ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЙ АСУ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ
Чепелев С.А. (ВГЛТА, г.Воронеж, РФ)
If the reliable guard of a computer from possible oscillations or complete disappearance of power supply is required, the system of uninterrupted power supply is applied.
Широкое распространенный микро-ЭВМ существенно сдерживается достаточно жесткими требованиями к обеспечению питания этих машин. Наиболее уязвимыми местами в этом плане являются процессор и оперативная память. Это обусловлено принятием больших интегральных схем, которые работают на малых энергиях и оперирую сигналами строго заданной формы, плотно сжатыми во времени. Хотя блок питания на микро-ЭВМ занимает существенный объем, он не гарантирует полную независимость от состояния внешнего источника питания. Обманчивое впечатление создают персональные компьютеры, которые запитываются непосредственно от бытовой сети электроснабжения. Однако, сбой персонального компьютера не приводит к фатальному нарушению алгоритмического процесса пользователя. В крайнем случае, весь процесс вычислений можно повторить заново.
Совсем другие требования предъявляются микро-ЭВМ, работающей в режиме управления технологическими процессами. Здесь даже кратковременный сбой по причине недоброкачественного питания влечет за собой снятие микро-ЭВМ с режима управления, иногда аварийному останову технологического процесса.
В последнем случае стремится запитать ЭВМ от отдельного источника, не подверженного колебаниям нагрузки при переключениях технологического оборудования.
Если требуется надежная защита ЭВМ от возможных колебаний или полного исчезновения питания, применяется система бесперебойного питания (узел непрерывности). Такая необходимость возникла в системах непосредственного цифрового управления (НЦУ), когда нет устройств, резервирующих каналы связи с объектом.
В современных АСУ ТП предусматривается защита от сбоя по питанию не только управляющего вычислительного комплекса, но также датчиков, преобразователей, исполнительных механизмов, то есть всего оборудования, реализующего управление объектом [1].
Узел бесперебойного питания предусматривает три источника энергии: главная, аккумуляторное и аварийное (рис. 1).
Рисунок 1- Схема узла непрерывности
Возможны три варианта работы:
1. Наличие напряжения на главном питании переменного тока.
Энергия отбирается от данного питания, переменный ток выпрямляется по средствам мостового выпрямителя, затем вновь превращается в переменный, и с заданными характеристиками напряжения и частоты при помощи преобразователя подается в сеть потребителя. Выпрямитель должен быть в состоянии питать преобразователь и поддерживать заряженной аккумуляторную батарею при соответствующем напряжении.
2. Отсутствие или понижение напряжения ниже предусмотренного на главном питании переменного тока.
Энергия отбирается от аккумуляторной батареи и потребители запитываются посредствам преобразователя постоянного тока в переменный. Продолжительность работы в таком режиме определяется емкостью аккумуляторной батареи, которая выбирается из условий обеспечения перевода технологического объекта на аварийный останов или поддержания системы управления до момента включения аварийного питания, если она не находится в состоянии «горячего простоя» (например, запуск генератора с двигателем внутреннего сгорания).
3. Отсутствие напряжения как на главном питании переменного тока, так как на питании постоянного тока, или же повреждение преобразователя.
Питание потребителей автоматически переключается на аварийное. Электрические характеристики после узла непрерывности ограничиваются выбранными трансформатором и стабилизатором, связывающими аварийное питание с потребителями.
Обратные переключения на главное питание при восстановлении нормального режима работы могут осуществляться автоматически или вручную. Естественно, система бесперебойности поддерживает непрерывным свое собственное питание.
Следует отметить, что такая система бесперебойности питания коммутирует мощные линии, поэтому является довольно громоздкой и дорогой.
Система внедрена на Тольяттинском ПО «Синтезкаучук». Она может быть рекомендована для технологии производства мебели на поточных линиях станков с ЧПУ, управляемых от единой ЭВМ. Планы оптимального раскроя плит, программы настройки сборочных станков на размеры собираемого изделия, схемы сверления отверстий и установки фурнитуры хранятся в памяти ЭВМ, которая может быть нарушена при сбои по питанию.
Высокая производительность поточных линий оправдывает дополнительные затраты на обеспечение бесперебойности питания управляющей ЭВМ.
Литература.
Токарь А.Е., Михайловский Г.А., Филипченков Ю.М. Применение микро-ЭВМ К90 в АСУ ТП синтеза бутилкаучука в растворе изолентана. В кн: Применение микро-ЭВМ в автоматизированных системах управления в промышленности СК. – Тезисы докладов всесоюзного совещания. – ЦНИИТЭнефтехим. – М. 1987.