Микропроцессорная система управления: каркас КМ13, модули УСО

Микропроцессорная система управления: каркас КМ13, модули УСО

МПСУ явилась конструктивным и технологическим продолжением разработанного в СКБ ВТ комплекта модулей УСО. Каркас модулей КМ13, изображённый на фотографии, позволял устанавливать в него до 13-ти одноплатных модулей ввода-вывода различных сигналов, а также специальных интерфейсных модулей и модуля инженерного пульта. 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 УСО его применения при создании различных систем управления.

Полное описание экспоната: 

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/skbvt35ch1.html)

 

Статьи: 

Савинов В.Б., СКБ ВТ, начальник сектора программного обеспечения СКБ вычислительной техники, г. Псков /Savinov Vladimir skbvt@ellink.ru/ «Микропроцессорная система управления (МПСУ) как средство для создания программно-технических комплексов»

Даются сведения о промышленном контроллере (ПК) МПСУ (микропроцессорная система управления), который выпускается в СКБ ВТ (СКБ вычислительной техники, г. Псков); делается попытка определить место МПСУ среди других ПК; предлагаются варианты программно-технических комплексов (ПТК) на базе МПСУ; рассматриваются возможности по программированию МПСУ в составе ПТК.

Савинов В.Б., СКБ ВТ, начальник сектора программного обеспечения СКБ вычислительной техники, г. Псков: «Модернизация аппаратного обеспечения САП управляющих программ для инструментального цеха»

Статья опубликована в журнале «Промышленные АСУ и контроллеры» №7, июль 2002 г.

Рассматривается модернизация системы автоматизированной подготовки управляющих программ (САП УП) для инструментального цеха предприятия, выполненной путём замены компьютеров типа ДВК на промышленные контроллеры и компьютеры РС

Выставка дополнительных экспонатов: 
Работа в отделе микропроцессорных систем вычислительной техники (ОМСВТ) СКБ ВТ (80-е годы).

Работа в отделе микропроцессорных систем вычислительной техники (ОМСВТ) СКБ ВТ (80-е годы). Инженеры Помылев Александр, Ильин Сергей, Невердовский Владимир. Исследуются сигналы одного из модулей с УСО в каркасе КМ13

М103 - модуль управления коммутирующими контактами (релейный выход)

М103 - модуль управления коммутирующими контактами (релейный выход)

Относится к первой серии М1хх модулей УСО, разработанных в СКБ ВТ. Принцип работы модуля М103, который обеспечивает управление коммутируемыми контактами реле, заключается в преобразовании параллельного 16-ти разрядного двоичного кода в соответствующее (поразрядное) состояние переключающихся изолированных контактов реле. В режиме "вывод" данные записываются в приёмный регистр, с выхода которого информация поразрядно поступает на силовые транзисторы и далее на реле (К1…К16), осуществляя тем самым коммутацию соответствующих контактов (размыкается один контакт и замыкается другой контакт).

Подробности по ссылкам:

http://www.skbvt.ru/skbvt35ch2.html

http://www.skbvt.ru/skbvt35ch6.html#p3_4

М106 - модуль аналого-цифрового преобразователя

М106 - модуль аналого-цифрового преобразователя

Относится к первой серии М1хх модулей УСО, разработанных в СКБ ВТ. Технические характеристики модуля: количество плат: две количество входных каналов: 8 дифференциальных или 16 однопроводных; диапазон напряжений входных аналоговых каналов +/- 5 В; разрядность цифрового двоичного кода 12 (11 информационных и 1 знаковый); погрешность преобразования не более 0,1 %; время преобразования не более 150 мкс; имеется гальваническая развязка цепей цифровых и аналоговых сигналов. Обозначение по классификатору МЭП "Электроника МС 8204".

Подробности по ссылке: http://www.skbvt.ru/skbvt35ch6.html#p4_5

М113 - модуль ввода аналоговых сигналов
М113 - модуль ввода аналоговых сигналов

М113 - модуль ввода аналоговых сигналов

Относится к первой серии М1хх модулей УСО, разработанных в СКБ ВТ. Модуль М113 имеет двухплатную конструкцию, предназначен для измерения входных аналоговых сигналов в диапазоне от 40мВ до 10,24В, обладает небольшим временем преобразования и достаточной помехоустойчивостью.

Подробности по ссылкам:

http://www.skbvt.ru/skbvt35ch2.html

http://www.skbvt.ru/skbvt35ch6.html#p3_10

М122 - модуль запоминающий репрограммируемый

М122 - модуль запоминающий репрограммируемый

Относится к первой серии М1хх модулей УСО, разработанных в СКБ ВТ. В М122 используются микросхемы РПЗУ типа К573 РФ2 с ультрафиолетовым стиранием; адресация памяти в адресном поле, совпадающем с полем ОЗУ (требуется отключение соответствующих банков памяти ОЗУ контроллера МПСУ; емкость ПЗУ 16 Кбайт (8 Кслов); программирование или стирание микросхем производится в составе модуля при подключении внешнего источника +18…26 вольт. Обозначение по классификатору МЭП "Электроника МС 3410".

Подробности по ссылке: http://www.skbvt.ru/skbvt35ch6.html#p3_4

М125 - модуль запоминающий репрограммируемый  "внешний"

М125 - модуль запоминающий репрограммируемый "внешний".

Относится к первой серии М1хх модулей УСО, разработанных в СКБ ВТ. Используются микросхемы РПЗУ типа К573 РФ2 с ультрафиолетовым стиранием; не занимает адресацию памяти в адресном поле ОЗУ контроллера МПСУ, доступ выполняется последовательно через регистры, адреса которых находятся в поле внешних устройств; емкость ПЗУ 32 Кбайт (16 Кслов); программирование или стирание микросхем производится в составе модуля при подключении внешнего источника +18…26 вольт и при использовании специальной программы записи. Обозначение по классификатору МЭП "Электроника МС 3411"

Подробности по ссылке: http://www.skbvt.ru/skbvt35ch6.html#p3_4

М126 - модуль контроллера МПСУ  (процессорный модуль)

М126 - модуль контроллера МПСУ (процессорный модуль).

Тип микропроцессора К1801ВМ2; система команд совместима с микро-ЭВМ "Электроника МС 1201.02" (используется в ДВК)

Обозначение по классификатору МЭП "Электроника МС 2718".

Подробности по ссылке: http://www.skbvt.ru/skbvt35ch6.html#p3_4

М131 - модуль контроллера МПСУ  (процессорный модуль)

М131 - модуль контроллера МПСУ (процессорный модуль).

Тип микропроцессора К1801ВМ2; система команд совместима с микро-ЭВМ "Электроника МС 1201.02". В отличие от М126, имеет не один, а два внешних интерфейса: последовательные каналы ИРПС 20 мА "токовая петля". Кроме этого, ОЗУ имеет скрытую для пользователя страницу типа «halt» для хранения встроенного программного обеспечения

Обозначение по классификатору МЭП "Электроника МС 2718.01".

Подробности по ссылке: http://www.skbvt.ru/skbvt35ch6.html#p3_4

Почти 10 лет комплекты УСО (каркас КМ-13 с блоком вентиляторов, а также базовая номенклатура модулей УСО) производились в цезе №20 Псковского завада радиодеталей (ПЗР). 

Настройку, тестовые и сдаточные испытания выполняла бригада инженеров-нистройщиков, в которую входили, в частности, Андреев Сергей, Тихонова (Андреева) Татьяна, Дулина Светлана,  Герасимов Владимир, а также Сваринь Елена и Тамара Лобко  (изображены на представленных фото )

 

Дополнительная информация: 

Псковский завод радиодеталей в течение почти десяти лет производил комплекты УСО на базе каркаса КМ13. Это означает, что многие сотни устройств поступили заказчиками по всей стране. Состав модулей УСО включал в себя процессорный модуль (в основном М126 или М131), несколько модулей дискретного ввода М101 или М201, несколько модулей дискретного вывода М102 или М203, несколько модулей релейных выходов М103, модуль АЦП М204. Остальные модули производились под конкретный заказ.

В процессе производства использовалось стендовое оборудование для настройки модулей, каркасов, блоков питания (М111), которое также было разработано в СКБ ВТ. Для повышения качества выпускаемых УСО применялось специальное испытательное оборудование (термошкафы), позволяющее осуществлять электрический прогон УСО при повышенной температуре. В процессе электропрогона в процессорном модуле выполнялась циклическая тестовая программа, которая накапливала статистику по обнаруженным ошибкам и/или отказам в условиях повышенной температуры.

УСО на базе каркаса КМ13УСО на базе каркаса КМ13

Оценка: 
5
Средняя: 5 (1 оценка)