Контроллер МФК – современное решение для построения Программно-Технических Комплексов (ПТК) АСУТП, к которым предъявляются повышенные требования к надежности их функционирования.

Но надежность – категория не абсолютная, она относительна. Есть АСУТП, которые должны выполняться на средствах повышенной надежности директивно, согласно нормам и правилам. К таким системам предъявляются требования, исключающие возможность возникновения опасности для жизни обслуживающего персонала и техногенных катастроф. Характеристики требуемой надежности в этом случае высоки и конкретны. Здесь применяются дорогостоящие изделия, специально предназначенные для систем безопасного управления.

Основная масса АСУТП выполняет функции обеспечения бесперебойной эффективности технологического процесса. При проектировании таких систем, на основе технико-экономических оценок, учитывают стоимость программно-технических средств и возможные убытки, связанные с их отказом. И если второе превышает, то самое простое инженерное решение – резервирование (дублирование) применяемых ресурсов.

Архитектура и системное программное обеспечение контроллера МФК позволяют на практике реализовать полное резервирование ресурсов контроллера в составе ПТК АСУТП.

Для организации резервирования применяются два идентичных серийных контроллера МФК с установленным на них специальным системным программным обеспечением и дополнительной картой ЛВС Ethernet. Порты резервирования контроллеров объединены кабелем-арбитром текущего статуса:

• контроллера в паре (основной или резервный),
• состояние выходов (активное или пассивное).

ЛВС Ethernet 1 выделяется для обеспечения оперативной межконтроллерной синхронизации в части диагностического и информационного обмена. ЛВС Ethernet 2 используется для обеспечения связи резервированной пары контроллеров с Системой Верхнего Уровня (СВУ) посредством ОРС-технологии и инжиниринговой станцией со средой программирования ISaGRAF Workbench. Для организации простого подключения объектовых кабелей разработаны клемно-модульные соединители (КМС), обеспечивающие коммутацию внешнего канала с обеими контроллерами. За внешней простотой архитектуры скрываются тщательно проработанные инженерные решения, обеспечивающие бесперебойность и «безударность» в работе схемы.

• Время обнаружения неисправности каждого из контроллеров – не более 200 мс
• Время переключения (изменение статуса) контроллеров по обнаружении отказа – не более 10 мс
• Время восстановления выходных сигналов после изменения статуса контроллеров – не более 10 мс
• Длительность возможных ложных срабатываний в момент восстановления выходных сигналов – не более 1 мс
• Время восстановления связи с СВУ после изменения статуса контроллеров – не более 1 с

На флэш-памяти блока центрального процессора контроллера МФК (БЦП МФК) размещаются: стандартное для МФК системное программное обеспечение TeNIX^® (СПО TeNIX^®), целевая задача ISaGRAF (Terget ISaGRAF) и специализированный программный модуль резервирования (ПО резервирования).

ПО резервирования выполняет следующие функции:

• Сравнение значений входных сигналов контроллеров и формирование признаков неисправности при их рассогласовании;
• Диагностика отказов контроллеров комплекса и формирование признаков неисправности при их возникновении;
• Обмен информацией между контроллерами;
• Синхронизация астрономического времени контроллеров по системному таймеру ОСНОВНОГО контроллера;
• Анализ текущего статуса контроллеров и принятие решения об его изменении/сохранении.

Программное обеспечение используемых модулей УСО (ПО УСО) не отличается от аналогичного ПО для локального контроллера.

Разработка прикладных программ проводится с использованием среды ISaGRAF Workbench. Техника программирования пары резервированных контроллеров МФК, с точки зрения использования всех средств, предоставляемых средой Workbench, не отличается от техники программирования локального контроллера. Прикладному программисту также доступны алгоритмы, реализующие функции регулирования, статистических и динамических преобразований, индивидуального и группового управления исполнительными механизмами, контроля и выборки сигналов, управления аппаратным сторожевым таймером WotchDog.
Для алгоритмической диагностики резервированного режима работы контроллера МФК используются следующий специальные алгоритмы:

• T_WDOG, управление которым (дистанционно или по событию) позволяет осуществить аппаратный перезапуск ОСНОВНОГО контроллера с переключением управления на РЕЗЕРВНЫЙ и выдачей сообщений с соответствующими кодами;
• T_RESERV, управление которым (дистанционно или по событию) позволяет контролировать текущее состояние контроллеров, а также имитировать

ошибки и отказы каждого из контроллеров с возможностями изменения состояния комплекса и формированием соответствующих этим ошибкам (отказам) сообщений.

Использование режима резервирования контроллеров требует реализации этой схемы в напольном компоновочном шкафу МФК, выполненного согласно заполненной «Карте заказа». В шкафу размещаются крейты контроллеров, блоки индикации и клавиатуры, блоки питания, клеммно-модульные соединители и умощнители. Дополнительно в шкафу может размещаться источники бесперебойного питания, барьеры искрозащиты и другое оборудование. Шкафы комплектуются документацией и поставляются полностью протестированными и готовыми к монтажу на объекте.

Для привязки шкафа к проектной документации на ПТК АСУТП разработан «Руководящий технический материал для проектных организаций».