Вузол 11 комунікації кожні 10 мс по сигналах від вузла 8 логіки приймає і передає в послідовному коді пакети цифрових даних через вузли гальванічної приймання-передачі до/від оптичних, І МО5, ЕІШПегпеї приймання-передачі.Communication node 11 every 10 ms on signals from logic node 8 receives and transmits digital data packets in serial code through galvanic reception-transmission nodes to/from optical, I MO5, EISHPegpei reception-transmission.

Вузол 9 діагностики по однонаправлених лініях передає отриману від вбудованих технічних засобів діагностики інформацію про стан кожного з вузлів пристрою.Diagnostic node 9 transmits the information received from the built-in technical diagnostic tools about the state of each of the device nodes via unidirectional lines.

Множина незалежних швидкодіючих вузлів 13 передавання дискретних сигналів гальванічно 60 розділені один від одного і від інших елементів пристрою і кожен з яких містить:A set of independent high-speed units 13 for transmitting discrete signals are galvanically separated 60 from each other and from other elements of the device, and each of them contains:

- елементи керування станом і контролю стану твердотілого реле; - твердотіле реле, контакти якого є вихідними елементами.- state control and solid state relay control elements; - a solid-state relay, the contacts of which are output elements.

Пристрій виконує функції. - приймання сигналів від пристроїв збору вхідної інформації про технологічні параметри об'єкта керування; - приймання сигналів стану виконавчих механізмів об'єкта від пристрою функціонального керування виконавчими механізмами; - обробка прийнятих сигналів у відповідності до алгоритмів захисту блокувань і функціонування об'єкта; - формування керуючих інформаційних пакетів для вихідних блоків з метою дії на виконавчі механізми об'єкта; - формування швидкодіючих ініціативних керуючих дискретних сигналів для запуску системи захисту; - виконання функцій безперервної діагностики власних технічних засобів і програмного забезпечення; - виконання функцій безперервної діагностики технічних засобів і програмного забезпечення системи (платформи, шафи та ін.); - синхронізація внутрішнього годинника пристрою з сигналами єдиного часу від зовнішнього джерела.The device performs functions. - reception of signals from devices for collecting input information about the technological parameters of the control object; - receiving signals of the status of the object's executive mechanisms from the device of functional control of the executive mechanisms; - processing of received signals in accordance with the blocking protection algorithms and object functioning; - formation of control information packages for output blocks with the purpose of acting on the executive mechanisms of the object; - formation of fast-acting proactive control discrete signals for starting the protection system; - performance of functions of continuous diagnostics of own technical means and software; - performing the functions of continuous diagnostics of technical means and system software (platforms, cabinets, etc.); - synchronization of the device's internal clock with signals of the same time from an external source.

Пристрій працює наступним чином.The device works as follows.

Пристрій виконаний в двох модифікаціях: - вузли логіки, діагностики, комунікації і індикації реалізовані в єдиній (загальній) ЕРСОА, розділення і незалежність яких забезпечується засобами розробки проекту; - вузол логіки реалізований в одній ЕРСА, а вузли діагностики, комунікації і індикації в іншійThe device is made in two modifications: - nodes of logic, diagnostics, communication and indication are implemented in a single (common) ERSOA, the separation and independence of which is ensured by means of project development; - the logic node is implemented in one ERSA, and the diagnostic, communication and indication nodes in another

ЕРОА.EROA.

В кожному циклі виконання задач (кожні 1-10 мс) пристрій приймає вхідні сигнали, які надходять від усіх джерел, обробляє їх у відповідності до закладених алгоритмів, формує і передає вихідні ініціюючі (ініціативні) сигнали для усіх приймачів у відповідності до проекту; приймає сигнали керування режимами роботи і виконує відповідні переключення внутрішньоїIn each task execution cycle (every 1-10 ms), the device receives input signals from all sources, processes them in accordance with the established algorithms, forms and transmits output initiating (initiative) signals for all receivers in accordance with the project; receives operation mode control signals and performs appropriate internal switching

Зо структури; виконує функції безперервної діагностики власних технічних засобів і програмного забезпечення; забезпечує синхронізацію внутрішнього таймеру пристрою з сигналами єдиного часу.From the structure; performs the functions of continuous diagnostics of own technical means and software; ensures the synchronization of the internal timer of the device with signals of a single time.

Діагностична інформація про стан всіх внутрішніх елементів пристрою надходить у вузол діагностики. Вузол діагностики упаковує діагностичні дані отримані від всіх вбудованих в пристрій елементів діагностики в стандартні пакети. Пакети даних по дубльованих оптичних каналах передачі діагностичної інформації від усіх пристроїв системи (платформи, шафи та ін.) передаються в сервер збору інформації. По дубльованих оптичних каналах прямої передачі реєстраційна інформація передається в сервер збору інформації.Diagnostic information about the state of all internal elements of the device is sent to the diagnostics node. The diagnostics node packs the diagnostic data received from all diagnostic elements built into the device into standard packages. Data packets via duplicated optical channels for the transmission of diagnostic information from all system devices (platforms, cabinets, etc.) are transmitted to the information collection server. Registration information is transmitted to the information collection server via duplicated direct transmission optical channels.

В процесі роботи пристрою на цифрових індикаторах на лицьовій панелі безперервно відображається внутрішній стан пристрою (справність або код помилки, яка виникла у випадку несправності). Кнопками керування відображенням на індикатори можна визвати більш докладну інформацію, що дозволить встановити несправність не вдаючись до послуг розширеної діагностики робочого стану на моніторах відображення системи реєстрації.During the operation of the device, the internal state of the device is continuously displayed on the digital indicators on the front panel (operability or error code that occurred in the event of a malfunction). The display control buttons on the indicators can be used to call up more detailed information, which will allow you to establish a malfunction without resorting to the services of advanced diagnostics of the operating status on the display monitors of the registration system.

Додатково два світлодіодні індикатори відображають стан "Робота" або "Несправність".In addition, two LED indicators display the "Operation" or "Fault" status.

Цикл роботи пристрою встановлюється на стадії проектування системи (платформи, шафи та ін.) в межах від 1 до 10 мс, що гарантує швидкодію роботи пристрою від 100 до 1000 циклів за секунду.The operating cycle of the device is set at the stage of designing the system (platform, cabinet, etc.) within 1 to 10 ms, which guarantees the operating speed of the device from 100 to 1000 cycles per second.

Claims

FORMULA OF THE INVENTION 50

1. A logic signal processing device that contains a programmable logic ERC matrix, a logic node, a diagnostic node, communication nodes, a communication interface, a power node, an internal timer, which is distinguished by the fact that the device contains an indication node, a single time synchronization node, an element checks of continuous operation of ERSA, synchronization interface with other 55 logical signal processing devices, duplicated independent channels of direct transmission of diagnostic information, duplicated independent channels of direct transmission of registration information, the communication interface contains high-speed buses I!MO5, a set of independent galvanically separated nodes И MO5 reception /transmissions, a set of independent nodes of optical reception-transmission, a set of independent nodes of reception/transmission of an industrial network of ESHegpei, a set of independent input nodes of reception of discrete signals, a set of independent output nodes of discrete signals, an independent node of communication with a portable personal computer, with this skin each of the interface nodes contains at least one digital communication channel with the ERSA, the logic node contains at least one digital communication channel with the diagnostic and communication nodes, the diagnostic node contains at least one digital communication channel with the communication node, the indication node and the synchronization node at the same time, the ERA is connected to the element for checking the continuous operation of the ERA and the power unit.

2. Logical signal processing device according to claim 1, which differs in that the logic node, the diagnostic node, the communication node and the indication node are implemented in the ERSA.

C. The logical signal processing device according to claim 1, which differs in that the logic node is implemented in one ERSA, the diagnostic node, the communication node and the indication node are implemented in another ERSA.

4. The logical signal processing device according to claim 1, which differs in that the synchronization interface with other logical signal processing devices uses the VNadisC5 bus.

5. Logical signal processing device according to claim 1, which is characterized by the fact that ITS MO5 uses individual "point-to-point" digital communication lines.

6. Logical signal processing device according to claim 1, which is characterized by the fact that the display unit contains a unit for displaying the internal state of the device and error codes and a unit for controlling display parameters from buttons on the front panel.

7. Logical signal processing device according to claim 1, which is characterized by the fact that it contains mechanical pins for coding module types.