Микропроцессорная система управления: каркас КМ13, модули УСО

Более подробный рассказ про МПСУ

Следует отметить, что даже в 2013 году, когда готовится данная статья, системы управления на базе МПСУ успешно применяются в ряде отраслей России. Пока что эта «историческая» техника остаётся в строю. Тем не менее, мы решили поместить её в наш виртуальный музей.

На официальном сайте СКБ ВТ (http://www.skbvt.ru) приведено достаточно много материалов, посвящённых МПСУ. Именно оттуда мы перенесли в наш виртуальный музей основную часть описаний.

Если проследить историю создания МПСУ, то можно установить логическую взаимосвязь, идущую, с одной стороны, от УКПО (универсальный комплект периферийного оборудования, разработанный для УВК «Электроника НЦ-1 в Зеленограде, в СВЦ), а с другой стороны от двух типов микро-ЭВМ, созданных в СССР: «Электроника-60» и ДВК (и других комплексов на основе однотипных микропроцессоров).

Еще в середине 70-х годов (1973,1974 годы) в СВЦ Зеленограда (см. http://www.electronics.ru/files/article_pdf/1/article_1068_550.pdf) был разработан и изготовлен УКПО (универсальный комплект периферийного оборудования) для связи с объектами, специально предназначенный для УВК "Электроника НЦ-1". Позднее УКПО был передан для доработки конструкции и производства в СКБ ВТ.

В начале 80-х годов в СКБ ВТ была выполнена доработка УКПО с тем, чтобы его можно было подключать к появившейся тогда микро-ЭВМ "Электроника-60". Подключение блока (каркаса) УКПО к шине "Электроники-60" производилось при помощи коннектора и специального согласующего модуля. Таким образом, модули УКПО управлялись через удлинённую магистраль ЭВМ. В составе модулей были платы цифрового входа (ПцВх), цифрового выхода (ПцВых), платы релейного выхода, ЦАП. АЦП и т.д. Затем, в соответствии с принятой в МЭП программой развития средств АСУТП, УКПО было преобразовано в УСО (устройство связи с объектами), которое существенно отличалось элементной базой, меньшими размерами каркаса и модулей, соответствующими стандарту 4U. Расширилась номенклатура модулей. Новая конструкция УСО учитывала требования, предъявляемые к оборудованию, эксплуатируемому в промышленных условиях.

Следует отметить, что в отличие от УКПО, конструкция которого по основным измерениям (высота модуля; ширина модуля) соответствовала стандарту 4U, при разработке в СКБ ВТ модулей УСО был применён стандарт 3U /http://en.wikipedia.org/wiki/Eurocard_(printed_circuit_board) /

Каркас модулей КМ13 позволял устанавливать в него до 13-ти одноплатных модулей (справа от модулей располагался модуль питания М111). Модули достаточно легко вставлялись по направляющим и фиксировались невыпадающими винтами. Разъёмы типа СНП-34С-90 системной магистрали (розетки впаивались в кросс-плату), обеспечивали надёжное контактирование с модулями. Одновременно с разработкой модулей и внедрением их в производство на Псковском заводе радиодеталей с середины 80-х годов в СКБ ВТ активно разрабатывалось программное обеспечение для УСО, которое было предназначено для облегчения пользователям применения УСО при создании различных систем управления. Базой (платформой) для разработки программного обеспечения являлась сначала микро-ЭВМ «Электроника-60», а затем ДВК (диалоговый вычислительный комплекс).

Действительно, полная совместимость системной шины (Q-BUS) позволяла при помощи коннектора и согласующей платы М108 в каркасе УСО (КМ13) объединять ДВК с УСО и получать, таким образом, комплекс для разработки и отладки программного обеспечения, который также использовался как управляющий, чему было не мало практических примеров. Как готовые программные продукты с 1987 года пользователям УСО СКБ ВТ начал поставляться две системы программирования УСО: одна была основана на языке Quasic, а вторая на языке релейно-функциональных схем (РФС).

От УСО к МПСУ

Параллельно с расширением номенклатуры модулей УСО, которые позволяли подключать все большее количество разнообразных источников сигналов и исполнительных устройств, в СКБ ВТ разрабатывались процессорные модули в формате УСО. Первым таким модулем стал М126. Этот модуль практически полностью повторил плату процессора ДВК типа MC 1201.02 на основе «зеленоградского» микропроцессора КМ1801ВМ2.

М126 имеет один внешний порт с интерфейсом ИРПС, к которому подключается терминальное устройство (алфавитно-цифровой дисплей, пульт оператора и т.д.). Параллельный порт ИРПР в этой плате отсутствовал. Но чтобы обеспечить возможность вывода информации на печать, позднее был разработан специальный модуль управления принтером М207. Далее с использованием микропроцессора КМ1801ВМ2 последовательно были созданы платы процессора: М131 с двумя последовательными портами ИРПС и М231 с возможностью замены в колодках микросхем ОЗУ на микросхемы ПЗУ. Плата процессора обычно вставлялась в каркас КМ13 на второе посадочное место (если считать слева направо), чтобы обеспечить правильное прохождение сигналов системы прерывания для других модулей, стоящих правее и использующих прерывание в процессе работы.

После установки платы процессора в каркас модулей УСО, он превращался в микропроцессорную систему управления, сокращённо МПСУ. Название МПСУ (или "промышленный контроллер МПСУ») закрепилось за такой конфигурацией. Плату процессора стали называть "контроллер МПСУ". Действительно, в таком виде система приобрела черты промышленного контроллера. МПСУ (каркас с модулями) мог устанавливаться в непосредственной близости от датчиков и исполнительных механизмов, а управление производилось удалённо по каналу ИРПС, например, с дисплея 15ИЭ-00-13. Стандартный по размерам каркас КМ13 может устанавливаться в стойку. В более сложных системах можно применять несколько МПСУ.

Дальнейшее развитие МПСУ происходило в СКБ ВТ с учетом пожеланий заказчиков (разработчиков систем АСУТП) в нескольких направлениях: разработка новых каркасов МПСУ, блоков питания МПСУ, повышение надёжности и удобства конструкции; разработка новых контроллеров МПСУ и модулей УСО, снижение энергопотребления и повышение помехоустойчивости; разработка новых средств программирования МПСУ

Полный текст статьи «Чем заменить микро-ЭВМ "Электроника-60"?  Введение», в которой рассказано о начальном периоде разработки и производства МПСУ в СКБ ВТ (http://www.skbvt.ru/products/microcontrollers/intro/)