اصول کارکرد سیستم های scada درمونیتورینگ شبکه های قدرت

**seyed mehdi hoseyni** · 23 خرداد، ۱۳۹۲

[h=1]مقدمه[/h] هدف اصلي از يك سيستم مديريت انرژي، پشتيباني كردن فعاليتهاي اتاق كنترل نظير بررسي برنامه ريزي كنترل صحيح و سريع عمليات سيستم قدرت مي‌باشد. هدف ديگر از بكارگيري سيستم مديريت انرژي ،تامين انرژي كافي در مواقع بروز اتفاقات در شبكه‌هاي قدرت از طريق پيش بيني توليد و انتقال مناسب انرژي يعني ولتاژ و فركانس ثابت ونيز پايداري شبكه از اهداف ديگر بكارگيري سيستمهاي مديريت انرژي مي‌باشد.

يكي ديگر از مسئوليتهاي عمده بهره‌برداران سيستم قدرت ، كنترل سيستم است. سطوح ولتاژ فركانس توان خطوط رابط جريان خطوط مستقيم و بارگذاري ابزار، بايد در حدود معين ايمني نگهداشته شوند تا عرضه خدمات رضايت بخش را به مشتركين سيستم قدرت امكان پذير سازد. سطوح ولتاژ و جريان خطوط و بارگذاري تجهيزات در هر سيستم از هر نقطه به نقطه ديگر متفاوت است و كنترل به شكل نسبتاً محلي انجام مي‌شود.

ديسپاچينگ همان كلمه dispatching بوده كه مصدر آن dispatch يعني هماهنگ كردن توليد و مصرف؛ و ديسپاچينگ در واقع فرآيندي است كه عمل هماهنگي و تنظيم انرژي و خطوط انتقال نيرو توسط مركز كنترل در آن انجام مي‌شود.

نقش ديسپاچينگ در شبكه برق بسيار حساس است و اين نقش بر اساس اطلاعاتي كه از ديسپاچينگ مناطق و شبكه دريافت مي‌كند؛ استوار است. وظيفه ديسپاچينگ مادر، كنترل شبكه، بهره‌برداري بهينه، حفاظت از پايداري شبكه و حفظ ايمني آن است. اطلاعاتي كه ديسپاچينگ دريافت مي‌كند بايد لحظه به لحظه و واقعي باشد.

SCADA به معناي سيستم‌هاي كنترل سرپرستي و جمع‌آوري داده‌ها

(Supervisory Control And Data Acqusition) مي‌باشد. اسكادا با در اختيار گذاشتن اطلاعات وسيعي از سيستم قدرت، كه لحظه به لحظه با توجه به وضعيت شبكه، تجديد مي‌شود كمك بسيار بزرگي به سيستم‌هاي مديريت انرژي و مديريت بار مي‌نمايد.

سيستم‌هاي اسكادا، داده‌ها را كه شامل وضعيت دستگاهها و كميت‌هاي آنالوگ مي‌باشند، در سطح وسيع، از نقاط مختلف و مورد نياز شبكه جمع‌آوري كرده و به مركز ارسال مي‌نمايند و در مركز بر روي اين اطلاعات ارسالي، پردازش‌هاي لازم را انجام داده و فرمان‌هاي لازم را به قسمت‌اهي مختلف مي‌دهند.

اسكادا از سه بخش عمده تشكيل شده است:

الف) ايستگاه مركزي يا Master Station .

ب) پايانه‌هاي دور دست يا RTU .

ج) خطوط ارتباطي براي ارسال و دريافت اطلاعات و فرمان‌ها يا Data Link.

روش كار به اين ترتيب است كه اطلاعات با پايانه‌هاي راه دور، جمع‌آوري شده و از اين طريق خطوط داده‌ها به كامپيوتر مركزي، براي پردازش و انجام عمليات لازم، فرستاده مي‌شوند و پس از پردازشها و تصميم‌گيري؛ كامپيوتر مركزي با خطوط داده‌ها، فرمانها را به پايانه‌هاي راه دور ابلاغ مي‌كند و آنها سيستم‌ها را مطابق فرمان رسيده تنظيم مي‌كنند. ارتباط بين پايانه‌ها و كامپيوتر مركزي مي‌تواند از راه‌هاي مختلف مانند تلفن شهري، سيستم‌هاي VHF, UHF ؛ فيبر نوري؛ ارتباط راديويي و به خصوص PLC باشد.

1- اهميت ديسپاچينگ:

امروزه صحبت از اهميت و يا ضرورت توليد انرژي از جهات مختلف اقتصادي، اجتماعي و حتي سياسي بر همگان روشن است. مصرف الكتريكي بطوري با زندگي روزانه ما عجين شده است كه بدون آن اگر نگوئيم زندگي ناممكن است بلكه به جرات مي‌توان گفت كه بسيار مشكل است.

تامين انرژي بويژه انرژي الكتريكي از نيازهاي اصلي هر اجتماعي صنعتي و نيمه صنعتي مي‌باشد و توسعه اقتصادي و شكوفايي صنعتي بدون توسعه صنعت برق ممكن نيست چرا كه كمبود انرژي الكتريكي مي‌تواند صدمات جبران ناپذيري بر پيكره اقتصادي جامعه وارد كند.

توليد انرژي الكتريكي همزمان با مصرف تحقق مي‌يابد. يعني توليد انرژي زماني امكان پذير است كه همزمان مصرف كننده‌اي بدنبال داشته باشد. بنابراين توليد بدون مصرف امكان پذير نيست و اين عبارت به اين معناست كه نمي‌توان انرژي الكتريكي را به سادگي توليد و ذخيره كرد. از طرفي توليد كنندگان برق (نيروگاهها) اطلاع و ارتباط چنداني با مصرف كنندگان خرد و كلان ندارند و مصرف كنندگان انرژي الكتريكي بدون اطلاع از كميت و يا كيفيت انرژي الكتريكي توليد شده در هر شرايط و به ميزان دلخواه بسهولت از آن بهره‌مند مي‌شوند.

در حال حاضر در كشور ما بيش از بيست و شش هزار مگاوات قدرت نصب شده وجود دارد كه از اين مقدار بيش از ده هزار مگاوات را نيروگاههاي بخاري پنج هزار مگاوات را نيروگاههاي آبي بيش از سه هزار مگاوات را نيروگاههاي سيكل تركيبي و حدود چهار هزار مگاوات را نيروگاههاي گازي تامين مي‌كنند.

اين قدرت بوسيله نيروگاههايي با قدرتهاي متفاوت و عمر متفاوت توليد مي‌شود كه بازده آنها با هم بسيار فرق دارند. هزينه توليد هر واحد نيروگاه فرق داشته و هزينه كل تابعي از سهم بار هر يك از واحدهاست و بازده ماشينهاي نو بيشتر از ماشينهاي كهنه است. مسلماً يك تقسيم بار مخصوص واحدهاي توليد وجود دارد كه هزينه توليد به حداقل برسد. كافي نيست كه واحدهاي نو را با ظرفيت كامل بار كنيم و واحدهاي كهنه را با ظرفيت كمتر تا نتيجه مطلوب بدست آيد زيرا هزينه توليد تنها قسمتي از مسئله است.

بمنظور بهر‌ه‌برداري مناسب از سيستمهاي قدرت لازم است سيستم با حداقل هزينه مورد بهره‌برداري قرار گيرد و هم چنين از قابليت اطمينان بالايي برخوردار باشد. سيستمي مطمئن به سيستم اطلاق مي‌شود كه از خطرهايي نظير وقفه‌هاي زنجيره‌اي، جدا شدن بخشي از شبكه، خارج شدن ژنراتور از حالت سنكرون ،قطع بار عدم، رعايت محدوديتهاي توان انتقالي خطوط،ولتاژ شين ها و فركانس سيستم محفوظ باشد.

بهره‌برداري از سيستم قدرت از اصول و قواعدي پيروي مي‌كند كه آگاهي از آنها براي مسئولان و بهره‌برداران سودمند است. همچنين عملكرد و استفاده از اين سيستم داراي دشواريهايي است كه بايد آنها را بشناسيم و به موقع در رفع آنها بكوشيم. عملكرد موفق سيستمهاي قدرت نيازمند عطف توجه به ايمني كاركنان و تجهيزات وارائه خدمت بدون وقفه با پايين‌ترين قيمت ممكن به مشتركين است. مسئله ارائه برق ارزان قيمت تابع عواملي چون كارآئي تجهيزات توليد برق هزينه نصب و هزينه سوخت در نيروگاهها است.

پيچيدگي دنياي تكنولوژي روز در سيستمهاي توزيع قدرت باعث شده كه اپراتورها بدون نياز به دستگاههاي پيشرفته قادر به كنترل سيستمهاي پيشرفته قدرت و بر آوردن اهداف مديريت انرژي نباشند. اين كنترل ها بايد اين اطمينان را به سيستم قدرت بدهد كه يك قدرت الكتريكي مطمئن انعطاف پذير با شرايط بهينه اقتصادي داشته باشيم.

با توجه به موقعيت جغرافيايي خاص كشور ما و پراكندگي مصرف در نقاط مختلف و همچنين متفاوت بودن چگالي بار در اين نقاط از يكسو و مناسب نبودن همه نقاط از نظر امكانات جنبي براي نصب نيروگاهها براي برآورده كردن مصرف، وزارت نيرو ناچار به نصب شبكه‌اي شده است كه سلسله مراتب آن در شكل (1-1) نشان داده شده است.

در اين شبكه هدايت بار توليدي واحدها به مصرف كننده بايد به نحوي انجام شود كه علاوه بر رعايت پارامترهاي اقتصادي،‌ولتاژ و فركانس معيني را براي مصرف كننده تامين كند، انحراف از محدوده پيش بيني فركانس و ولتاژ مي‌تواند باعث خسارات اساسي براي مصرف كننده و ضربه‌اي بر اقتصاد ملي باشد.

اهميت كنترل توليد و مصرف وقتي آشكارتر مي شود كه به تغيير آماري و غير قابل پيش بيني بار مصرفي توجه شود. در چنين شرايطي توليد در شبكه از تعدادي واحد توليدي بوجود آمده كه توسط سازمانهاي مختلفي نظير توانير، برقهاي منطقه‌اي، آبهاي منطقه‌اي و غيره بهره‌برداري مي‌گردد و مي‌بايست توليد اين ها هميشه هماهنگ با مصرف كننده‌اي غير معين و آماري تغيير داده شود، با توجه به منابع توليد مخلتف در سازمانهاي مربوطه و نوع تغيير بار مصرف كننده ملاحظه مي‌شود كه ايجاد سيستم كنترلي متمركز و قوي تحت نظارت يك سازمان ضروري مي‌باشد.

**seyed mehdi hoseyni** · 23 خرداد، ۱۳۹۲

- سلسله مراتب ديسپاچينگ ايران:

امروزه در بيشتر شبكه‌هاي قدرت، پيچيدگي و گسترش به حدي رسيده است كه كنترل با يك مركز ميسر نبوده و چندين مركز كنترل براي اينكار در نظر گرفته مي‌شود. طبعاً در اين گونه موارد يك سيستم دقيق سلسله مراتب بايد وظيفه و مسئوليت هر مركز را در سيستم مشخص كرده و نحوه‌ نظارت هر مركز بر مراكز زير دست آنرا روشن سازد.بر اين اساس كشور ما نيز ساختار سلسله مراتبي مخصوص به خود را داراست كه درادامه به بررسي اين ساختار و نحوة تقسيم وظايف در مراكز مختلف پرداخته مي‌شود.

2-1- ديسپاچينگ ملي SCC

اين سطح مسئوليت كنترل و بهره‌برداري از نيروگاههاي بزرگ كشور را بر عهده دارد. مركز ديسپاچينگ ملي كه در تهران قرار دارد در حال حاضر كنترل و بهره‌برداري از 20 نيروگاه بزرگ كشور را به طور اتوماتيك و بقيه را به صورت دستي انجام مي‌دهد. بدين منظور 50 واحد از 16 نيروگاه بزرگ كشور را از طريق تجهيزات اسكادا و 15 واحد از 4 نيروگاه با اعمال فرمان به اپراتورهاي محلي از طريق تلفن كنترل مي‌شوند.

البته با توجه به سيستمهاي پيچيده موجود در نيروگاهها و ضرورت نظارت دقيق و مداوم بر كاركرد قسمتهاي مختلف مكانيكي و الكتريكي آن، اصولاً با وجود مديريت مركز ملي بهره‌برداري از نيروگاههاي كشور با نظارت كامل اپراتورهاي مقيم انجام مي‌گيرد. اين روش بهره‌برداري، در ديگر كشورها نيز موسوم است. تنها در چند مورد كنترل از راه دور واحدهاي بدون حضور اپراتورهاي مقيم انجام مي‌گيرد.

بعلاوه ديسپاچينگ ملي وظايف ملي ذيل را نيز بر عهده دارد:

حفظ پايداري شبكه سراسري
پيش بيني بار و مديريت توليد
برنامه‌ريزي اقتصادي توليد
برنامه‌ريزي خاموشي‌ها و تعميرات اساسي واحدها
هماهنگي ديسپاچينگ‌هاي پايين دست

2-2- ديسپاچينگ منطقه‌اي (AOC)

ديسپاچينگ منطقه‌اي، كنترل ولتاژ و بار شبكه انتقال را بر عهده دارد. در اين سطح، كنترل و بهره‌برداري از پستهاي نيروگاهي نظارت و بهره‌برداري از نيروگاههاي كوچك و كنترل بهره‌برداري از شبكه انتقال تحت پوشش به انجام مي‌رسد. با توجه به اينكه ولتاژ يك مفهوم غير متمركز مي‌باشد و شبكه انتقال كشور بسيار گسترده مي‌باشد، لذا شبكه انتقال به مناطق كوچكتري تقسيم شده است تا كنترل بار - ولتاژ هر منطقه به صورت غير متمركز انجام گيرد.

هم اكنون شبكه انتقال كشور به شش قسمت تقسيم شده و توسط شش مركز ديسپاچينگ منطقه‌اي كنترل مي گردد. شش منطقه عبارتند از:

منطقه شمال شرق كه مركز ديسپاچينگ آن در مشهد مي‌باشد. (NEAOC)
منطقه شمال غرب كه مركز ديسپاچينگ آن در تبريز مي‌باشد. (NWAOC)
منطقه تهران كه مركز ديسپاچينگ آن در تهران مي‌باشد. (TAOC)
منطقه مركزي كه مركز ديسپاچينگ آن در اصفهان مي‌باشد. (CAOC)
منطقه جنوب شرق كه مركز ديسپاچينگ آن در كرمان مي‌باشد. (SEAOC)
منطقه جنوب غرب كه مركز ديسپاچينگ آن در اهواز مي‌باشد. (SWAOC)

در طرح آينده شبكه انتقال كشور ديسپاچينگ‌هاي AOC، به 9 قسمت تقسيم شده و توسط نه مركز ديسپاچينگ منطقه‌اي بهره‌برداري و كنترل خواهند شد.

محدوده عملكرد ديسپاچينگ‌هاي منطقه‌اي به شرح زير است:

الف- كنترل و بهره‌برداري از پستهاي نيروگاهي

ب- كنترل و بهره‌برداري از نيروگاههاي كوچك در شبكه

ج- كنترل و بهره‌برداري از پستهاي 230 KV و 400 KV و نيز شبكه‌هاي انتقال 230KV , 400KV

2-3– ديسپاچينگ هاي محلي RDC

مراكز ديسپاچينگ محلي به مراكز ديسپاچينگ فوق توزيع معروف هستند و كنترل و بهر‌ه‌برداري از شبكه فوق توزيع را در شهر‌هاي بزرگ بعهده دارند.

محدوده عملكرد اين مراكز عبارتست از:

كنترل و بهره‌برداري از شبكه kv63 و نيز پستهاي kv20/63.
كنترل و بهره‌برداري از شبكه kv132 و كليه پستهاي kv.(33)20/132.
كنترل و بهره‌برداري از طرف kv(33)20 كليه پستهاي kv(33)20/132 در كليه مناطق شش گانه.

2-4- ديسپاچينگ توزيع DCC

اين مراكز ديسپاچينگ شبكه 11 و 20 و 33 كيلوولت و نيز پستهاي kv4/0/11 kv4/0/20 و kv4/0/33 را در شهرها مورد بهره برداري و كنترل قرار مي‌دهند.

محدوده عملكرد اين مراكز به شرح ذيل مي‌باشد:

كليه خطوط kv(11)20.
تجهيزات فشار قوي داخل پستهاي V400/kv(11)20.

اين مراكز سابقاً‌ به ادارات اتفاقات و يا مراكز حوادث موسوم بودند. در حال حاضر در شهر‌هاي متوسط و بزرگ شبكه فشار متوسط دو يا چند مركز DCC مورد بهر‌ه برداري قرار مي‌گيرد.

3- پارامترهاي رازيابي سيستم اسكادا:

جهت عملكرد صحيح دقيق و مناسب سيستم اسكادا معيارهايي بايد در نظر گرفته شوند كه در اين قسمت به چند معيار مهم در ارزيابي سيستم اسكادا پرداخته مي‌شود.

3 –1- قابليت دسترسي (دستيابي)

قابليت دسترسي، معياري از احتمال عملكرد صحيح سيستم است كه بيش از نصب براي سيستم محاسبه شده و قابليت اطمينان آن را بدست مي‌دهد. روش بررسي اين معيار با استفاده از اصول احتمالات بوده و پايه‌هاي رياضي دارد و قابليت دسترسي كل سيستم را از روي قابليت دسترسي اجزايش بدست مي‌آورند.

از آنجا كه شبكه قدرت يك سيستم بزرگ و پيچيده و حفظ آن در بسياري موارد جنبه حياتي دارد كنترل آن نيز بايستي بوسيله مركزيتي مطمئن هوشيار و بلادرنگ صورت گيرد و حتماً بايستي احتمال خرابي سيستم كنترل بمراتب كمتر از شبكه تحت پوشش باشد تا بتواند خرابيهاي شبكه قدرت را دريافت و در جهت رفع آنها عمل كند.

بنابراين مي‌بايست قابليت دسترسي سيستم كنترل عددي بزرگ بوده (نزديك به يك) و احتمال خرابي آن نيز ناچيز باشد.

براي رسيدن به يك قابليت دسترسي مطلوب با عدد نزديك به يك، تعداد تجهيزات و كيفيت آنها بشدت بالا مي‌رود. بگونه‌اي كه قيمت كل سيستم گران خواهد بود. يك عددمناسب كه معمولاً در طراحي سيستمهاي ديسپاچينگ از آن بعنوان قابليت دسترسي استفاده مي‌شود 0.998 مي‌باشد.

3-2 - پاسخ زماني

زمان پاسخ گويي سيستمها، معياري از سرعت اجزاء سيستم (شامل قسمتهاي مختلف نظير كامپيوتر، كانال مخابراتي و…) بوده و به لحاظ فلسفه بهر‌ه برداري اهميت بسزايي دارد. در واقع آنچه اپراتور حين كار با سيستم با آن مواجه است. همين سرعت است و اگر اين زمان پاسخگويي جوابگوي نياز بهره‌بردار نباشد عليرغم تمام امتيازات ديگر سيستم مفيد فايده‌اي نخواهد بود.

همانطور كه گفته شد پاسخ زماني در سيستمهاي اسكادا از اهميت وافري برخوردار است. براي درك اين موضوع در نظر آوريد كه بعلت خرابي دريك واحد توليد انرژي آن واحد بطور ناگهاني از شبكه خارج شود و در نتيجه فركانس شبكه كاهش يابد.

حال چنانچه به سرعت عمل قطع مصرف (افزايش توليد) بوسيله اپراتورهاي مركز ديسپاچينگ صورت نگيرد، اين كاهش توليد منجر به نقصان بيشتر فركانس شده و رله‌هاي فركانسي واحدهاي توليد آنها را يكي پس از ديگري از شبكه خارج مي‌كنند و بدين ترتيب كاهش فركانس شديدتر شده در نهايت با يك روند فيدبك مثبت كل شبكه از دست خواهد رفت. پديده‌اي كه به آن Black-out گويند و منجر به خسارات مهم مالي و بعضاً‌ جاني مي‌گردد. در مثال فوق سرعت عملكرد اپراتورها در حفظ شبكه نقش حياتي دارد.

3- 3- توسعه پذيري

به معناي امكان گسترش سيستم همراه با افزايش حجم شبكه قدرت مي‌باشد. از آنجائي كه عمر متوسط سيستمهاي ديسپاچينگ حدود 20 سال است و وضعيت توسعه شبكه برق در حدود 25 سال آينده (چون طراحي و ساخت سيستم نزديك به 5 سال طول مي‌كشد. از زمان طراحي تا پايان عمر سيستم حدود 25 سال است). نامشخص است.

نمي توان سيستم را از ابتدا براي آخرين مراحل عمر خود مجهز نمود. اصولاً‌اين كار حتي در مواردي كه توسعه شبكه برق نيز از پيش برنامه ريزي شده باشد معقول و منطقي نيست زيرا تكنولوژي بسرعت در حال پيشرفت بوده و مرتباً‌ وسائل و تجهيزات بهتري را وارد بازار مي‌كند.

بنابراين سيستم مي‌بايست داراي قابليت توسعه پذير باشد تا بتوان همزمان با رشد و گسترش شبكه نيز گسترش داد. اين قابليت مي‌بايست داراي قابليت توسعه پذير باشد تا بتوان همزمان با رشد و گسترش شبكه نيز گسترش داد اين قابليت مي‌بايست از لحاظ سخت افزاري و نرم‌افزاري موجود باشد تا گسترش سيستم بسهولت انجام گيرد.

يك تكنيك مناسب براي تضمين توسعه پذيري سيستم كه به تازگي متداول شده استفاده از شبكه‌هاي محلي كامپيوتريLAN در مركز كنترل مي‌باشد. شبكه كامپيوتري LAN از يك باس پر سرعت (10 Mbit/sec) تشكيل شده كه كليه اجزاء‌ (كامپيوترها، كنسولها، اجزاء جانبي و …) بوسيله كنترلر خود به آن متصل مي‌شوند.

تمامي اطلاعات مبادله شده ما بين اجزاء شبكه از طريق اين باس صورت مي‌گيرد. بحث LAN موضوعي مهم و مفصل بوده كه در اينجا قصد وارد شدن به آن نمي‌باشد. از آنجائي كه امكان اتصال اجزاء بهLAN تا حد بسيار زيادي وجود دارد در صورت استفاده از آن توسعه پذيري سيستم در مركز كنترل تضمين مي‌شود.

4-3 - قابليت انعطاف

قابليت انعطاف يك سيستم، معياري از تطابق اين سيستم با استانداردهاي جهانيست. هر چه قابليت انعطاف سيستم بيشتر باشد يافتن قطعات يدكي آن ساده تر بوده و هزينه كمتري در بر خواهد داشت. در مقابل سيستمي از قابليت انعطاف كمي برخوردار است كه از استانداردهاي كاملاً خاص تبعيت نموده و تنها بوسيله يك يا چند كمپاني ساخته مي‌شوند اين سيستمها را هميشه خارج شدن اجناس يدكي از خط توليد كمپاني با ورشكستگي كمپانيهاي خاص و … تهديد مي‌نمايد و گاه بهره بردار را به پرداخت بهائي سنگين وادار مي‌نمايد. در واقع دو پارامتر توسعه پذيري را بايد در طراحي سيستم و خريد تجهيزات مورد توجه قرار داد.

3-5 - قابليت اطمينان

به دليل اهميت كار اين سيستم تعيين درجه اطمينان و يا درصد در دسترس بودن و قادر به ادامه كار سيستم، براي استفاده كننده از اولويت خاصي برخوردار است. بنابراين توليد كنندگان سعي دارند با بكارگيري پيكربندي مناسب و استفاده از تكنولوژي بالا اين درصد را به بالاترين حد ممكن رسانند.

استفاده پذيري يك موضوع و پارامتر مهم در سيستمهاي اسكادا مي‌باشد كه معياري از كيفيت و قابليت اطمينان آن مي‌باشد. تعريف استفاده پذيري عبارتست از مدت زمان در حال كار سيستم Time up به مجموع مدت زمان كار و مدت خرابي Time Down يا Fail كه در واقع سابقه كار سيستم مذكور مي‌باشد.

[h=1]پايانه يا : RTU (Remote Terminal Unit )[/h] پايانه به عنوان يكي از عناصر مهم سيستم اسكادا در كنترل سيستم قدرت، وظيفه جمع‌آوري اطلاعات از نيروگاهها و پستهاي شبكه برق و همچنين كار هدايت و كنترل آنها را برعهده دارد. پايانه از يك طرف بعنوان يك سيستم فرمانپذير در مقابل مركز عمل مي‌كند و از طرف ديگر وظيفه جمع‌آوري اطلاعات از محيط ايستگاه را برعهده دارد. بدين ترتيب پايانه بعنوان يك محيط مياني براي عبور اطلاعات بين دو قطب مركز و ايستگاه به حساب مي‌آيد.

4-1- شرح وظايف پايانه

بطور كلي در پايانه دو پروسه عمده قابل تفكيك مي‌باشد:

4-1-1- جمع‌آوري اطلاعات و كنترل DAC

اين بخش از يكسو طبقه HVI و نهايتاً به فيلد (fild) و از طرف ديگر با مركز كنترل ارتباط دارد. در اينجا منظور از اطلاعات بطور كلي، مقادير ، وضعيتها ، آلارمها و … از فيلد و فرامين ارسالي از مركز كنترل مي‌باشد كه بر روي اين اطلاعات كلاً عمليات زير صورت مي‌گيرد:

4-1-1-1- ذخيره داده‌ها

قدم اول در جمع‌آوري و تحليل داده‌ها ذخيره آنها مي‌باشد. اين عمل در مورد فرامين ارسالي از مركز نيز انجام مي‌گيرد.

4-1-1-2- اولويت بندي و ترتيب داده‌ها

اولويت بندي و ترتيب در ارسال، ذخيره و اجراي داده‌ها در پايانه‌ها قابل تنظيم و تغيير است. با تخصيص اين ويژگي، مي‌توان پايانه‌هايي قوي و با ظرفيت متغير داشت كه سازگار با كاربردهاي ويژه همچنين I/O هاي متفاوت باشد.

اولويت بندي داده‌ها، امكان جمع‌آوري اطلاعات را بطور همزمان،هم از سيستم قدرت و هم از مركز كنترل فراهم مي‌كند. اين ساختار با بهره‌گيري از بافرهاي مختلف امكان دريافت حجم زيادي از تغييرات را در كانالهاي I/O فراهم مي‌نمايد. جمع‌آوري اطلاعات مي‌تواند مستقل از تبادلات مركز و پايانه صورت گيرد.

با اين دو روش مي‌توان بسياري از مقاصد اسكادا را در پايانه خلاصه كرد و قدرت عملكرد سيستم اسكادا را بالا برد. از جمله عملكردهاي پيشرفته در پايانه كه با تخصيص ويژگيهاي ذخيره اطلاعات و اولويت بندي اطلاعات مي‌توان به آنها دست يافت:

دريافت مطمئن و دقيق تغيير وضعيتهاي گذرا (مانند عملكرد ري كلوزها و …)
ثبت وقايع با ترتيب زماني تشخيص رخداد حوادث و وقايع با برچسب زماني
(PMR) كه نمونه‌برداري از داده‌ها در هنگام اختلالات به منظور ضبط منحني‌هاي خطا مي‌باشد.
كنترل اتوماتيك نقطه كار گاورنر

با گسترش ذخيره اطلاعات و پردازش آنها، مي‌توان به عملكردهاي پيشرفته‌تري در پايانه دست يافت. از اين نمونه مي‌توان نمايش داده‌ها روي VDU،‌تهيه گزارشات مختلف و چاپ گزارشات را بر شمرد.

4-1-2- ارسال داده‌ها به سطوح بالاتر كنترلي

مفهوم كنترل از راه دور در اسكادا، مستلزم اين امر است كه داده و اطلاعات را از پايانه‌ها به مسافتي دورتر – يعني مركز كنترل – منتقل كنيم. بنابراين «اطلاعات» جزء لاينفك سيستم اسكادا است. در سيستم محلي عمليات و پردازشهاي مربوط به ارسال داده‌ها ، در پايانه صورت مي‌پذيرد كه بعداُ بيشتر توضيح داده خواهد شد.

معمولاً كانالهاي مخابراتي موجود داراي ظرفيت محدودي هستند. با استفاده از قدرت ميكروپروسسور در پايانه‌ها مي‌توان محدوديتهاي ناشي از سيستم مخابراتي را تا حدي جبران نمود كه اين عمل با كاهش بار كانالهاي مخابراتي و همچنين استفاده بهينه از ظرفيت موجود روشهاي زير مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

***** ديجيتالي مقادير اندازه‌گيري شده
انتقال مقادير آنالوگ بعد از ***** «باند مرده» اين عمل براي مژرند صورت مي‌گيرد.
در مواقع تراكم سيگنالها و اولويت بندي در ارسال آنها از روشهاي فوق به منظور آداپته كردن پايانه با كانالها و سيستمهاي مخابراتي موجود استفاده مي‌شود.

4-2- اجزاء تشكيل دهنده پايانه:

به منظور اجراي وظايفي كه در پيش تشريح شد، پايانه بايستي «بخشهايي» را در برداشته باشد. اين مدولها شامل انواع بردهاي سخت‌افزاري (هوشمند و غير هوشمند) و نرم‌افزارهاي مختلف كاربردي مي‌باشند. كه با هم وظايف پايانه را به انجام مي‌رسانند. اين مدول‌ها بطور كلي شامل موارد زير هستند.

4-2-1- مدول ورودي ديجيتال DI

ورودي ديجيتال،‌بعنوان مثال مي‌تواند از باز و بسته شدن يك كنتاكت ناشي شود كه اين باز و بسته شدن‌ها از طريق مدول DI به پايانه منتقل مي‌شوند.هر گونه تغيير وضعيت اين وروديها بايستي به دقت شناسايي شده و با برچسب زماني 10ms ذخيره شوند. تعدادي از وروديها مي‌توانند با كدهاي باينري و يا گري تشكيل يك كلمه ديجيتال را داده و ارسال شوند.

از جمله وظايف مهم مدول DI، عمل «حذف نوسان» وروديهاست . اكثر وروديها داراي نوسان مي‌باشند. پس از اينكه اولين تغيير وضعيت شناسايي شد، تغييرات بعدي تا مدت زمانيكه بعنوان «نوسان» در نظر گرفته مي‌شود، بعنوان تغيير وضعيت واقعي در نظر گرفته نمي‌شود. اين روند مرتباً تكرار شده و در واقع حذف نوسان صورت مي‌پذيرد. اين عمل را مي‌توان انواع *****هاي پسيود اكتيو با تراشه‌هاي «حذف نوسان» به انجام رساند.

همچنين اين مدول بايد بتواند حداقل سه مورد از تغيير وضعيتهاي معتبر هر ورودي را جهت ارسال به مدول اصلي در بافرهاي جداگانه ذخيره نمايد. استفاده از اين بافرها اين امكان را فراهم مي‌كند تا در هنگام بروز حوادثي كه باعث تغيير وضعيتهاي پياپي مي‌شود، همواره تغيير وضعيتهاي پيش آمده در هنگام شروع حادثه، بعلاوه وضعيت فعلي ورودي مربوطه گزارش شود.

بطور كلي مدول ديجيتال از بخشهاي اصلي زير تشكيل شده است:

4-2-1-1- بخش واسط بين مدول اصلي و دنياي خارج كه وظيفه آماده سازي سيگنالهاي ورودي به منظور نمونه‌برداري و ايزولاسيون را بر عهده دارد. در اين بخش وروديها پس از عبور از *****هاي نويز گير، پل‌هاي ديودي يكسو ساز به منظور از بين بردن حساسيت مدار به جهت ولتاژ ورودي آماده نمونه برداري مي‌شد. عمل ايزولاسيون بايستي بطور كامل در اين مدول صورت گيرد كه اين عمل توسط «ايزولاتورهاي نوري» معمولاً با قدرت عايقي 1000 تا 3000 ولت انجام مي‌گيرد.

4-2-1-2- بخش زمانبند كه دو وظيفه مهم زير را انجام مي‌دهد:

الف- توليد پالس ساعت به منظور اندازه‌گيري زمان و استفاده از آن براي زدن برچسب زماني به وروديهاي تغيير وضعيت يافته.

ب – تعيين دوره تناوب لازم براي نمونه برداري اطلاعات ورودي.

4-2-1-3- بخش درگاه ورودي

وروديهاي ديجيتال به گروههاي مختلف تقسيم مي‌شوند و از طريق بافرهاي سه حالته كه هر يك بعنوان يك درگاه ورودي تلقي مي‌شود مورد دستيابي قرار مي‌گيرند.

4-2-2- مدول ورودي آنالوگ AI

وروديهاي آنالوگ از دستگاههايي نظير ترانسديوسر،‌ترانسميتر، ترموكوپل و مي‌تواند توليد شود كه خروجي آنها معمولاً در حد ولت و ميلي آمپر هستند. تكنيك جمع‌آوري اين متغيرهاي آنالوگ در مدول ورودي آنالوگ قرار داده شده است. وظيفه اين مدول نمونه‌گيري از سيگنالهاي أنالوگ،‌تبديل آنها به مقادير ديجيتال، انجام عمل ايزولاسيون و در نهايت بافر كردن آنها مي‌باشد كه توسط مدول اصلي پايانه جمع‌آوري گردند.

وروديهاي آنالوگ از تقويت كننده‌هاي تفاضلي گذشته به گروههاي مختلف تقسيم مي‌شوند و هر گروه از طريق يكسري تراشه‌هاي MUX به تراشه‌ مبدل ADC موجود در برد وصل مي‌شوند. بطور كلي اين مدول شامل بخشهاي زير است:

4-2-2-1- بخش ورودي

ابتدا توسط *****هاي پايين گذر، نويزهاي با فركانس بالا حذف مي‌شوند. سپس بوسيله نرم‌افزار سيستم و با استفاده از تراشة‌هاي MUX عمل انتخاب ورودي‌ها انجام گرفته و وروديها به تقويت كننده تفاضلي و سپس به قسمت ADC متصل مي‌شوند.هر ورودي در يك دوره تناوب ثابت نمونه برداري مي‌شوند و مقادير متناظر ديجيتال آنها محاسبه مي‌شود. سپس با استفاده از تزويج كننده‌هاي نوري،‌عمل ايزولاسيون صورت مي‌گيرد.

4-2-2-2- بخش نمونه برداري

در اين قسمت عمل تبديل سيگنال آنالوگ به ديجيتال توسط ADC صورت مي‌گيرد. به منظور ديجيتايز كردن وروديها آنالوگ روشهاي متفاوتي وجود دارد كه هر يك داراي مشخصات ويژه خود مي‌باشند . بصورت زير:

[TABLE=align: right]

[TR]

[TD]

نوع ADC

[/TD]

[TD]سرعت

[/TD]

[TD]دقت

[/TD]

[TD]امنيت در مقابل نويز

[/TD]

[TD]هزينه

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]VF Counting

[/TD]

[TD]كم

[/TD]

[TD]14 تا 24 بيتي

[/TD]

[TD]خيلي خوب

[/TD]

[TD]متوسط

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]انتگرال گير

[/TD]

[TD]كم

[/TD]

[TD]12 تا 18 بيتي

[/TD]

[TD]خيلي خوب

[/TD]

[TD]كم

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]تقريب متوالي

[/TD]

[TD]متوسط

[/TD]

[TD]10 تا 16 بيتي

[/TD]

[TD]كم

[/TD]

[TD]كم

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]Flash

[/TD]

[TD]خيلي زياد

[/TD]

[TD]4 تا 8 بيتي

[/TD]

[TD]ندارد

[/TD]

[TD]زياد

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

با توجه به اينكه زمان تبديل A/D در رنج ميلي ثانيه كافيست و از طرفي امنيت در مقابل نويز بوسيله شيلد كردن كابينت پايانه و استفاده از تقويت كننده‌ تفاضلي حاصل مي‌گردد. لذا الزامي به استفاده از روشهاي چون انتگرال گيري يا flash نمي‌باشد و مي‌توان از روش ترتيب متوالي نيز استفاده نمود.

4-2-3- مدول خروجي آنالوگ AO

وظيفه مدول خروجي آنالوگ تبديل مقادير ديجيتال صادره از مدول اصلي پايانه به سيگنال آنالوگ و اعمال آنها به محيط خارج است. اين سيگنالها براي تنظيم نقطه كار تجهيزات كنترلي پست و با نيروگاه مي‌توانند بكار روند.

به منظور تبديل مقادير ديجيتال به آنالوگ لازمست كه به تعداد نقاط خروجي از تراشه‌هاي DAC استفاده گردد. از آنجائيكه اين مدول جهت اعمال فرامين كنترلي مورد استفاده قرار مي‌گيرد،‌ لازمست كه كليه تمهيدات سخت افزاري جهت اطلاع از درستي ارسال و اعمال فرامين، همانگونه كه در مدول خروجي ديجيتال ذكر خواهد شد در آن پيش بيني گردد.

4-2-4- مدول خروجي ديجيتال DO

وظيفه مدول خروجي ديجيتال اعمال فرمانهاي صادره از مدول اصلي پايانه به محيط خارج است. عملكرد صحيح اين مدول مستلزم تحريك انتخاب بدون خطا و به موقع يكسري رله مي‌باشد. بنابراين روش طراحي اين مدول بگونه‌اي باشد كه خطاهاي رايج در سيستمهاي كامپيوتري اعم از نرم‌افزاري و سخت‌افزاري به حداقل ممكن برسد. صحت ارسال و انجام فرامين در تمامي مراحل چك مي‌شود و در صورت مشاهده هر گونه ناسازگاري از ادامه فعاليت كنترلي اين مدول جلوگيري به عمل خواهد آمد. بدين جهت اين مدول داراي دو بخش اساسي زير خواهد بود:

سخت افزاري كه فرمانهاي لازم را به رله‌ها اعمال نمايد.
مدارهاي كه سخت افزار فوق را چك و كنترل نمايد تا بدينوسيله نرم افزار از صحت ارسال و انجام فرامين مطلع گردد.
بطور كلي فرايند ارسال و كنترل يك فرمان در DO به قرار زير مي‌باشد: (DO نمونه)
ارسال آدرس براي انتخاب يك گروه از رله‌ها
ارسال داده براي انتخاب يك رله از ميان رله‌هاي يك گروه
چك كردن اطلاعات فوق قبل از تحريك شدن رله‌ها (اطلاعات ارسالي مي‌تواند بر اثر خراب بودن عناصر سخت افزاري نظير قفلها، ديكودرها و مدارهاي منطقي به اشتباه حمل شوند)
چنانچه اطلاعات به درستي ارسال شده باشند فرمان تحريك رله اعمال مي‌گردد و در غير اينصورت فعاليت كنترلي متوقف مي‌شود.
تست مدار جريان به منظور اطمينان از صحت كاركرد رله‌ها

4-2-5- مدول واسطه مخابراتي CIU

وظيفه CIU برقراري ارتباط بين مركز و پايانه مي‌باشد. اين مدول از يك طرف با مودم و از طرف ديگر با مدول اصلي كه ترجمه پيغامها در آن صورت مي‌گيرد، در ارتباط است. اين مدول با برقراري ارتباط با مودم و ارسال و دريافت پيغام‌ها به آن،‌اجازه مي‌دهد كه مدول اصلي از پرداختن به جزئيات مربوط به انتقال پيغامها آزاد شده و بكارهاي مهمتر بپردازد.

4-2-6- مدول اصلي

مدول اصلي پايانه به عنوان مدول تصميم گيرنده و راهبر پايانه ايفاي نقش مي‌كند. در واقع اين مدول از يكسو توسط مدول‌هاي I /O interface يعني AO, AI, DO, DI و … با محيط پروسه در ارتباط است و از سوي ديگر بوسيله مدول واسطه مخابراتي (CIU) با مركز كنترل ارتباط برقرار مي‌نمايد.

همچنين اين مدول بايستي به منظور راهبري صحيح پايانه بر كاركرد صحيح مدولهاي مختلف نظارت نمايد. به اين ترتيب مي‌توان عملكرد مدول اصلي پايانه را در موارد ذيل ذكر كرد:

جمع آوري و پردازش اطلاعات ورودي
اعمال فرمانهاي خروجي
نظارت بر عملكرد صحيح پايانه
تبادل پيام با مركز
امكانات نظارت و كنترل محلي

4-2-7- مدول PCI

به منظور شمارش و ثبت پالسهاي خروجي كنتورهاي پستها و نيروگاهها.

4-3- نرم افزار پايانه

همانطور كه قبلاً توضيح داده شد، مدولها شامل سخت‌افزار و نرم افزار مربوطه مي‌باشند. در واقع كارگردان و راهبر يك پايانه، نرم افزارهاي آن مي‌باشند و بطور كلي مي‌تواند شامل مدولهاي نرم افزاري ذيل باشند:

4-3-1- مدول نرم افزاري DAC

اين مدول براي جمع‌آوري اطلاعات از فيلد و قرار دادن آنها در يك پايگاه داده مي‌باشد و از چندين «روند» تشكيل شده است:

4-3-1-1- DI task

وظيفه اين روند،‌جمع‌آوري اطلاعات ديجيتال و پردازشهاي لازم روي آن مي‌باشد. اين پردازشها مي‌تواند شامل تشخيص بانس و حذف آنها، ***** كردن لرزشها و زدن برچسب زماني براي تغييرات باشد.

4-3-1-2- DO task

اعمال فرامين به كانالهاي خروجي ديجيتال،‌نظارت بر اجراي صحيح فرمان، نگهداري زمان فعال بودن هر خروجي و غير فعال كردن آنها در زمان مورد نظر و … از وظايف اين روند مي‌باشد.

4-3-1-3- AI task

خواندن وروديهاي آنالوگ و پردازشهاي اوليه آن، چك كردن مبدلهاي آنالوگ به ديجيتال در فاصله زماني مشخص، تشخيص تغييرات انجام شده در باند مرده تعريف شده و … وظايف اين روند را در بر مي‌گيرند.

4-3-1-4- AO Task

براي اعمال خروجي‌هاي آنالوگ به فيلد مي‌باشد.

4-3-1-5- PCI Task

خواندن وروديهاي ديجيتال كه به عنوان PCI تعريف شده‌اند و كنترل شمارنده مورد نظر از وظايف اين بخش است.

4-3-2- مدول نرم افزاري TSL

وظيفه اين بخش از نرم افزار با مركز بر اساس پروتكل تعريف شده است. اين نرم افزار پيامهاي مركز را تفسير كرده و پاسخ مناسب را به آنها ارسال مي‌كند. همچنين فرمانهاي مركز را به منظور اجراي آنها، در اختيار بخشهاي ديگر DAC قرار مي‌دهد. در صورت تغيير پروتكل ارتباطي با مركز در پايانه تنها اين مدول نرم افزاري تغيير مي‌كند.

4-3-3- مدول نرم افزاري SPV

وظيفه اين مدول نرم افزاري چك كردن سخت افزار پايانه و «به روز» كردن «پايگاه داده» بر مبناي خطاهاي تشخيص داده شده مي‌باشد. چك كردن RAM , EPROM و … وضعيت اجراي «روند» هاي مختلف مثالهايي از وظايف اين مدول مي‌باشد.

4-3-4- مدول نرم افزاري SUC

اين مدول در زمان راه اندازي پايانه «عمليات اوليه» را انجام مي‌دهد. اين عمليات بطور كلي عبارتند از ايجاد «پايگاه داده» در حافظه RAM بر اساس پيكر بندي ذخيره شده در EPROM، چك كردن بخشهاي مختلف سخت افزار و مقايسه آن با پيكر بندي موجود در «پايگاه داده» و … .

4-3-5- مدول پايگاه داده DBT

بطور كلي،‌پايگاه داده در پايانه، متشكل از تمامي جدولهايي است كه به منظور بازيابي، پيكره بندي و پردازش اطلاعات بكار گرفته مي شود و به عنوان مشترك تمامي پروسسهاي پايانه، مسيري را ايجاد مي‌كند كه بوسيله آن شار اطلاعاتي از فيلد به مركز و برعكس جريان مي‌يابد. «مدير پايگاه داده» يك لايه نرم افزاري است كه از طريق آن راه دستيابي به جدولها ميسر مي‌شود. براي دسترسي به اطلاعات مختلف در اين نرم افزار يكسري «روتين‌هاي دسترسي» طراحي مي‌شوند. اين روتينها بايد امكان دسترسي همزمان چند «روند» به پايگاه داده را فراهم نمايد

**seyed mehdi hoseyni** · 23 خرداد، ۱۳۹۲

-3-6- مدول نرم افزاري «نگهبان»: (Watchdog Timer)

گاهي اوقات ممكن است در اثر بروز خطا در عملكرد يك «روند» پردازشگر مدول اصلي از سرويس دادن به ديگر «روندها» باز بماند. به منظور جلوگيري از اين امر از يك تايمر سخت افزاري استفاده مي‌شود. در حالت كار عادي «سيستم نگهبان» بطور تناوبي به «باز نشانده» كردن اين تايمر مي پردازد.

بنابراين چنانچه خللي در عملكرد طبيعي پايانه پيش بيايد، «سيستم نگهبان» اجرا نخواهد شد و پردازشگر پس از مدتي «بازنشانده» مي‌شود. سپس مجدداً پايانه توسط SUC راه اندازي شده و از ابتدا شروع به كار مي‌كند.

يكي ديگر از وظايف «سيستم نگهبان» نظارت بر ولتاژ تغذيه است ، بدين ترتيب كه:

هنگام شروع به كار پايانه و وصل تغذيه پردازشگر را براي مدت كوتاهي در حالت بازنشانده نگه مي‌دارد تا اينكه ولتاژ به حالت پايدار برسد.
در صورت پايين آمدن ولتاژ از حد معيني پردازشگر را «بازنشانده» مي‌كند.

4-3-7- هسته PTMTK

هسته چند كاره زمان حقيقي از جمله اساسي ترين فاكتورهاي نرم افزار پايانه مي‌باشد كه معمار نرم افزار پايانه بايد بر اساس آن بنا گردد.

4-4- مهندسي اطلاعات در پايانه

بعد از انجام عمليات اينترفيسينگ، تمامي نقاط كنترلي مورد نياز ايستگاه،‌ آماده براي اتصال به كارتهاي مختلف پايانه مي‌باشند. (كارتهاي …. , PCI , AI , DI AO , DO ) نقاط مذكور بايستي براي بخشهاي مختلف پايانه تعريف و كد گذاري مي‌شوند. عمليات كد گذاري و تعريف نقاط، به هر نقطه يك كد نسبت داده مي‌شود و اين كدها براي تمامي بخشهاي مختلف پايانه تعريف و برنامه‌ريزي مي‌شود.

در پايگاه داده نيز محل مربوط به ذخيره داده‌هاي هر نقطه با كدهاي مذكور آدرس دهي و شناخته مي شوند. بنابراين بخشهاي مختلف پايانه در صورت نياز به محل اطلاعات يك نقطه مي‌تواند با رجوع به پايگاه داده‌ها و ارائه كد مربوطه به محل اطلاعات مورد نياز دسترسي يافته و عمليات خواندن و يا نوشتن را انجام دهد. بدين ترتيب پايگاه داده‌ها، نقش يك شاهراه اطلاعاتي را در پايانه بازي مي كند.

4-5- مودم

مودم يكي از تجهيزات جانبي پايانه است كه ارتباط پايانه با مركز از طريق آن انجام مي‌گيرد. تبادل اطلاعات در مودم‌ها بايستي بطور صحيح و بدون خطا صورت پذيرد. به لحاظ ويژگي خوب مدولاسيون FSK در مقابل تاثيرات نويز و اغتشاشات معمولاً از اين نوع مودمها استفاده مي‌گردد ، در نصب مودمها. بايستي ايزولاسيون كامل از خط به منظور جلوگيري از وارد آمدن ولتاژهاي زياد به پايانه و مودم انجام گيرد.

مودمها قادر به ارسال همزمان صوت و داده جهت برقراري ارتباط اپراتور با مركز مي‌باشند. در اين حالت محدوده فركانسي 300 هرتز تا حداقل 1800 مركز به صوت و محدوده فركانس 2100 تا حداكثر 3400 هرتز به انتقال داده‌ها اختصاص مي‌يابد كه اين انتقال داده‌ها در مدهاي سنكرون و آسنكرون قابل انجام است.

4-6- منبع تغذيه

منبع تغذيه پايانه بخش اساسي و حساس در يك پايانه مي‌باشد. بطوريكه عملاً با بروز خطا در منبع تغذيه پايانه از سرويس خارج مي‌شود . پس منبع تغذيه در قابليت اطمينان و دسترس پذيري يك پايانه مستقيماً تاثير مي‌گذارد.

منبع تغذيه از نوع تثبيت شده با ولتاژ ثابت مي‌باشد با ولتاژهاي ورودي 4 8 VDC با رنج 90% تا 110% و VAC 220 با رنج 85% تا 115% مي‌باشد. منبع تغذيه داراي حفاظتهاي مختلف از جمله حفاظت اضافه ولتاژ خروجي، حفاظت در مقابل اتصال كوتاه ورودي، حفاظت در مقابل اضافه ولتاژ ورودي، حفاظت در مقابل ولتاژ معكوس در خروجي، حفاظت اضافه جريان و اضافه دما و … را دارا مي‌باشد.

5 - سيستمهاي ارتباطي و نحوه ارسال اطلاعات

ابتدا بايد گفت كه براي ارسال اطلاعات از راه دور مي‌بايست اين اطلاعات به سيگنال الكتريكي تبديل گردند. اين اطلاعات ممكن است بصورت اصوات انسان يا اعداد و ارقام، تصاوير متحرك، تصاوير ساكن و غيره باشند.

با توجه به اين توضيحات، در سيستم كنترل نظارتي مورد نظر دو نوع ارتباط وجود دارد:

الف- سيستم ارتباطي صدور فرمان از مراكز به مسئول ايستگاه‌ها (ارتباط با انسان).

ب- سيستم ارتباطي ايستگاهها به مركز تله مترينگ (ارتباط ماشين با ماشين)

هر دو گونه ارتباط بين ايستگاه «اصلي» و ايستگاههاي محلي «پايانه» از طريق «رسانه» هاي زير امكان پذير مي‌باشد:

سيستم تلفن عمومي
سيستم مخابرات راديويي
شبكه فيبر نوري
سيستم مخابراتي پي ال سي (PLC)
سيستم شبكه مايكروويو
كابلها
كابل هم محور يا كابل هم مركز
ارتباط ماهواره‌اي

5-1- سيستم تلفن عمومي

سيستم تلفن عمومي يك شبكه مخابراتي دو طرفه مي‌باشد كه از روش اف –اس- كي (FSK) براي ارتباط بين مراكز و كنترل و نقاط كنترل شده با توجه به در دسترس بودن شبكه تلفني در نقاط مختلف به منظور تله متري و اتصال به شبكه كامپيوتري استفاده مي‌شود.

در اين نوع ارتباط، از كابلهاي هادي و متاليك استفاده مي‌شود. براي ارسال اصوات دستگاه تلفن، يك زوج سيم و براي انتقال اطلاعات، دو زوج سيم تلفن ديتا بسته به سيستم تله متري بكار گرفته مي‌شود. از مزاياي اين سيستم مي‌توان به هزينه كم و كارايي زياد آن اشاره نمود و معايب اين سيستم عبارتند از:

اختصاصي نبودن شبكه ارتباطي
عدم وجود شبكه تلفن در نقاط پراكنده
محدوديت دستيابي به شبكه مشتركين در مواقع اضطراري
سيستم با درجه ايمني پايين.

5-2- سيستمهاي مخابراتي راديويي

در سيستمهاي مخابراتي راديوي اوليه، از روش يك طرفه استفاده مي‌شود. بعدها فركانسهايي در باند يو . اچ .اف (UHF) به منظور برقراري ارتباط دو طرفه بكار گرفته شد. البته اين محدوده فركانسي براي انجام اتوماسيون در شبكه توزيع بزرگ مناسب مي‌باشد. در اين روش اطلاعات يا اصوات روي موج راديويي سوار شده و پس از مدوله به مركز ارسال مي‌شودن ودر مركز پس از آشكار سازي مجدداً به حالت اوليه بر ميگردد و عمل عكس انجام مي‌شود. بعضي اوقات براي ارسال اطلاعات دو فركانس مختلف بكار مي‌رود. در اين صورت سيستم، بصورت دوبلكس عمل مي‌نمايد.

فركانس گيرنده با مركز يكسان است. در بعضي موارد از يك باند راديويي و تقسيم آن براي ارسال اصوات و اطلاعات از يك راديو استفاده مي‌شود. هزينه نصب و تعمير و قابليت اطمينان (كارايي و درصد خط) و ضريب سيگنال به نويز، در دسترس بودن ايستگاه و پهناي باند سيستم از معيارهاي مهم و موثر در انتخاب كانال راديويي مي‌باشد.

مزاياي اين سيستم عبارتند از:

مستقل بودن از شبكه‌هاي برق
داشتن سرعت بالا در مقايسه با سيستم تلفن و PLC
متاثر نبودن در مقابل نويز
استفاده انحصاري در صنعت برق.

معايب اصلي سيستم راديويي عبارت است از:

محدوديت انتشارات به خط مستقيم و احتمال مسدود شدن مسير انتشار يا پراكندگي امواج
طيف فركانسي محدود
نياز به نصب فرستنده‌هاي متعدد جهت پوشش كامل مناطق
تعيين فاصله فركانسي حداقل ما بين كانالها .

5-3- شبكه مخابراتي فيبر نوري

استفاده از فيبر نوري به منظور ارسال و دريافت علائم از سال 1970 متداول گشته است كه با استفاده از انتشار امواج نوري در محيط الياف نوري انجام مي‌شود. كابل نوري شامل يك كابل شيشه‌اي معين مي‌باشد (رشته نازكي از مواد شيشه مانند) كه سيگنالهاي نوري مي‌توانند از طريق چنين كابلي به سادگي انتقال داده شوند بطوريكه اثرات نويز الكتريكي روي انتقال بطور كامل حذف مي‌شود و مي‌توان گفت كه فيبرهاي نوري اساساً در برابر اختلالات الكترومغناطيسي ايمن هستند.

فيبرهاي نوري از انواع خاصي شيشه و پلاستيك ساخته شده و به نحوي طراحي مي‌گردند كه با برخورد يك پرتو نوري به ابتداي آنها، در سطوح داخلي منعكس شده و طول فيبر نوري را طي مي‌كند. فيبرهاي نوري گران قيمت نبوده و نيز سبك وزن هستند و اغلب صدها رشته از آنها در يك كابل جاي مي‌گيرد.

در مخابرات نوري از مجموعه:

الف – منبع نوراني (ديود نوراني يا ديود ليزري) به عنوان فرستنده

ب - فيبر نوري بعنوان مسير انتقال

ج- آشكار سازي نوري (ديود نوع اي.دي.پي (ADP) و ديود پي.آي.ان (PIN) ) بعنوان گيرنده استفاده مي‌شود.

فرستنده در انتهاي ارسال، پالسهاي الكتريكي را به پالسهاي نوري تبديل مي‌كند. اين پالسهاي نوري از طريق كابل فيبر نوري منتقل مي‌شوند. در انتهاي محل گيرنده سيگنالهاي نوري به سيگنالهاي الكتريكي تبديل مي شوند. يعني كابل فيبر نوري همانند سيستمهاي مخابراتي ديگر از 3 بخش اساسي فرستنده، گيرنده و كانال ارسال تشكيل شده است.

فرستنده سيگنال ورودي را به جريان مي‌اندازد تا سيگنال ارسالي مناسب با مشخصات خط ارسالي توليد كند. توليد سيگنال براي ارسال تقريباً همواره مدولاسيون را در بر دارد و ممكن است شامل كد گذاري نيز باشد. كانال ارسال وسيله‌اي است كه پلي ميان مبدأ و مقصد به وجود مي‌آورد. اين پل مقداري تلفات يا تضعيف را بدنبال دارد. بنابراين قدرت سيگنال با افزايش فاصله كاهش مي‌يابد.

گيرنده روي سيگنال خروجي از كانال ارسال عمل مي‌كند تا آن را در مقصد به مبدل برساند. عمليات گيرنده شامل تقويت، جهت جبران تلفات انتقال و دي‌ مدولاسيون براي معكوس كردن پردازش سيگنالي انجام شده در فرستنده مي‌باشد.

در روش انتقال پرتوهاي نوري در طول فيبرهاي نوري يك پرتو نوري، مانند ليزر را مي‌توان به نحوي تلفيق (مدوله) نمود كه اطلاعات ديگري را نيز حمل كند. نور نوعي تشعشع الكترومغناطيسي است و نسبت به انواع تشعشعات ديگر (مانند امواج راديويي) كه در ارسال اطلاعات مورد استفاده قرار مي‌گيرند. فركانس بالاتري در طيف الكترومغناطيسي دارد. بنابراين يك كابل فيبر نوري مي‌تواند اطلاعات بسيار بيشتري نسبت به ابزارهاي مخابره اطلاعاتي ديگر منتقل نمايد.

از مزاياي اصلي استفاده از فيبر نوري مي‌توان به موارد زير اشاره نمود:

متاثر نبودن در مقابل نويز
انتقال سريع اطلاعات
انتقال اطلاعات با قابليت اطمينان زياد
ايزولاسيون الكتريكي

[h=2]معايب استفاده از فيبر نوري[/h] بكارگيري شبكه فيبر نوري و هماهنگ كردن آن با شبكه‌هاي ديگر نياز به تجهيزات واسطه پيچيده دارد كه قيمت تمام شده را افزايش مي‌دهد.

5-4- سيستم مخابراتي پي .ال.سي (PLC)

استفاده از خطوط انتقال فشار قوي براي انتقال علائم كاربر PLC ناميده مي‌شود كه از سال 1921 در صنايع برق استفاده مي‌شود. محدوده فركانسي PLC از 30 الي 500 كيلوهرتز مي‌باشد كه با توجه به مسائل فني اين محدوده انتخاب شدها ست. محدوده فركانسي PLC با توجه به نياز سازمانهاي مختلف در يك كشور متفاوت مي‌باشد. بطور مثال محدوده فركانسي آن در ايران 40 الي 400 كيلوهرتز مي‌باشد. از كانال مخابراتي PLC به منظور ارتباط تلفني، حفاظت تله متري و نظارت استفاده مي‌شود.

براي انجام مانورهاي عملياتي در شبكه‌هاي فشار قوي بالاي 63 KV از PLC‌هاي اشاره شده استفاده مي‌گردد. همچنين به منظور اعمال مديريت بار بر روي خطوط با ولتاژهاي پايين‌تر مي‌بايد از سيستمهاي PLC توزيع استفاده شود. در اين سيستم انتقال اطلاعات و اصوات از طريق خطوط فشار قوي انجام مي‌گيرد و اين نوع ارتباط براي شركت‌هاي برق و راه آهن برقي كه خطوط فشار قوي در اختيار دارند مقرون به صرفه است.

در سيستم PLC مسئله محدوديت فركانس وجود ندارد ولي در سيستم‌هاي راديوئي و مايكروويو به دليل تداخل فركانس محدوديت وجود داشته و مي‌بايست كانالهاي مشخصي را از شركت مخابرات اجاره كرد.

استفاده از سيستم PLC بر روي خطوط توزيع و انتقال، متفاوت بوده و بعلت شرايط خاص شبكه‌هاي توزيع استفاده از خطوط توزيع بعنوان محيط انتقال فعلاً با سرعتهاي انتقال اطلاعات پايين عملي شده است. بهينه سازي اين سيستم هنوز در مراكز تحقيقاتي دنيا تحت مطالعه مي‌باشد.

**seyed mehdi hoseyni** · 23 خرداد، ۱۳۹۲

مزاياي سيستم مخابراتي PLC

سيستم مخابرات مستقل وسريع در اختيار مراكز كنترل و ديسپاچينگ
سرعت زياد در انتقال فرامين به منظور رفع خطا
تبادل اطلاعات دائمي با به منظور نظارت بر عملكرد و كنترل مفيد.

[h=2]معايب اين سيستم عبارت است از[/h]

بكار گيري انحصاري در سيستم خطوط فشار قوي
حضور نويزهاي تصادفي و ايمپالس
مشكلات در انتخاب فركانس
نياز به تقويت كننده
نياز به سيستم حفاظتي اختصاصي به منظور جلوگيري از اثرات مخرب ولتاژهاي ناخواسته در شبكه‌هاي ولتاژ بالا
عدم فراگير شدن در شبكه‌هاي توزيع (ولتاژ‌هاي پايين تر از 63 kv).

5-5- سيستم شبكه مايكروويو

[h=2]طيف مايكروويو:[/h] امواجي هستند كه گسترده فركانس آنها از حدود 300 مگاهرتز (MHZ) تا 1000 (GHZ) گيگا هرتز است. در بيشتر كاربردهاي تكنولوژي مايكروويو از فركانس‌هاي 1 تا 40 گيگاهرتز (GHZ) استفاده مي‌شود.

حد پائيني ناحيه مايكروويو، ناحيه فركانس‌هاي راديو و تلويزيون همجوار است. در حالي كه حد بالائي آن مجاور طيف‌هاي گرما و نور مرئي است.در نتيجه مهندسان مايكروويو اغلب از مفاهيم و روشهاي مربوط به اين دو مقوله شناخته شده استفاده مي‌كنند. قابليت تمركز امواج راديويي تابعي از اندازه آنتن و طول موج مورد نظر است.

براي آنتني با اندازه ثابت، اين قابليت تمركز با كاهش طول موج مورد نظر است. براي آنتني با اندازه ثابت ، اين قابليت تمركز با كاهش طول موج افزايش مي‌يابد مثلاً پهناي يك پرتو راديويي از يك آنتن سهمي به قطر 1 متر در يك گيگاهرتز حدود 50 درجه است. در حالي كه در ده گيگاهرتز تنها 5 درجه است. براي برقراي يك ارتباط خوب بين دو نقطه سيگنال بايد دقيقاً متمركز و سپس به سوي آنتن گيرنده هدف گيري شود. چون فركانس‌هاي مايكروويو اين قابليت را دارند براي ارتباط نقطه به نقطه بي سيم ايده‌آل ترند.

مخابرات نقطه به نقطه در فركانس‌هاي مايكروويو به اين صورت است كه از چندين دستگاه تكرار كننده مايكروويو به با فواصل معيني در مسير خط ديد يكديگر قرار گرفته باشند استفاده مي‌شود.

ايستگاه تكرار كننده سيگنال مايكروويو را با يك آنتن مي‌گيرد و پس از عبور تقويت كننده آن را از طريق يك آنتن ديگر به دستگاه تكرار كننده بعدي مي‌فرستند. فاصله بين اين ايستگاهها معمولاً 25 تا 75 مايل است. با مرتبط ساختن چند ايستگاه از اين نوع مي‌توان يك سيگنال را به جاهاي مختلف منتقل كرد. (حتي با تركيبي از ماهواره و ارتباط نقطه به نقطه مايكروويو مي‌توان به برقراري ارتباط بين قاره‌ها دست يافت).

طيف مايكروويو باند وسيعي از فركانس‌ها را در بر مي‌گيرد كه از آن در انتقال اطلاعات به خوبي استفاده مي‌شود بنابر نظريه مخابرات مقدار اطلاعاتي كه مي‌توان انتقال داد مستقيماً با پهناي باند موجود متناسب است.

بنابراين طيف مايكروويو نسبت به باندهاي راديويي و تلويزيوني، كانال‌هاي مخابراتي بيشتري را مي‌تواند در خود جاي دهد. با نياز فزاينده به انتقال اطلاعات، مخابرات مايكروويو نيز در جامعه ما هر روز رواج بيشتري مي‌يابد.

5-6 - ارتباط ماهواره‌اي

ماهواره‌هاي ارتباطي قابليت كار با حجمهاي بسيار بالايي از اطلاعات را دارند. اين ماهواره‌ها كه ابتدا براي سيگنالهاي تلفن و تلويزيون مورد استفاده قرار مي‌گرفته است، براي مخابره داده‌هاي كامپيوتري با سرعت بالا نيز قابل استفاده مي‌باشد. دو عامل موثر در بكارگيري ماهواره‌ها براي كامپيوترها تاخير زماني و مسائل امنيتي است.

[h=2]توضيح و نتيجه:[/h] همانگونه كه پيش از اين بيان شد، اطلاعات مخابره شده بين مركز كنترل و پايانه‌هاي اطلاعاتي، ديجيتالي است. اين مجموعه اطلاعات در ابتدا با يك تكنيك مدولاسيون ديجيتال ماهيت آنالوگ يافته و سپس يك مدولاسيون آنالوگ روي آنها اعمال شده تا بسهولت ارسال شوند. مدولاسيون ديجيتال عموماً اف.اس.كي FSK مي‌باشد. بدين ترتيب كه براي داده يك، موج سينوسي يك فركانس و براي داده صفر موج سينوسي با فركانس ديگر ارسال مي‌شود.

مثلاً در يك نمونه عملي براي حالت صفر سينوسي با فركانس HZ 3100= 200+ 2900 و براي حالت يك سينوسي با فركانس HZ 2700= 200+ 2500 ارسال مي‌شود. پهناي باند در مدولاسيون FSK بيش از همه به سرعت ارسال (bit – rate) و سپس به فركانسهاي ارسالي در حالات يك و صفر بستگي دارد ولي عموماً از استانداردهاي مطابق جداول زير براي تعيين پهناي باند استفاده مي‌گردد.البته گاهي با تغيير پهناي باند، تعداد كانالهاي ارسالي روي خط را تغيير مي‌دهند.

[TABLE=align: right]

[TR]

[TD]پهناي باند (HZ)

[/TD]

[TD]سرعت ارسال (bps)

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]120

[/TD]

[TD]50

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]240

[/TD]

[TD]100

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]480

[/TD]

[TD]200

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]1200

[/TD]

[TD]600

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]2500

[/TD]

[TD]1200

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

حال براي ارسال اين اطلاعات از محيط‌هاي مختلف مخابراتي نظير PLC ، مايكروويو، كابل زير زميني و جديداً فيبر نوري و … استفاده مي‌شود. از آنجائيكه استفاده از مايكروويو سبب نوعي وابستگي سيستم ديسپاچينگ به ارگاني خارج از وزارت نيرو (وزارت پست و تلگراف) مي‌شد. همچنين استفاده از كابل زير زميني مستلزم مخارج فراوان كندن زمين و مشكلات ناشي از آن خواهد بود. در سيستم‌هاي ديسپاچينگ بيشترين علاقه به استفاده از سيستم مخابراتي PLC است كه كاملاً در اختيار وزارت نيرو نيز مي‌باشد.

با وجود تمام معايب، سيستم مخابراتي PLC با تكنولوژي آنالوگ هنوز يكي از مطلوب‌ترين و مهمترين سيستمهاي مورد نظر در صنعت برق (در ولتاژهاي بالاتر از 63 كيلوولت) مي‌باشد.

ظرفيت ترمينالهاي مخابراتي PLC آنالوگ با بكارگيري دانش مخابرات ديجيتالي و فشرده سازي علائم در حال افزايش مي‌باشد كه مي‌توان سه كانال مخابراتي را در باند فركانسي موجود در PLC آنالوگ ارسال نمود. طبعاً در شرايط فعلي جهت انجام مديريت بار در ولتاژهاي توزيع از سيستمهاي تلفني و راديويي اشاره شده مي‌توان استفاده كرد.

استفاده از فيبر نوري نيز امروزه به تدريج رايج مي‌شود و بالاخص در مواردي كه تخصيص كانال با دشواري روبرو مي‌شود، شبكه فيبر نوري بعلت پهناي باند وسيع مي‌تواند حلال مشكلات گردد. با توجه به توضيحات فوق، نتيجه گرفته مي‌شود كه اصلي‌ترين وسيله ارتباط در سيستم‌هاي ديسپاچينگ PLC است كه در ادامه توضيحاتي در مورد آن خواهد آمد. در ابتدا به مسئله تخصيص كانال و تعداد كانالهاي مجاز در PLC پرداخته و سپس نكات عملي طراحي سيستم PLC مطرح خواهد شد. همانطور كه مي‌دانيم PLC براي ارسال فركانسهاي بالا روي خطوط فشار قوي 50 HZ يا 60 HZ بكار گرفته مي‌شود. در سيستم PLC اطلاعات ارسالي شامل صحبت، سيگنال و حفاظت بصورت (SSB) مدوله شده و در پهناي باند 4 كيلوهرتز ارسال مي‌گردد.

يعني يك كانال PLC، 4 كيلوهرتز خواهد بود. فركانس كاربر نيز در محدوده 40 الي 400 كيلوهرتز قرار دارد. حد پايين فركانس توسط محدوديت‌هاي ناشي از سيستم كوپلينگ تعيين شده و حد بالاي فركانس توسط محدوديت ناشي از تضعيف خط انتقال مشخص مي‌گردد زيرا با افزايش فركانس PLC، تضعيف خط انتقال نيز افزايش مي‌يابد. البته محدوده فركانس قابل استفاده در يك كشور خاص علاوه بر موارد فوق ممكن است به منظور عدم تداخل با فركانسهاي «ناوبري» محدودتر شود.

5-7- روشهاي مختلف انتقال اطلاعات از پايانه‌ها به مراكز كنترل:

تبادل اطلاعات مابين پايانه‌هاي دور دست و مراكز كنترل، با توجه به ميزان هوشمندي پايانه‌ها به روشهاي مختلفي صورت مي‌گيرد كه در اينجا به بررسي اين روشها پرداخته و خصوصيات هر يك آورده مي شود.

5-8- «روش پرسشي» و ارسال كليه اطلاعات

در پايانه‌هاي قديمي كه بصورت لاجيكي ساخته شده و فاقد ميكروپروسسور بودند. امكان پردازش اطلاعات در پايانه‌هاي بسيار محدود بود. در اين سيستم‌ها مركز كنترل بصورت دوره‌اي كليه پايانه‌ها را اسكن (Scan) نموده و پايانه‌ها نيز تمام اطلاعات خود را (اعم از ديجيتال و آنالوگ) براي مركز مي‌فرستادند.

البته طبيعي است كه با توجه به سيگنالهاي متفاوت جمع‌آوري اطلاعات آنالوگ و ديجيتال. در هر سيكل كليه اطلاعات فرستاده نمي‌شد ولي اين اطلاعات مستقل از اينكه نسبت به سيكل قبلي تغيير يافته بودند يا خير. براي مركز ارسال مي‌شدند زيرا پايانه توانايي مقايسه اطلاعات جديد و قديم و تشخيص تغيير يا عدم تغيير در آنها را نداشت يا اصطلاحاً غير هوشمند بود. اشكال اساسي اين روش ، در حجم وسيع اطلاعات مبادله شده بين مركز كنترل و پايانه‌ها مي‌باشد كه نياز به سرعت ارسال و پهناي باند زياد در كانال مخابراتي خواهد داشت.

اين روش كه هنوز نيز در بعضي سيستمهاي قديمي كه پايانه‌هاي غير هوشمند دارند بكار مي‌روند.در سيستم‌هايي كه امروزه طراحي مي شوند به ندرت مورد استفاده قرار گيرند.

5-9- روش پرسشي و ارسال اطلاعات تغيير يافته

با بالا رفتن هوشمندي در پايانه‌ها و بكارگيري وسيع ميكروپروسسور كه سبب قابليت انعطاف بالاي پايانه‌ها مي‌گردد. اين امكان وجود دارد كه هر پايانه در مقابل درخواست مركز تنها اطلاعاتيكه تغيير يافته‌اند را باز پس فرستند. عموماً منظور از داده تغيير يافته اطلاع ديجيتال تغيير يافته COS است. اگر چه در تكنولوژي‌هاي بسيار جديد امكان تشخيص تغيير در داده‌هاي آنالوگ (COM) نيز در پايانه‌ها وجود دارد ولي استفاده از اين پايانه‌ها هنوز چندان متداول نمي‌باشد.

از آنجائيكه تغيير در يك داده ديجيتال (قطع وصل بريكر و …) در صورت خرابي يا در صورت عمل كنترل از مركز در پستهاي «بدون اپراتور» و يا بصورت «محلي» در پستهاي با اپراتور روي مي‌‌دهد و اين دو پديده در شبكه برق احتمال وقوع كمي دارند با ارسال اطلاعات تغيير يافته بجاي كليه اطلاعات،‌ حجم اطلاعات ارسالي به مركز به شدت كاهش مي‌يابد.

اطلاعاتي‌كه هم وقت كامپيوتر مركز رااشغال كرده و هم از آن مهمتر پهناي باند كانال مخابراتي لازم را افزايش مي‌دهد. به اين ترتيب اين روش در پاسخ زماني مساوي با روش قبل نياز به كانال مخابراتي با پهناي باند فوق العاده ن

كمتري دارد.

5-10- روش وقفه‌اي

در اين روش كه روش بسيار جديدي است پايانه‌ها اين توانائي را دارند كه خود در صورت وقوع تغيير در آنها ارتباط با مركز را آغاز نموده و بمركز فرمان وقفه بدهند. در اين روش سرعت ارسال باز هم مي‌تواند پايين‌تر باشد زيرا ارتباط بين مركز و پايانه تنها در صورت وجود تغيير حالت برقرار مي‌باشد و وقت كانال با سوال مركز در مورد وجود يا عدم وجود تغيير حالت و پاسخ منفي پايانه اشغال نمي‌گردد.

اين روش عليرغم كاهش پهناي باند به طراحي پيچيده‌اي براي قرار دادن پايانه‌ها و مركز در يك شبكه كامپيوتري نياز دارد.

6- پروتكلهاي ارسال اطلاعات (پروتكلهاي ارتباطي يا پروتكلهاي انتقال داده)

اصولاً‌ سيستمهاي كنترل به دو دسته اصلي، سيستم محلي و سيستم كنترل راه دور تقسيم مي‌شوند . در سيستم كنترل راه دور خلاف سيستم كنترل محلي، ارتباط اجزاء سيستم توسط لينك مخابراتي صورت مي‌گيرد.

اين ارتباط تحت شرايط محيطي نويز و محدوديت پهناي باند صورت مي‌گيرد. بنابراين با توجه به حجم كل تبادل اطلاعات و زمان لازم براي انتقال مي‌بايست بين دو پارامتر سرعت انتقال و انتقال مطمئن اطلاعات بهترين شرايط را يافت. با انتخاب يك پروتكل مناسب مي‌توان به اهداف فوق نائل آمد.

پروتكل در اصل كلمه به معني پيوند نامه يا مقوله نامه است. اما در اينجا به مجموعه قواعد با استانداردهايي اطلاق مي‌شود كه براي برقراري ارتباط بين كامپيوترها سيستمها و تبادل اطلاعات با كمترين اشتباه طراحي و تنظيم شده‌اند. براي تعريف پروتكل ارتباطي مي‌توان گفت كه مبادله اطلاعات بين مركز و پايانه ها طبق دستورات و ضوابط خاصي صورت مي‌گيرد كه از آن با عنوان پروتكل ارتباطي ياد مي‌گردد.

پروتكل مجموعه دستورها و قواعدي است كه تمامي جزئيات لازم براي برقراري يك ارتباط مطمئن و كارآمد. بين پايانه و مركز را مشخص مي‌سازد بطور مثال موضوعاتي مانند نوع برقراري ارتباط، انواع اطلاعات مورد نياز، امنيت انتقال وضعيت و چهارچوب پيغامها از جمله مواردي هستند كه بايد در پروتكل به صورت واضح معين و مشخص شده باشند.

چنانكه پيش از اين آورده شد، اطلاعات مخابره شده از مركز به پايانه و بالعكس چه ماهيتاً ديجيتال باشد و چه بوسيله A/D ديجيتال شده باشند. در نهايت مجموعه‌اي از بيتهاي باينري صفر و يك خواهند بود. اين اطلاعات ديجيتال با مدولاسيون هاي مناسب و از طريق كانالهاي مخابراتي ارسال مي‌شود.

در اين قسمت به پروتكل ارسال اين اطلاعات و ويژگيهاي آن پرداخته مي‌شود. در ابتدا ذكر اين نكته لازم است كه هنوز يك پروتكل استاندارد در سيستم هاي ديسپاچينگ متداول نشده است و آنچه در اينجا بررسي مي‌شود قسمت تقريباً‌ مشترك اين سيستمها و بصورت كلي مي‌باشد.

ارسال اطلاعات از مركز به پايانه و بالعكس مي‌تواند به دو صورت Full-duplex,Half-duplex صورت گيرد.

چنانچه امكان ارسال اطلاعات همزمان بين مركز و پايانه وجود داشته باشد ارتباط را Full-duplex گويند و اگر اين اطلاعات هر لحظه تنها بتواند از يكطرف صورت گيرد ارتباط را Half-duplex نامند. در هر دو روش فوق مدولاتور و دمدولاتور در هر دو طرف خط مخابراتي موجود بوده كه اصطلاحاً آنها را مدم مي‌گويند.

در سيستم هاي اسكادا اگر چه غالباً‌ كانال مخابراتي بصورت Full-duplex تخصيص مي‌يابد ولي عموماً‌پروتكل ارسال اطلاعات Half-duplex است. براي ارسال اطلاعات از طريق كانال مخابراتي دو نوع سنكرون و آسنكرون موجود است. در مدم نوع آسنكرون بمنظور آنكه گيرنده اطلاعات را تقريباً‌ با همان سرعت يكه فرستنده ارسال مي‌نمايد و در زمان مناسب دريافت نمايد از دو مبناي زمان متفاوت در دو طرف استفاده مي‌گردد.

بدليل تفاوت اجتناب ناپذيري كه در فركانس اسيلاتورهاي موجود در طرفين كانال وجود دارد اطلاعات فرستاده شده با اين روش بايد تقسيم به بلوك‌هاي كوچك كه هر يك داراي بيتهاي سنكرون كننده خود هستند فرستاده شوند تا مرتباً‌ گيرنده بتواند خود را با فرستنده سنكرون نمايد. معمولاً‌ سرعت مدهايي كه با روش آسنكرون كار مي‌كنند تا حدود 1800 بيت در ثانيه محدود مي‌شود.

اين روش ارسال در مواردي كه اطلاعات بصورت پيامهاي كوتاهي باشند بسيار مفيد است چرا كه در عمل سنكرونيزاسيون فرستنده و گيرنده بسرعت انجام مي‌شود.

در مدم نوع سنكرون، فرستنده سيگنال سنكرون كننده را نيز همراه اطلاعات ارسال مي‌دارد و بدين ترتيب گيرنده بطور دقيق با آن سنكرون مي‌شود. اين روش امكان ارسال پيامهاي طولاني و با سرعت بالا را بدون خطر از سنكرون خارجي شدن گيرنده مي‌دهد اما در عوض براي سنكرون شدن فرستنده و گيرنده در آغاز پيام، زمان بيشتري لازم است. مدهايي كه بصورت سنكرون كار مي‌كنند با سرعتهاي بين 2400 بيت در ثانيه تا يك مگابيت در ثانيه موجود مي‌باشند.

در سيستمهاي اسكادا با توجه به نياز و همچنين مشخصات كانال مخابراتي مي‌توان از هر يك از دو نوع بالا استفاده نمود. انتقال پيام بين مركز و پايانه راه دور معمولاً‌ بصورت تي.دي.ام TDM و با استفاده از ارسال سريال اطلاعات صورت مي‌گيرد.

اين پيامها بايستي داراي امنيت و انعطاف پذيري بوده و سخت افزار و نرم افزاري كه در طرفين براي ارسال و دريافت آنها لازم است حتي الامكان ساده باشد.

امنيت عبارتست از قابليت كشف خطاهاي ايجاد شده از پيام كه بوسيله نويز كانال مخابراتي توليد مي‌شوند. انعطاف پذيري قابليت ارسال انواع مختلفي از پيامها (چه از نظر طول و چه از نظر نوع) در صورت درخواست مركز مي‌باشد.

**seyed mehdi hoseyni** · 23 خرداد، ۱۳۹۲

- طراحي يك مركز SCADA:

براي طراحي يك سيستم SCADA بايد موارد ذيل مورد نظر قرار بگيرند:

آمادگي ايستگاه‌ها جهت نصب سيستم
لينك مخابراتي مركز و پايانه‌ها
ظرفيت نقاط پردازش سيستم.

1- آمادگي ايستگاه جهت نصب سيستم

در ايستگاه‌ها جهت جمع آوري اطلاعات نقاط و اعمال كنترل بر آنها، يكسري تجهيزات مورد نياز مي‌باشد كه بايستي توسط پيمانكار سازندة پست، طراحي و اجرا شوند. براي اين منظور بايد از تمامي PT , CT يا C.V.T‌هاي نصب شده در ليست و نيز رله‌هاي حفاظتي كه به بريكرهاي فرمان مي‌دهند و نيز از كنتاكت‌هاي كمكي تمامي كليدهاي پست، سيم بندي مناسب انجام شده و اين سيم‌بندي، بصورت‌هاي مناسب دسته‌بندي شده و در كابينت مخصوص‌شان (تابلوي مارشالينك راك (Marshaling Rack بر روي ترمينالهايي، نصب و متصل شوند.

به عبارت ديگر اين آمادگي در ايستگاه‌ها وجود داشته باشد كه نيازي به انجام وايرينگ در طرف فيلد نباشد و فقط خروجي پايانه‌ها،‌به ترمينالهاي موجود در كابينت‌ مارشالينگ راك متصل شوند. در هر پست ، نصب RTU (پايانه) ، تابلوي (High Voltage Interpossing) HVI و نصب باطري شارژر و باطريها و انجام سيم‌بندي از RTU تا تابلوي مارشالينگ راك; بر عهدة پيمانكار سيستم اسكادا مي‌باشد.

2- لينك مخابراتي مركز و پايانه‌ها

اين لينك مي‌تواند به يكي از روشهاي ذيل باشد:

خط اختصاصي (Leased Line)
راديويي
مايكروويو
PLC
فيبر نوري

از بين اين روشها، فيبر نوري و مايكروويو،‌از بهترين آنها مي‌باشد ولي به دليل هزينة بالاي آنها كمتر مورد استفاده قرار مي‌گيرند. در حال حاضر مراكز RDC تهران، از روشهاي خطوط اختصاصي يا PLC استفاده مي‌شود. نصب اين لينك مخابراتي،‌بر عهدة كارفرماي سيستم اسكادا مي‌باشد.

3- ظرفيت نقاط پردازش سيستم

برآورد و محاسبة تعداد نقاط تحت كنترل سيستم، از مهمترين و حساس‌ترين مراحل طراحي يك سيستم ديسپاچينگ و اسكادا مي‌باشد. اين نقاط، شامل اطلاعات ذيل مي‌باشند:

1- نقاط كنترلي Commands) يا (Digital Outputs

2- وضعيت‌هاي كليدها Indications) يا (Digital Inputs

3- مقادير اندازه‌گيري Measurands) يا (Digital Inputs

4- آلارم‌هاي پست‌ها Alarms) يا (Digital Inputs

استاندارد وزارت نيرو جهت محاسبة اين نقاط، در ضميمه ارائه شده است.

محاسبة تعداد نقاط I/O يك ايستگاه نمونه:

:Digital Input (DI) (الف

بريكرهاي 63 kv به بالا ……… 2 حالت.
بريكرهاي 20 kv ……… 3 حالت.

(Open / Close , in or out)

سيكسيونر‌ها ………… 2 حالت
ترانس‌هاي قدرت ……… 6 حالت.

[h=5]Master / Slave , Parallel / Indipendent . Auto / Manual[/h]

Common (براي هر Bay، يك حالت و براي هر كارت 16 تايي يك سيم مشترك در نظر گرفته مي‌شود).
Tap ترانس (اگر ديجيتال باشد) ……… 5 حالت.
Local / Remote كل ايستگاه ……… 2 حالت
آلارم‌ها (آلارم خط 63 kv ……… 2 تا و آلارم فيدر 20 kv ……… 2 تا و

آلارم هر ترانس ……… 8 تا و آلارم فيدر خازني ……… 2 تا و

آلارم باس كوپلر ……… 2 تا و آلارم باس سكشن ……… 2 تا و

آلارم كلي براي هر خط 63 تا 20 ……… 1 تا و

آلارم عمومي ايستگاه‌ها ……… 10 تا.

:Digital Output (DO) (ب

بريكرها ……… 2 حالت
هر ترانس ……… 8 حالت

[h=5]Master / Slave , Parallel / Indipendent . Auto / Manual , Raise / Lower[/h]

Common (سيم مشترك) ……… 1 تا.

:Analog Input (AI) (ج

خطوط 63 kv … …… XXX MVA

XXX A

XXX KV

خطوط 230 kv … …… XXX MVAR

XXX MW

XXX KV

فيدرهاي 20 kv … …… XXX.X A
ترانس‌هاي 63/20 kv : XX.X MW

XX.X MVAR

XX Tap

X.XX PF

باس سكشن‌ها و باس كوپلرها: XXX MW

XXX MVAR

باس بارها: XX.X KV

:Analog Dutput (AD) (د

بجاي AO، معمولاً از Set Point (براي Set كردن مقادير يك نقطه در يك مقدار مشخص) استفاده مي‌شود و براي هر ترانس 1 حالت مي‌باشد.

حال با توجه به نكات ذكر شده، به محاسبة تعداد نقاط I / O يك ايستگاه نمونه (ايستگاه بوشهر) مي پردازيم:

نقشة شمارة A-1، دياگرام تك خطي SLD ايستگاه بوشهر را نشان مي‌دهد كه توسط پيمانكار سازندة پست تهيه شده است. اين نقشه توسط پيمانكار سيستم اسكادا، به صورت نقشه شماره A-2 ترسيم مي شود. كه در اين نقشه، كلية‌ المانهاي اضافي، حذف شده و كليدهاي كنترلي و نقاطي كه بايد در مقادير آنها در مركز، دريافت شوند، مشخص شده‌اند. به اين نقشه‌«نقشه ديسپاچينگي» گفته مي‌شود كه فقط شامل اطلاعات ديسپاچينگي پست مذكور مي‌باشد.

تا 312 = 294 + 18 Common تا DI :

(18 ) + Tap (15)+ ترانس‌ها (184) + كليدها

24 + ترانس‌ها 26 + خط ها) آلارم‌ها + Local / Remote (2)

10) + Common ( ) آلارم كلي پست + 2 باس سكشن

تا 74 + 5 Common = 79 تا : DO

3 X 8) =24) ) ترانس‌ها + (25 X 2 =50) بريكرها

Common ( )

توجه:

فرض مي‌كنيم كه كارتهاي Do , DI قابليت 16 نقطه و كارت AI قابليت 32 نقطه را داشته باشد.

تا 32 + 1 Common = 33 تا AI:

(5) + باس بارها (13 x 2= 26) خطوط

(2) + 1 Common باس سكشن (3 x 3= 9) + ترانس‌ها

3 تا (هر ترانس ،‌يك عدد ) Set Point:

توجه: براي توسعة آيندة پست، معمولاً % 25 به اعداد فوق ، اضافه مي‌شود، لذا داريم:

تا DI : 390

تا تعداد كارتهاي DI مورد نياز

تا DO : 99

تا تعداد كارتهاي DO مورد نياز

تا AI : 41

تا تعداد كارتهاي AI مورد نياز

مجموع نقاط : 532 نقطه

لذا RTU انتخابي براي ايستگاه بوشهر، بايد قابليت پردازش 532 نقطه را داشته باشد. فرض كنيم 20 ايستگاه قرار باشد به مركز كنترل، متصل شوند. بنابراين سرورها و ديتابيس‌ها و نرم‌افزار نصب شده در مركز كنترل، بايستي طوري طراحي و انتخاب شوند كه قابليت ساپورت تمامي نقاط اين ايستگاهها را داشته باشند.

**seyed mehdi hoseyni** · 23 خرداد، ۱۳۹۲

فصل دوم

1- ساختار سخت‌افزاري مركز ديسپاچينگ

مركز ديسپاچينگ متشكل از سخت‌افزار و نرم‌افزار مناسب جهت جمع‌اوري اطلاعات RTUها پردازش مناسب آنها و ارسال فرامين به RTU ها مي‌باشد سخت افزار مركز ديسپاچينگ شامل تجهيزات ذيل مي‌باشد:

1-1 - كامپيوتر و پرينتر

در مركز ديسپاچينگ يك كامپيوتر بعنوان Master 1 و يك كامپيوتر بعنوان Standby ويا Master 2 مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اگر به هر دليلي كامپيوتر Master 1 از كار بيافتد، بلافاصله كامپيوتر Master 2 جايگزين آن مي‌شود و قفه‌اي در كار نرم‌افزار ايجاد نمي‌شود هر دو كامپيوتر Master از طريق شبكه به يكديگر متصل هستند. كامپيوترهاي در نظر گرفته شده براي Master از نوع كامپيوتر صنعتي Industrial Computer مي‌باشند.

دو كامپيوتر ديگر نيز بعنوان workstation در نظر گرفته شده‌اند كه واسط گرافيكي GUI روي آنها نصب مي‌شود از طريق هر دو Workstation مي‌توان به منوي اصلي نرم‌افزار مركز دسترسي پيدا كرد و تغييرات لازم را ايجاد نمود. توليد و يا تغيير تصاوير گرافيكي فقط از طريق Workstation ها امكان پذير است.

كامپيوترهاي Workstation نيز از طريق شبكه به كامپيوترهاي Master متصل هستند. پرينترهای لازم نيز به كامپيوترهاي Master متصل مي‌باشند پرينتر متصل به كامپيوتر فعال Master 2 , Master 1 ليست حوادث را چاپ مي‌كند، تعدادی پرينتر رنگي به تعداد مورد نیاز نيز به Workstation ها متصل است و امكان پرينت رنگي از تصاوير گرافيكي فراهم مي‌باشد.

1-2- تجهيزات مخابراتي

اطلاعات ارسالي يا دريافتي از طرف RTU از طريق خط مخابراتي و PLC يا مركز ديسپاچينگ مبادله مي‌شود. اين اطلاعات ابتدا توسط يك مودم (به ازاي هر RTU تبديل به ارتباط سريال سنكرون شده و سپس توسط كارت CIU ارتباط سنكرون به نحو مناسب به ارتباط سنكرون تبديل مي‌شود.

اطلاعات به صورت سنكرون با كامپيوتر صنعتي PALCO مرتبط شده و از طريق شبكه با كامپيوتر Master مبادله مي‌شود پروتكل ارتباط مركز و RTU پروتكل استاندارد HDLC خواهند بود. تجهيزات مخابراتي كه شامل مودم PLACO,CIU مي‌باشد درون يك كابينت با ابعاد مناسب قرار مي‌گيرند.

جهت ارتباط با مركز بالا دست نيز دو عدد مودم ويك كامپيوتر بعنوان Communication sever مورد استفاده قرار مي‌گيرند مودم های معروف مورد استفاده در ایران اکثرا" ساخت شركت واف و كامپيوتر نيز مشابه كامپيوتر Master خواهد بود.

1-3- UPS

UPS مورد استفاده در مركز ديسپاچينگ از نوع ONLINE و تك فاز مي‌باشد توان UPS مذكوراکثرا" در حدود 5KVA مي‌باشد كه بصورت نمونه برای یک مرکز با تجهیزات لیست شده در زیر محاسبه مي‌شود:

[TABLE=align: right]

[TR]

[TD][/TD]

[TD]تعداد[/TD]

[TD]مصرف واحد(وات)[/TD]

[TD]جمع[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]1- كامپيوترهاي Sever, Workstation[/TD]

[TD]4[/TD]

[TD]2[/TD]

[TD]800[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]2- مونيتور[/TD]

[TD]2[/TD]

[TD]150[/TD]

[TD]300[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]3- مونيتور[/TD]

[TD]2[/TD]

[TD]140[/TD]

[TD]280[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]4- چاپگر EPSON[/TD]

[TD]2[/TD]

[TD]100[/TD]

[TD]200[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]5- چاپگر رنگي [/TD]

[TD]1[/TD]

[TD]12[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]6- مودم bps600 [/TD]

[TD]6[/TD]

[TD]2[/TD]

[TD]12[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]7-مودم bps9600[/TD]

[TD]2[/TD]

[TD]4[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]8-كارت CIU[/TD]

[TD]6[/TD]

[TD]2[/TD]

[TD]12[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]9- كامپيوترهاي PALCO[/TD]

[TD]6[/TD]

[TD]30[/TD]

[TD]180[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]10- روشنايي اضطراري[/TD]

[TD]-[/TD]

[TD]600[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]جمع مصرف (وات)[/TD]

[TD][/TD]

[TD]2400[/TD]

[TD][/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]ضريب قدرت[/TD]

[TD][/TD]

[TD]8/0[/TD]

[TD][/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]جمع مصرف (ولت آمپر)[/TD]

[TD][/TD]

[TD]3000[/TD]

[TD][/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]رزرو توسعه آتي 50%[/TD]

[TD][/TD]

[TD]4500[/TD]

[TD][/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]ظرفيت UPS انتخابي[/TD]

[TD][/TD]

[TD]VA5000[/TD]

[TD][/TD]

[/TR]

[/TABLE]

2 – Computer System

2-1) Open System Architecture

یک نمونه از OSSهای مورد استفاده در مرکز دیسپاچینگ نرم افزار RESY – USSکه بر اساس استانداردهاي بين المللي زير نوشته شده است.

واسطه سيستم عامل و سخت افزار: POSIX. IEEE 1003
شبكه : Ethernet TCP [P.FDD]
ارتباط با پروسه : DIN 19244 IEC 870-5
ارتباط با نرم افزارهاي استاندارد X.11.DDE
طراحي واسطه گرافيكي كاربر، با استفاده از Dynavis – x. Motif

به دليل استفاده از سيستم عامل سازگار با استاندارد POSIX ، امكان استفاده از سخت‌افزارهاي مختلف، بدون تغيير در مدل ديتا و شكلهاي گرافيكي ، مهيا است. همچنين به دنبال استفاده از پروتكلهاي استاندارد، امكان اتصال به سيستم و نرم افزار‌هاي ساخت توليد كنندگان ديگر نيز فراهم است بنابراين مشكلي از نظر گسترش وجود ندارد.

سيستم عامل مورد استفاده در مراكز ديسپاچينگ غالبا" QNX است كه ماهيتاً يك سيستم عامل Multi- user. Realtime Multi-task مي‌باشد. با استفاده از واسط گرافيكي X-11 مي‌توان بصورت Multi – Windowing به سيستم عامل دسترسي داشت.

نرم افزار مركز با استفاده از زبان سطح بالاي C نوشته شده است و هيچگونه نرم افزار نويسي بزبان ماشين صورت نگرفته است. ارتباط بين كامپيوترهاي Workstation , Server‌ها،‌بر اساس استاندارد Ethernet IEEE 802.3 انجام مي‌گيرد و ارتباط با هارد ديسك نيز از طريق يك واسط SCSI امكان پذير است. ارتباط با تجهيزات جانبي مانند پرينتر، ماوس و غيره بر اساس استانداردهاي موجود در كامپيوترهاي PC انجام مي‌پذيرد.

2-2) Distributed Computer Architeecture

مركز ديسپاچينگ متشكل از دو Server بنامهاي (Stand by) Master 2 , Master1 و همچنين دو كامپيوتر بعنوان Workstation است. كامپيوترهاي مذكور از طريق شبكه و با استاندارد Ethernet IEEE 802.3 به يكديگر متصل شده‌اند. كامپيوتر Master بصورت ON-LINE، عهده‌دار كنترل مركز مي‌باشد.

كامپيوتر Master2 نيز داراي تمامي مشخصات نرم افزاري و سخت افزاري كامپيوتر Master1 مي‌باشد و تنها تفاوت آن با كامپيوتر Master1 اينست كه، كنترل مركز را بعهده ندارد. ديتابيس‌هاي هر دو كامپيوتر Master هميشه يكسان هستند و به محض ايجاد اشكال در كامپيوتر Masrer1 ،‌كامپيوتر Master2 كنترل مركز را بعهده مي‌گيرد.

Master2 , Master1 داراي مشخصات عمدة زير هستند:

وضعيت كامپيوتر Master1 در Title منوي اصلي نرم افزار و برنگ سبز و با جملة MC-Double نمايش داده مي‌شود. وضعيت Master2 نيز با همان روش و با جملة SC-Double نمايش داده مي‌شود.
به محض خرابي Master1،‌ بطور اتوماتيك Master2 كنترل مركز را بعهده مي‌گيرد و Master1 را باز نشاني مي كند. همچنين بوسيلة آلارم و چاپ در ليست حوادث، اپراتورها از تغيير وضعيت Server‌ها آگاه مي‌گردند.
هر كامپيوتري كه موقع نصب، زودتر روشن شود بعنوان Server اصلي در نظر گرفته شده و امكان تغيير آن در زمان كاركرد سيستم بصورت On-Line توسط دستور Switche – Over فراهم مي‌باشد.

3- نرم افزار مركز كنترل RESY - USS

3-1- General

نمونه ای ازOSS های مورداستفاده در مرکز کنترل نرم افزار RESY-UUS براي مركز كنترل در نظر گرفته شده است كه يك نرم افزار مدولار، توزيع شده و استاندارد در زمينة SCADA مي‌باشد. نرم افزار مذكور، توانايي كار بصورت يك Workstation تا 11 Workstation و دو كامپيوتر اصلي بصورت Redundant و چند Server، جهت اجراي برنامه‌هاي كاربردي همچون بانك اطلاعاتي، توليدگزارش و … را دارد. مدولهاي مختلف در نرم افزار RESY بصورت Task مي‌باشند و هر كدام اولويتهاي خاص خود را دارند. همچنين امكان برنامه‌نويسي و اضافي بودن Task هاي ديگر به سيستم امكان پذير مي‌باشد.

تغذيه كامپيوترهاي مركز از طريق UPS تامين مي‌شود و امكن قطع برق وجود ندارد اما اگر برق كامپيوترهاي اصلي بطور عمدي ناگهان قطع شود امكان آسيب ديدن سيستم وجود دارد.

در نرم افزار RESY-UUS دو محيط براي كاربران در نظر گرفته شده است:

محيط مهندسي و نگهداري
محيط اپراتوري

ورود به هر محيط نيازمند وارد كردن نام شخص و رمز عبور مي‌باشد و با توجه به اولويت داده شده به افراد، دسترسي به ابزارهاي مختلف برنامه تعريف مي‌شود. در محيط اپراتوري با توجه به اولويت داده شده امكان ارسال فرمان كنترل نيز وجود دارد.

3-2- Data Base

نرم افزار RESY – UUS از يك (Real Time – Data Base) RTDB بهره مي‌برد كه در RAM ماندگار است. افزايش نقاط و يا تغيير نقاط موجود ديتابيس، به راحتي و در حالت Runtime نرم افزار اسكادا، امكان پذير مي‌باشد. نقاط بايك اسم دوازده كاراكتري آدرس مي‌شوند (PV-Name) و هرگونه تغييري در ديتابيس كه توسط مهندس سيستم ايجاد شود،‌بلافاصله در ديسك نيز ذخيره مي‌گردد.

لازم به توضيح كه ديتابيس از هارد به RAM باز مي‌شود و از آن پس ديگر رجوعي به هارد نخواهد شد و تمام تغييرات مهندسي كه در ديتابيس بوجود مي‌آيد ابتدا در RAM منعكس مي شود و سپس در هارد نيز كپي مي‌گردد. اطلاعات ديناميك نيز، هارد در فواصل زماني مشخص ذخيره مي‌گردند.

سيستم RTDB از طريق يك انتيرفيس بنام dbi اجازه دسترسي به ديتا را مي‌دهد. اينترفيس dbi اين امكان را مي‌دهد كه همة برنامه‌هاي اسكادا از طريق يك واسط و يك مدير، به اطلاعات ديتابيس دسترسي يابند تا تعداد اطلاعات در سيستم اسكادا پيش نيايد.

ديتابين سيستم موارد ذيل را پوشش مي‌دهد:

1- براي هر نقطه ديتابيس، مي‌توان پارامترهاي آلارم و حوادث رابه نحو دلخواه ذيل تنظيم كرد:

اينكه چه تغيير وضعيت‌هايي از نقطه‌ (مثلاً Close يا Open در مورد بريكر) داراي آلارم باشند.
اينكه چه تغيير وضعيت‌هايي از نقطه، در ليست حوادث ثبت شوند.
اينكه آلارم اين نقطه در چه گروهي از آلارم اعلام مي‌شود.

2- براي نقاط وضعيتي، حداكثر تا 4 بيت قابل تعريف است كه 16 حالت (وضعيت) را براي يك تجهيز تفكيك مي‌كند و براي مقادير Measurand ، حداكثر 16 بيت قابل تعريف است. هر نقطه ديتابيس، غير از مقداري كه دارد، يك مشخصة ديگري دارد كه اصطلاحاً به آن Status Filed مي‌گوئيم و در بردارندة وضعيت نقطه، از لحاظ نرمال بودن، آلارم دار بودن، داشتن خطاي تله متري Invalid) بودن آن در ديتابيس) و غيره مي‌باشد.

مسائل Scaling يا Conversion و حدود مقادير آنالوگ و Dead Band براحتي در نرم افزار RESY-UUS توسط مهندس سيستم، در ديتابيس تعريف مي‌شود.
تاريخ و زمان وقوع حوادث در ليست حوادث و نيز در ديتابيس تاريخ حوادث ثبت مي‌شود.
امكان جلوگيري از بروز درآمدن اطلاعات يك نقطه، تحت عنوان Deactive كردن آن نقطه، در سيستم RESY – UUS مطرح مي‌شود. انجام اين كار از طريق پنجرة محاوره‌اي كنترل،
امكان پذير است. همچنين جلوگيري از Control و نيز جلوگيري از پردازش آلارم نقطه،‌در همان پنجرة محاوره امكان پذير مي‌باشد. جلوگيري از سيستم Event Log تنها از طريق ديتابيس سيستم مقدور است كه انجام اين كار يا توسط مهندس سيستم مقدور است و يا توسط يك اپراتور با Priviledge بالا.
اطلاعات غير فعال (Non-real time) مثل Point Code و غيره، در سيستم RESY-UUS نيز وجود دارند و در ديتابيس تعريف مي‌شوند و مي‌توانند در صورت لزوم توسط مهندس سيستم تغيير كنند.

ديتابيس سيستم RESY-UUS جهت دسترسي به اطلاعات از يك سري پنجره‌هاي محاوره‌اي بهره مي‌گيرد كه اين پنجره‌ها طبق دستوراتي كه در پنجرة Main Menu نرم افزار قابل احضار مي‌باشند، امكانات تغيير يا ايجاد و حذف جهت توسعه و تغيير ديتابيس براحتي در سيستم RESY-USS در حالت كاركرد On-Line نرم افزار اسكادا وجود دارد. اين امكان گسترش‌هاي آتي شبكه برق و با ايجاد تغيير در شبكة فعلي را به مهندس سيستم مي‌دهد.

جهت ارتباط On-Line با ديتابيس بلادرنگ سيستم، از يك اينترفيس با نام dbi استفاده مي‌شود . امكان توليد گزارشات با ابزار خود نرم افزار RESY-UUS امكان پذير مي‌باشد. ايجاد Application در كنار نرم افزار اسكادا به كمك كمپايلرهاي C امكان پذير است. در مورد امكانات Import Export قابل ذكر است كه سيستم RESY-UUS امكان انتقال ديتابيس سيستم را بصورت فايلهاي Text را مي‌دهد. براحتي مي‌توان فايلهاي Text را در يك محيط نرم افزاري ديگري از قبيل Excel و يا ويرايشگرهاي متني ايجاد كرد و آنرا به محيط RESy-USS انتقال داد.

مكانيزم‌هايي در نرم افزار RESy-USS جهت تبديل فايلهاي Text به فرمت باينري استفاده شده در RAM و بالعكس وجود دارد.

در صورت قطعي ارتباط با پايانه، تمامي اطلاعات آن ايستگاه در روي دياگرام تك خطي پست، با يك برچسب e مشخص مي‌شوند كه نشان دهندة تله متري مي‌باشد و آخرين مقادير در ديتابيس سيستم تا برقراري ارتباط بعدي حفظ مي‌شوند.

3-3- SCADA Functions

نرم افزار RESy-USS يك نرم افزار Fully Developed است. اولويت بندي Task ‌هاي مختلف اسكادا مسائل ريز طراحي است كه قطعاً هر شركت سابقه دار ارائه كننده نرم افزار اسكادا اولويت بندي Task ها را به نحو مقتضي از لحاظ پاسخ زماني مناسب سيستم و پارامترهاي ديگر انجام مي‌دهد.

در ارتباط با عمليات اپراتور، عكس‌العمل نرم افزار در سيستم RESy-USS به اين صورت است كه معمولاً در صورت عدم انجام عمل درخواست داده شده يك پيام خطا بصورت Error Box ظاهر مي‌شود كه امروزه در سيستم‌هاي نرم‌افزاري متداول مي‌باشد. مثلاً اگر Acknowledgement به خاطر عدم داشتن Privilege اپراتور صورت نگيرد يك Error Box ظاهر مي‌شود.

3-4- Cursor Control

انجام اعمال در محيط گرافيكي سيستم كاملاً با Mouse انجام مي‌شود و استاندارد Motif در ارتباط با Window Manager به كار گرفته مي‌شود.

3-5- Point Selection

انتخاب نقطه جهت Acknowledge كردن آلارم آن، از طريق ليست آلارم صورت مي‌گيرد. جهت انجام كنترل و يا اعمال Deactive. Manual Entry كردن ،‌Control Lock و يا جلوگيري از پردازش آلارم مي‌تواند از طريق Digital Box نقطه مورد نظر (كه با قرار دادن نشانگر Click. Mouse كردن ماوس روي سمبل گرافيكي نقطه مورد نظر ظاهر مي‌شود) انجام پذيرد.

جهت انصراف از انتخاب نقطه، كليد Abort در پنجرة گفتگوي ذكر شده، آنرا مي‌بندد يا اينكه مي‌توان نقطه ديگري را انتخاب كرد. اگر چنانچه پس از انتخاب نقطه، جهت اعمال كنترلي و يا تغيير Attribut ،‌تا 15 ثانيه عملي در پنجره گفتگو صورت نگيرد، پنجره عنوان شده بطور اتوماتيك بسته خواهد شد. زمان فوق قابل تنظيم است و بهتر اين است كه حدود يك دقيقه تنظيم شود.

3-6- Alarm and Event Processing

همة تغير وضعيتها براي نقاط باينري،‌تغييرات در مقادير آنالوگ، همچنين خروج مقادير آنالوگ از محدودة مجاز خود، فرامين ارسالي توسط اپراتور، تائيد آلارم توسط اپراتور و Fail هاي سخت افزاري در سيستم ثبت حوادث، ديده مي‌شوند.

خروجي سيستم Event. مي‌تواند علاوه بر Event List روي مونيتور، مي‌تواند روي پرينتر نيز ارسال گردد. همچنين اين امكان هست كه اپراتور Comment در ليست Event وارد كند.نرم افزار RESy-USS اين امكان را مي‌دهد كه آلارمها را به دو دستة پالسي و يا دائمي دسته بندي نمائيم. اين دو نوع آلارم با رنگهاي متفاوت در ليست آلارم ظاهر مي‌شوند.

آلارمها در نرم افزارهاي RESy-USS قابل تفكيك به 32 كلاس مي‌باشند. هر كلاس آلارم، ليست مربوط به خود را داراست. هر آلارمي نيز مي‌تواند در ليست حوادث خاصي ثبت شود. همة آلارمها در صورت ظاهر شدن،‌باعث ايجاد يك Tone صدا در كامپيوترهاي اپراتوري مي‌شوند كه اين Tone، مي‌تواند با كليد نرم افزاري Bell ساكت شود. كليد نرم افزاري ديگري عنوان Acknowledge تعبيه شده است كه مي‌توان با Click كردن ماوس بر روي آن آلارم راتاييد كرد.

هر گونه تغيير وضعيتهاي كليدها و سكسيونرها و يوزينس بريكرها از هر حالت به حالت ديگر، بعنوان آلارم تعريف و تلقي خواهد شد. تغيير وضعيت در مورد آلارم‌هاي حفاظتي پستها از حالت نرمال به حالت غير نرمال، بعنوان آلارم تعريف خواهد شد و حالت معكوس يعني تغيير وضعيت و بازگشت به حالت نرمال بعنوان آلارم تعريف نخواهد شد.

در مورد مقادير اندازه‌گيري، خروج از محدودة نرمال، باعث ايجاد آلارم خواهد شد. البته لازم به توضيح است جهت تعريف محدوده نرمال مقادير اندازه‌گيري، در ارتباط با مقادير وات (W) و وار (var) و نيز جريان لازم است كارفرما به تفكيك مقادير محدودة نرمال را به پيمانكار اعلام نمايد. در Desktop اپراتوري براي هر كلاس آلارم، يك نشاندهنده گرافيكي بصورت يك كليد نرم افزاري وجود دارد كه در صورت ظهور آلارم در هر كلاس، كليد مربوطه شروع به چشمك زدن با رنگ خاصي مي‌كند. در مورد نقاطي كه معادل گرافيكي دارند، وضعيت آلارم بودن آنها، بصورت چشمك زن نمايش داده مي‌شود كه پس از تائيد آلارم، سمبل مربوطه از چشمك زدن مي‌افتد.

تغيير وضعيت‌هاي ناشي از اعمال كنترلي اپراتور بعنوان آلارم تلقي نمي‌شود. اگر در اثر عمل كنترل، تغيير وضعيت مربوطه، تا مدت زماني كه در ديتابيس تعريف شده، دريافت نشود، يك آلارم ظاهر مي‌شود كه اپراتور متوجه باشد كه عمل كنترل انجام نشد. (Mon Time)

در مواقع Manual Entry يا (Update Inhibite) Deactive كردن نقاط ديجيتال، جلوي جمع آوري اطلاعات آن نقطه گرفته مي‌شود كه پس از انجام عمل عكس‌، لازم است يك

Force Scan براي ايستگاه مربوطه انجام پذيرد. اين عمل براي جمع‌آوري نقاط ديجيتال ايستگاه بكار مي‌رود. اگر نقطه ديجيتال مربوطه در طول مدت زماني كه Deactive شده بود تغيير وضعيت داده ، پس از Force Scan تغيير وضعيت آن شناسايي خواهد شد كه قاعدتاً Time Tag (msec) نخواهد داشت.

به اين ترتيب با توجه به اينكه عمل Active كردن نقطه مربوطه، به عنوان يك Event در ليست حوادث ثبت مي‌شود و تغيير وضعيتي كه پس از Force Scan در ليست حوادث پشت سر آن مي‌آيد، مشخص كننده اين خواهد بود كه تغيير وضعيت در زمان Deactive بودن نقطه رخ داده است.

Log مربوط به حوادث به ترتيب دريافت از پايانه ثبت خواهد شد. در نرم افزار

RESy-USS اين امكان وجود دارد كه 32 گروه مختلف، Even داشته باشيم و تك تك نقاط ديتابيس مي‌توانند در يك و يا تركيبي از چند گروه Event قرار گيرند. براي هر گروه Event نيز يك يا چند پرينتر قابل Assign شدن است.

3-7- Control

براي انجام عمل كنترل، با قرار دادن نشانگر ماوس روي سمبل گرافيكي كليد و يا نقطة كنترلي و Click كردن دكمة سمت چپ ماوس، پنجره‌اي جهت اعمال كنترل باز مي‌شود. اين عمل كه انتخاب نقطه نام دارد باعث مي‌شود كه سمبل گرافيكي نقطة مربوطه با فركانس 0.5 hz و با زمينة طوسي شروع به چشمك زدن نمايد.

در پنجرة باز شده، اگر كليدهاي نرم افزاري Open يا Close به رنگ آبي بودند به اين معناست كه اجازة كنترل وجود دارد ولي اگر رنگ كليدها فوق‌الذكر به رنگ صورتي بود به مفهوم اين است كه اجازة‌ كنترل نداريم كه اين مورد مي تواند ناشي از عدم داشتن كلمة عبور براي كنترل و يا خارج از Scan بودن ايستگاه و غيره باشد.

اگر كليد Abort، در پنجره كنترلي زده شود؛ پنجره بسته مي‌شود و در صورتيكه پس از باز شدن پنجره، توسط اپراتور، هيچ عملي در پنجره تا مدت زمان معيني (كه قابل تنظيم است) صورت نگيرد پنجره كنترلي بطور اتوماتيك بسته خواهد شد.

مطلب Control Sequence در سيستم RESy-USS قابل پياده سازي است و مي‌توان كنترل يك نقطه را،‌مشروط به شرايطي از شبكه كرد. كنترل طراحي شده، مي‌تواند بصورت پريود يك ،‌اجرا شود و يا اينكه دستي باشد و يا بصورت Event Driven باشد.

4-Attribute and data entry

نرم افزار RESy-USS امكان Manual Entry در مقادير آنالوگ و ديجيتال و همچنين ايجاد تغيير در Attribute نقاط را، براحتي فراهم مي‌سازد. اينكار از طريق تصاير گرافيكي و از طريق پنجرة محاوره‌اي كه براي نقاط باز مي شود، امكان پذير است.

اهم اين عمليات به شرح زير است:

امكان جلوگيري از بروز درآمدن اطلاعات يك نقطه از ايستگاه در سيستم RESy-USS تحت عنوان Deactive كردن يك نقطه شناخته مي‌شود. اين عمل از طريق پنجرة محاوره‌اي انجام مي‌شود و پس از انجام اين عمل، اطلاعات ديتابيس با همان مقدار آخري، حفظ مي‌گردد. براي نمايش گرافيكي اين تغيير Attribute علاوه بر كاراكترها كه در كنار سمبل گرافيكي آن نقطه ثبت مي‌شود، Border آن سمبل نيز به رنگ سفيد نمايش داده مي‌شود.
امكان ايجاد تغيير در وضعيت نقاط ديجيتال و يا تغيير در مقدار مقادير آنالوگ، توسط اپراتور و يا اصطلاحاً Manual Entry كردن نقاط، در سيستم RESy-USS امكان پذير مي‌باشد. اينكار با قراردادن نقطه در حالت Manual (HAND) از طريق پنجرة محاوره‌آي صورت مي‌گيرد. با انجام اين عمل كاراكتر “h” در كنار سمبل گرافيكي نقطه ثبت مي‌شود و همچنين Border سمبل آن نقطه، سفيد مي‌شود . حال پس از انجام اين عمل، اپراتور به راحتي مي‌تواند در همان پنجرة محاوره‌اي كنترلي، عمل وارد كردن مقدار دلخواه را انجام دهد.
امكان كلاسه بندي آلارم در سيستم RESy-USS به 32 گروه موجود مي‌باشد.
امكان ايجاد تغيير در مقادير محدودة low , high در سيستم RESy-USS بصورت On-Line توسط اپراتور مقدور مي‌باشد.

اينكار مي‌تواند به دو طريق ذيل صورت گيرد:

الف) از طريق ويرايشگر ديتابيس و پنجره‌هاي مربوطه كه توسط توابعي در Main Menu صدا زده مي‌شوند. انجام اين عمل براي اپراتوري كه بالاترين Privilege را دارد امكان پذير است.

ب) مي‌توان براي مقادير آنالوگ، يك سري نقاط Poke Point در تصوير گرافيكي تعريف كرد و از طريق پنجره محاوره‌اي مقدار high يا low را بصورت Manual Entry تعيين كرد.

امكان ايجاد در تغيير در dead-band توسط اپراتوري كه Privilege بالا دارد و يا توسط مهندس سيستم تنها از طريق منوي اصلي سيستم (Main Menu) امكان پذير مي‌باشد.

امكان جلوگيري از ايجاد آلارم‌ در سيستم‌ RESy-USS براي يك نقطه فراهم شده است اين عمل اصطلاحاً در سيستم RESy-USS نام Mark كردن ، معادل است. با انجام اين عمل، اطلاعات نقطه مربوطه در ديتابيس به روز مي‌گردد ولي اگر وضعيت آلارم داشته باشد، آلارمي ايجاد نخواهد شد. اين حالت با ثبت كاراكتر دركنار سمبل گرافيكي نقطه نمايش داده مي شود.
امكان جلوگيري از كنترل، براي نقطة قابل كنترل، با tag زدن آن نقطه در سيستم RESy-USS فراهم شده است. اين عمل از طريق پنجره محاوره‌اي نقطه انجام مي‌گيرد. با انتخاب كليد نرم‌افزاري Control Lock و اجراي آن، يك كاراكتر “b” در كنار سمبل گرافيكي نقطه ثبت مي‌شود و كليدهاي كنترلي نيز در پنجره‌ كنترلي با رنگ صورتي (به مفهوم عدم امكان كنترل) ظاهر مي شوند. در حالت معمولي كنترلي، اين كليدها (مثلاً كليد Open يا Close براي كليد) به رنگ آبي هستند.
امكان Block Deblock كردن جمع‌آوري اطلاعات يك ايستگاه در سيستم RESY-USS فراهم است و تنها از طريق پنجرة Main Menu امكان پذير است.
همانطور كه در سطور فوق اشاره شد موارد Control Lock. Manual Entry Deactivate و Mark كردن براي نقاط، حداقل با يك كاراكتر ثبت شده در كنار سمبل گرافيكي و بعلاوه در موارد Manual Entry , Deactivate با تغيير رنگ Border سمبل گرافيكي نيز نمايش داده مي‌شود. جهت داشتن يك ليست از نقاط كه تغيير Attribute داشته‌اند، در سيستم RESYLUSS تدبيري تحت عنوان Report Deviation انديشيده شده است. به اين ترتيب كه Attribute هر نقطه،‌از حالت نرمال خود خارج شود، آن نقطه را در ليست گزارش Deviation وارد مي‌كند و مي‌شود توسط گزارش اخير، ليست نقاط غير نرمال را بررسي كرد.

يك مورد مهم ديگر در Attribute نقاط كه لازم است در اينجا بدان اشاره شود معتبر بودن مقدار نقطه است كه از لحاظ ارتباط تله متري پيش مي‌آيد اين مطلب تحت عنوان Current بودن يا Noncurrent بودن يك نقطه در سيستمهاي اسكادار است به اين مفهوم كه اگر مقدار يك نقطه در ديتابيس بخاطر ارتباط تله متري درست باشد و مطابق با فيلد باشد اصطلاحاً‌ مي‌گويند نقطه در حالت نرمال بوده و جاري است.

اگر به هر دليلي قطعي ارتباط و يا پايانه پيش‌ايد. نقطه‌هاي مربوطه يك برچسب Noncurrency مي‌خورند و معلوم مي‌شود مقداري كه هم اكنون در ديتابيس است ممكن است مطابق وضعيت يا مقدار جاري در ايستگاه يا فيلد نباشد. اين برچسب در سيستم RESY-USS با كاراكتر e در كنار سمبل گرافيكي تعريف شده است كه حالت error در مقدار نقطه را مشخص مي‌كند.

در ارتباط با برچسبي كه دركنار سمبل گرافيكي ثبت مي‌شود يك اولويتي مطرح است به اين معنا كه در زماني كه نقطه اي چند Attribute عوض شده داشته باشد مثلاً‌ هم Deactivate شده و هم Control Loek شده باشد،‌اولويت نمايش برچسب براي Deacrivate است. اولويت تعريف شده در تصاوير سيستم RESY-USS به ترتيب ذيل است:

بر چسب Manual Entry (HAND) يا كراكتر h.
برچسب Inactive يا كاراكتر i.
برچسب Telemetory error با كاراكتر e.
برچسب Control Lock با كاراكتر s.
برچسب Mark با كاراكتر m.

:5- Displays

فرمت تصاوير گرافيكي، لي اوت و رنگ سمبلهاي گرافيكي كاملاً‌ مي‌توانند توسط مهندس سيستم تعريف شوند. الارمهاي تعريف شده در كلاسهاي مختلف در ليستهاي مجزايي مي‌آيند و از هم تفكيك شده هستند. رنگهاي مربوط به خطوط آلارم تنها در ارتباط با نوع آلارم (گذرا و ماندگار) و همچنين آلارم تاييد شده و نشده فرق مي‌كند بطور كلي تفكيك انواع كلاسهاي آلارم توسط رنگ صورت نمي‌گيرد بلكه توسط ليستهاي مختلف انجام مي‌گيرد.

تصاوير مربوط به سيستم قدرت Power System بصورت ذيل مي‌باشد:

5-1- تصوير Index كه شامل يك سري كليدهاي نرم‌افزاري خواهد بود و براي صدا كردن تصاوير تك خطي پستها و دياگرام يك خطي شبكه و يا تصاوير لازمة ديگر از قبيل تصوير خطي تجهيزات سيستم اسكادا مي‌تواند استفاده شود لازم به ذكر است كه تصوير فوق الذكر از طريق يك Pull Down Menu نيز قابل دسترسي و صدا كردن است.

5-2- تصوير تك خطي شبكه تحت پوشش

اين تصوير شامل اطلاعات مربوط به خطوط 63 كيلوولت بوده و اطلاعات ذيل را در برخواهد داشت.

الف – هر ايستگاه در داخل يك مستطيل محصور نمايش داده خواهد شد كه نام ايستگاه در گوشه‌اي از آن نوشته خواهد شد.

ب – وجود آلارم در ايستگاه با يك مربع چشمك زن مشخص خواهد شد.

ج- وضعيت مخابراتي ايستگاه نيز با يك Text مشخص خواهد شد.

د- وضعيت باز و بسته بودن هر Bay خط با يك بريكر مجازي مشخص خواهد شد كه تركيبي از وضعيت سكسيونرها و بريكر خط مي‌باشد.

ه- جريان و ولتاژ خطوط در داخل كادر ايستگاه يا بيرون آن مي‌تواند نمايش داده شود.

5-3- تصوير تك خطي هر ايستگاه

اين تصوير شامل دياگرام تك خطي ايستگاه بوده و اطلاعات نمايش داده شده در آن را به دو قسمت استاتيك و ديناميكي مي‌توان تقسيم بندي نمود اطالعات استاتيكي شامل خطوطي براي نمايش اتصال بين تجهيزات مختلف خطوط برق و باسها. نهادهاي ترانسهاي ايستگاه و اسامي خطوط ، باسها و ايستگاه مي‌باشد . اطلاعات ديناميكي از لحاظ تعداد شامل اطلاعات ذيل از ايستگاه مي‌باشد.

وضعيت كليدها (مانند كليدهاي خطوط ، ترانسها و فيدرها).
وضعيت سكسيونرها.
وضعيت تپ چنجر ترانس.
مقادير اندازه‌گيري.
وضعيت بيرون و يا داخل بودن كليدهاي كشويي.
وضعيت Remote Local پايانه مربوطه كه با سمبل يك كليد در گوشه تصوير نمايش داده مي‌شود (كليد غير قابل كنترل).
كليد Test ايستگاه: كه در گوشه تصوير با سمبل يك كليد نمايش داده مي‌شود (كليد قابل كنترل).
وضعيت مخابراتي ايستگاه كه بصورت Text نمايش داده مي‌شود.
رنگ آميزي نقشه هاي تك خطي و شبكه.

رنگهاي مختلفي بصورت استاندارد براي نمايش سطوح ولتاژهاي مختلف در يك نقشه تك خطي و نقشة شبكه وجود دارد كه براي راحتي بهره‌برداري از سيستم از آنها استفاده خواهد شد. اين رنگها عبارتنداز:

400 كيلوولت – رنگ بنفش.
230 كيلوولت – رنگ قرمز.
132 كيلوولت – رنگ سبز.
63 كيلوولت – رنگ آبي.
20 كيلوولت و كمتر – رنگ زرد.

تمامي خطوط، اتصالات ، نمادهاي تجهيزات با توجه به سطح ولتاژ رنگ آميزي خواهند شد و در مورد ترانسها نماد آن بسته به اينكه دو سيم پيچي يا سه سيم پيچي باشد دواير نماد مروبط به سيم پيچي هاي اوليه ، ثانويه و ثالثيه آن با رنگهاي مربوط به هر سطح ولتاژ نمايش داده مي شوند.

5-4- شكل تجهيزات ايستگه روي نقشه تك خطي

نمايش نمادها روي نقشه‌هاي تك خطي براي وضعيتهاي ديناميكي بصورت زير خواهد بود:

حالت باز كليدها و سكسيونرها با نماد توخالي.
حالت بسته كليدها و سكسيونرها با نماد توپر بارنگ آبي.
حالت Manual كليد Auto Man تپ چنجر ترانس با نماد توخالي.
حالت Auto كليد AutoMan تپ ژنجر ترانس با نماد توپر.
حالت Fault كليد Auto Man تپ چنجر ترانس با نماد توپر با رنگ قرمز انايي.
حالت Local كليد Remote/Local ايستگاه با RTU با نماد توخالي.
حالت Remote كليد Remote/Local ايستگاه يا RTU با نماد توپر.
حالت Out مربوط به In/Out كليدهاي كشوئي با نماد توخالي.
حالت In مربوط به In/Out كليدهاي كشوئي با نماد توپر.
براي اعمال فرمان Rais/Lower به تپ چنجر ترانس از يك نماد فقط توپر استفاده مي‌شود.
حالت On مربوط به On/Off كليد test Switch با نماد توپر.
حالت Off مربوط به On/Off كليد Test Switch با نماد توخالي.
حالت Fault مربوط به On/Off كليد test Switch با نماد توپر با رنگ قرمز انايي.
جهت مقادير اندازه‌گيري با علامتهاي «+» و «-» مشخص مي‌شود.
مقادير ولتاژهاي خطوط، باس بارها و ثانويه ترانس و همچنين جريان خطوط و فيدرها بدون علامت نمايش داده مي شوند.

زمينه همة تصاوير با آبي كم رنگ نمايش داده خواهد شد و در موقع انتخاب المان گرافيكي يك تجهيز مثل بريكر، نمادگرافيكي آن با يك زمينة طوسي با فركانس 0.5آ» چمشك خواهد زد. در حالتي كه آلارمي براي بريكر و يا سكسيونر رخ دهد، نمادگرافيكي آن با زمينه آبي كم رنگ و با فركانس 1HZ چشم خواهد زد و اين چشمك زني تا زمان تاييد آلارم ادامه خواهد داشت.

ليست الارمهاي اصلي تصديق نشده.

همانطور كه قبلاً‌ نيز عنوان شد سيستم RESY-USS قابليت آلارمها را به 32 گروه متفاوت امكان پذير مي‌سازد بنابراين بحث آلارمهاي اصلي و فرعي حل شده است . در ارتباط با تفكيك آلارمهاي تصديق شده و نشده لازم به ذكر است كه اين تفكيك با رنگ انجام مي‌شود ذاتاً‌ الارمهاي تصديق شده و نشده در سيستم RESY-USS قابل تفكيك به دو ليست مجزا نمي‌باشند.

6- ليست آلارمهاي غير اصلي تصديق نشده.

به توضيح بند بالا مراجعه شود.

7- حوادث و ثبت عملكردها

در سيستم RESY-USS روي كامپيوترهاي اپراتوري مي‌توان پنجره‌اي را تحت عنوان Event باز نمود و در آن ليست حوادث را ملاحظه نمود. لازم به ذكر است كه اين پنجره تنها قابليت Scroll را دارد و نمي‌توان سايز پنجره را عوض كرد. حوادثي كه الارم نيز مي‌باشند با رنگ قرمز در اين ليست مشخص مي‌شوند . فرمت Text نوشته شده قابل تغيير توسط مهندس سيستم است.

8- نسبت نقاط Tag خورده (نقاط Control Lock

در سيستم RESY-USS ليست نقاطي كه Attrhute آن عرض شده باشد كلاً در يك ليست قابل مشاهده است و نمي‌توان آنها را به تفكيك Tag و يا نقاط عدد دهي شده دستي تفكيك كرد.

10- يادداشت اپراتور Operator Note

6- SCADA System:

تصاوير مربوط به سيستم اسكادا شامل:

تصوير تجهيزات سيستم اسكادا.

در اين تصوير كامپيوترهاي Workstation , Master و همچنين وضعيت خطوط مخابراتي از لحاظ Block شده OK بودن و يا Fail شدن در آن نمايش داده مي شود وضعيت كامپيوترها نيز با يك عبارت ديناميك (شامل Failure OK و همچنين MC يعني SC,Main Computer يعني Stand-by Computer به تصوير درآمده است.

گزارش گيري نايش و امكان ويرايس در ديتابيس

ديتابيس سيستم RESY-USS از ديد مهندس سيستم به فايلهاي متفاوتي تقسيم بندي مي‌شود. اطلاعات مربوط به هر نوع Process Variable در فايل جداگانه‌اي ويرايش مي‌شود. بعنوان مثال اطلاعات مربوط به نقاط از نوع Manual Binary در فايل جدايي نگهداري مي‌شود. با دستور bm در منوي اصلي سيستم RESY-USS (البته اگر با رمز عبور مهندسي وارد سيستم شده باشيم) به توابع مروبط به نقاط مذكور مي‌توان دسترسي پيدا كرد. سيستم RESY-USS جهت انجام اعمال الزم با اطلاعات ديتابيس در مورد هر نوع نقطه امكانات و توابع ذيل و در اختيار قرار مي‌دهد:

امكان ايجاد و يا تغيير در پارامترهاي نقطه و يا نقاط مورد نظر.
امكان نمايش پارامترهاي نقطه و يا نقاط روي مونيتور.
حذف يك نقطه و يا يك سري نقاط از ديتابيس.
امكان چاپ پارامترهاي نقطه و يا يك سري نقاط روي پرينتر.
امكان Save اطلاعا ديتابيس زمان حقيقي روي ديسك سخت به فرمت Text.
امكان بار كردن دوباره اطلاعات ديتابيس زمان حقيقي از روي فايل Text از روي ديسك سخت.
امكان edit كردن اطلاعات فايل Text روي ديسك سخت.

اطلاعات ذيل در پنجره‌هاي ذكر شده قابل مشاهده است:

اسم تصوير (اسم ايستگاه) تصاوير تك خطي در گوشه‌اي از همان تصوير، نام كاربر و همچنين سطح اختيارات Privilegest va آن در پنجرة فهرست اصلي Main Menu قابل مشاهده است.
شمارة صفحه و تعداد صفحات مفهوم نيست كه در چه مورد مي‌تواند كاربرد داشته باشد. اگر در ارتباط با Event log مورد نظر است، شمارة صفحه قابل درج مي‌باشد.
تاريخ و ساخت در گوشه‌اي از Desktop كه جاي ثابتي در مونيتور دارد قابل مشاهده خواهد بود.
در محيط كاري مهندسي و اپراتوري نمايش وجود آلارم به طريق چشمك زدن رنگين كليد نرم‌افزاري مربوط به ليست آلارم صورت مي‌گيرد علاوه بر آن صداي بوق نيز شينده مي‌شود.
همانطور كه قبلاً‌ اشاره شد در CUT نرم‌افزار RESY-USS از استانداردهاي روز Windowing استفاده مي‌شود و در صورت عدم اجراي دستور اپراتور پنجرة پيام خطا اپراتور را با خبر خواهد ساخت.
امكان داشتن نوشتة‌زمينه و همچنين سمبلهاي گرافيكي متنوع از امكانات اوليه محيط DYNAVIS-X مي باشد.
قسمتهاي ديتاميك شامل اعداد و ارقام و همچنين نوشته جات و نيز سمبلهاي دلخواه تعريف شده توسط مهندس سيستم، همچنين كليدهاي نرم‌افزاري و منوهاي Pull-Down از قابليت هاي ديگر محيط DYNAVIS-X مي‌باشد.

7-Graphics Editor:

یک نمونه از محیط گرافیکی محيط گرافيكي DYNAVIS-Xکه كاملاً User-friend بوده و قابليت طراحي و نمايش هر گونه سمبل گرافيكي را داراست. پنجرة حوادث اندازة ثابتي دارد و فرمت مطالب آن همانطور كه قبلاً‌ توضيح داده شد قابل تعيين توسط مهندس سيستم است. Dialog box هاي مورد استفاده در سيستم RESY-USS استاندارد و ثابت مي‌باشد. سيستم گرافيكي DYNAVIS-X غير از موارد Zoom-out و .Zoom-in و وارد كردن مقادير آنالوگ در زمان Data Entry به ندرت از كليدهاي كي برد كمك مي‌گيرد و كاملاً Mouse Driven است.

:8- Events and Operations Logging

اطلاعات ثبت شده در سيستم حوادث نرم افزار RESY-USS همانطور كه قبلاً هم اشاره شده است شامل موارد ذيل خواهد بود:

همه تغيير و ضعيت ها و رخداد الارم هاي حفاظتي در ايستگاه.
خروج مقايدر آنالوگ از محدودة مجاز تعريف شده.
همة كنترلهاي انجام گرفته توسط اپراتور و همچنين عملياتي كه در Dialog box كنترلي نقاط در ارتباط با Attributeهاي نقطه و ني عمل data Entry براي نقاط آنالوگ صورت مي‌گيرد.
آلارمهايي كه در اثر Failهاي سخت افزاري در سيستم كنترلي رخ مي‌دهد.
كليه اعمال مربوط به Logout Login اپراتورها و مهندسين سيستم.
تاييد الارمها توسط اپراتور
فرمت ركوردها در سيستم ثبت حوادث در نرم‌افزار RESY-USS توسط مهندس سيستم قابل تعيين مي‌باشد و مي‌تواند شامل موارد ذيل باشد:
زمان وقوع حادثه.
عبارت توصيفي نقطه PV.Text كه نام ايستگاه و نيز شامل مي‌شود.
نام سمبليك نقطه PV-Name.
نوع پيام Message Type كه شامل يك كلمة‌توصيفي حادثه است. اين كلمه نيز توسط مهندس سيستم قابل تغيير است. بعنوان مثال زماني كه يك نقطه را در وضعيت HAND قرار مي‌دهيم در اين فيلد كلمه Begin ثبت مي‌شود كه شروع اين حادثه براي اين نقطه را اعلام مي‌كند.
يادداشت Message Nose كه شامل توضيح اضافي در موارد مورد نياز هست. Message Note بهمراه Massage Type در حقيقت حادثه رخداده را توصيف مي‌كنند.
مقدار نقطه مورد نظر PV-Value يا وضعيت رخداده براي نقاط ديجيتال.

در هر خط يا ركورد تنا يك حادثه ثبت خواهد شد و حوادث با يك نظم ستوني ثبت خواهد شد.

:9- SCADA Application Programs

9-1 Calculations

اين قابليت در سيستم نرم افزاري RESY-USS تحت عنوان Binary Connection PVs, Analog Connection PVs مطرح مي‌شود به اين مفهوم كه در اين نرم افزار يك سري نقاط مجازي مي‌توان در ديتابيس تعريف كرد كه تركيبي از نقاط ديگر ديتابيس باشد كه بوسيلة توزيع رياضي و يا منطقي و توابعي ديگر تعريف مي‌شود. محاسبات مربوط به اين نقاط مي‌تواند پريوديك تعريف شود و يا اينكه بر اساس رخداد يك حادثه تعريف شود. برچسب نقاط مجازي پس از محاسبات متاثر از برچسب نقاطي است كه در محاسبات بكارگرفته شده‌اند.

9-2 Archiving Historical Data

اين امكان در نرم‌افزار RESY-USS فراهم مي‌باشد كه بتوان مقادير ديتابيس را بصورت تارخي در ديسك ذيخره كرد. تعداد 99 فايل آرشيو مي‌تواند در نرم افزار RESY-USS تعريف شود كمترين سيكل جمع‌آوري اطلاعات در هر آرشيو 10 ثانيه مي‌تواند باشد. امكان وارد كردن دستي اطلاعات در فايلهاي آرشيو در صورت خرابي اطلاعات (به دليل خرابيهاي تله متري و …) وجود دارد. همچنين مقادير در آرشيو همانند ديتابيس يك كلمه سرباز بنام Archivestatus دارند كه مشخص مي‌نمايد كه مقدار آن در آرشيو قابل استفاده هست يا نه.

اطلاعات مروجود در آرشيو مي‌”وانند براي رسم نمودار trending و يا گرفتن گزارشات استفاده شوند.

9-3 Report Generation

در سيستم نرم‌افزار RESY-USS چندين امكان گزارش گيري وجود دارد در حقيقت ليست حوادث Event List نزديك بر گزارش است غير از آن امكان ديگري در اين نرم افزار تدارك ديده شده است كه اپراتور بتواند ليست حوادث را كه روي هاردديسك سيستم ذخيره شده است ، در يك بازة زماني روي يك الگوي متني text جستجو نمايد .

همچنين امكان تهيه گزارش از فايلهاي آرشيو با فرمت ثابت فراهم شده است . امكانات گزارش گيري ديگري نيز فراهم است كه جهت كسب اطلاعات بيشتر مي‌توانيد به فصل 2 از Volume C از مدارك RESY-USS مراجعه نائيد. گزارشات اخير تحت عنوان Predefined Reports در سيستم RESY-USS مطرح مي‌شود براي اينكه قالب گزارشات از پيش تعيين شده است. امكان گزارش گيري ديگري تحت عنوان Free Form Report وجود دارد كه در آن فرمت گزارش سازي توسط مهندس سيستم تعيين مي‌شود. اين ابزار باعنوان Report Generator شناخته مي شود.

در اين زبان برنامه نويسي امكان دسترسي به مقايدر ديتابيس جاري و همچنين مقادير آرشيو وجود دارد. امكان دسترسي به Attribute نقاط غير از مقدار نقطه نيز وجوددارد لذا امكان شناسايي مقادير Update شدة دستي و نيز مقادير غير معتبر و …وجوددارد.

10- Programmer Support Facilites

امكان ايجاد و حذف و اصلاح در ديتابيس و همچنين توقف و يا استارت كامپيوترهاي اصلي سرويس دهنده Main توسط كامپيوتر مهندسي فراهم است. ايجاد برنامه هاي كاربردي جديد به زبان C و امكانات ويرايش و اصلاح آن فراهم خواهد شد. امكانات تهية نسخة پشتيبان اطلاعات ديتابيس و تصاوير و داده‌هاي ديگر از طريق كنسول مهندسي مهيا خواهد شد.

11- System Maintenance and Diagnostic Programs

توسعه‌هاي آتي سيستم (چه سخت افزاري و چه نرم‌افزاري) در نرم افزاري RESY-USS براحتي امكان پذير است و نيازي به برنامه نويسي و يا داشتن دانش آن نيست.

انجام اعمال Data Maintenance از طريق مركز بالادست در سيستم RESY-USS امكان پذير مي‌باشد به شرطي كه سيستم بالا دست نيز RESY-USS باشد.

در نرم‌افزار RESY-USS يك نرم افزار دائماً‌ ناظر بر كاركرد سخت افزارها و نرم‌افزارهاي مختلف سيستم اسكادا مي‌باشد و به محض خرابي در سخت افزار و يا نرم‌افزار پيامهاي مناسب را به اپراتور و يا مهندسين ثبت مي‌كند.

مدول نرم‌افزاري جدايي براي Maintenance و يا عيب يابي در نرم‌افزار RESY-USS استفاده نمي‌شود كه بتوان كپي جدايي تهيه و ارائه داد.

12- Maintainabilits and Availability

ساختار سخت افزاري مركز كنترل تحت عنوان Configuration for RDC center نمايش داده شده است. محلهاي كاري اپراتور و كامپيوتر اصلي Master كاملاً‌ بصورت دوگانه پيشنهاد شده است. بنابراين وظايف اصلي سيستم دوبله بوده و سيستم از قابليت دسترسي بالايي برخوردار است و در صورت خرابي هر كدام از مدولهاي فوق عيب يابي و تعمير مي‌تواند براحتي بدون ايجاد وقفه در وظيفه اصلي سيستم مركز انجام پذيرد. نرم‌افزار RESY-USS همچنين داراي يك سري نقاط سيستمي است كه اين امكان را مي‌دهد كه در سخت افزار و حتي مدولهاي نرم افزاري را بصورت گرافيكي و همچنين ثبت در سيستم حرارت Event Log و سيستم الارم به كاربران سيستم اعلام نمايد.

امكان گرفتن نسخة پشتيبان از ديتابيس و همچنين تصاوير و اطلاعات ديگر د رحالت كاركرد On-Line سيستم فراهم است. انجام اين كار از طريق منوي اصلي سيستم RESY-USS مي‌باشد و هم از طريق يك پوستة سيستم عامل QNX كه توسط مهندس سيستم قابل انجام است.

تغذيه تمامي تجهيزيات اسكادا در مركز كنترل از طريق UPS فراهم خواهد شد. تغذيه ورودي كامپيوترها مي‌تواند داراي تغييرات ولتاژ ورودي باشد. باتوجه به ساختار سخت افزاري ارائه شده و با توجه به دوگانه بودن كامپيوترهاي اپراتوري و كامپيوترهاي Master و همچنين پرينترهاي Event بروز خرابي Single در سخت افزار يا نرم افزار نمي‌تواند موجب از كارافتادن وظايف ذيل گردد:.

عملكرد نرم‌افزار On-Line اسكادا (كه روي كامپيوترهاي Master اجراء مي‌گردد).
عملكرد سيستم MMI براي يك اپراتور (كه روي كامپيوترهاي اپراتوري اجراء مي‌گردد).
عملكرد يك پرينتر براي ثبت Event وحرارت.

13- Man-Machine Interface

MMI اراه شده بزبان انگليسي است و استانداردهاي واسط گرافيكي Motif,X.11 را پوشش مي‌دهد.

در محيط گرافيكي اپراتور مي‌تواند با داشتن اجازة لازم عمل كنترل و تاييد آلارمها و وارد كردن اطلاعات را توسط ماوس و صفحه كليد انجام دهد.
در محيط گرافيكي براي هر پست يك تصوير گرافيكي در نظر گرفته مي‌شود و در آن دياگرام تك خطي پست و اطلاعات مربوط به ولتاژها، جريانها، توان ، وضعيت كليدها و ديگر اطلاعات لازم قابل نمايش هستند.
اگر متغيري (وضعيت كليد تغييرات غير مجاز جريان و…) بطور مناسب تعريف شود، يا تغيير وضعيت متغير پيغام مناسب در ليست حوادث و هر Device خروجي ديگر (مانند پرينتر) ثبت خواهد شد.

ارتباط اپراتور با منوها و نقاط قابل انتخاب بوسيله ماوس انجام مي‌شود ورودي از صفحه كليد،فقط براي منوي اصلي سيستم و توليد بانك اطلاعات و نيز برنامه نويسي اتصال اشكال گرافيكي به بانك اطلاعات مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

**seyed mehdi hoseyni** · 23 خرداد، ۱۳۹۲

طرح كلي سيستم پايانه : (RTU )

1-1- ساختار كلي سخت افزار پايانه

طرح كلي سخت افزار پايانه باید بر اساس جديدترين استاندارد هاي صنعتي و با استفاده از تكنولوژي روز مي‌باشد . نكته اساسي و مهم در ساختار RTUمدولاربودن كل سيستم است كه اين پايانه ار كاملاً انعطاف پذير و بكارگيري آنرا در آرايشها و شكل بديهاي متفاوت مقرون بصرفه نموده است. بنحوي كه مدولهاي بكار رفته در اين پايانه بسته به تعداد نقاط تحت پردازش قابل تغيير مي‌باشند.

طراحي پايانه بر اساس يك سيستم چند پروسسوري Multicomputing مي‌باشد بطوري كه در اين سيستم تمام عمليات توسط چند مدول هوشمند كه از طريق گذرگاه پايه

(backplane Bus) با هم در ارتباطند، كنترل مي‌گردد. سخت افزار سيستم از نظر فيزيكي از چندين طبقه مختلف تشكيل يافته است كه عبارتنداز:

طبقه اصلي (Base Stage): اين طبقه يك قفسه Rack استاندارد VMEbus است كه تمام مدولهاي هوشمند در آن مستقرند و كل عمليات پايانه دراين طبقه كنترل مي‌گردد. بطوري كه در شكل 1 نشان داده شده مدولهاي MPC كنترل كننده‌هاي UIOC)I/Oها) و منبع تغذيه در اين طبقه قرار دارند.

گذرگاه VME در Backplane فوقاني J1 اين طبقه قرار گرفته و مدولهاي هوشمند از طريق كانكتور 96 تايي P1 به اين گذرگاه متصل مي‌گردند.

لازم به ذكر مي‌باشد كه مدول MPC با استفاده از پروتكل استاندارد VMEbus با مدولهاي UIOC در ارتباط مي‌باشد.

طبقات ورودي و خروجي: اين طبقات محل قرار گيري واحدهاي ورودي و خروجي هستند و هر يك از آنها از طريق يك گذرگاه اختصاصي بنام I/O Channel به UIOC متناظر در طبقه اصلي متصل مي‌گردند. گذرگاه I/O Channel روي Backplane تحتاني هر طبقه I/O گسترش يافته و مدولهاي I/O از طريق يك كانكتور 64 تايي (P2)DIN روي آن نصب مي‌گردند. شكل 2 نحوه اتصال كارتهاي I/O را با UIOC نمايش مي‌دهد.
طبقه آماده سازي سيگنالها Signal Conditioning and Terminal Block

اين طبقه نقطه ارتباط پايانه و محيط خارج است به طوري كه تمام سيگنالهاي ورودي و خروجي به اين طبقه وارد شده و توسط كابل چند رشته به كارتهاي I/O وارد مي‌شوند. در ضمن تمام نقاط تست Test Points در اين طبقه قرار دارند. در شكلهاي پيوست مسير كلي حركت يك سيگنال (فرمان،‌وضعيت ، هشدار و…) از پايانه به پروسه و بلعكس ترسيم شده است.

لازم به ذكر مي‌باشد كه در اين طبقه هيچ المان اكتيوي وجود ندارد. و فقط يك طبقه واسط بين MR,RTU مي‌باشد.

پايانه ظرفيت پذيرش 14 كارت I/O را دار مي‌باشد. با توجه به اينكه هر بدر DI سي و دو نقطه 32 و هر برد AI شانزده نقطه 16 و هر برد DO چهل وچهار نقطه 44 را پوشش مي‌دهند و با توجه به جدول نقاط ارائه شده بزرگترين پست داراي DI15 و DO54 و AI28 مي‌باشد با احتساب 30% ظرفيت گسترش آنگاه تعداد نقاط برابر DI195 ، DO70 و AI36 مي‌گردد كه نهايتاً هفت عدد برد DI دو عدد برد DO و سه عدد برد AI كه جمعاً 12 برد I/O خواهند شد.

به اين ترتيب بزرگترين پست حتي با احتساب 30% اضافه ظرفيت توسط پايانه پوشش داده خواهد شد با اضافه شدن هر برد ترمينال برد مروبط به آن نيز مي‌بايست اضافه گردد. تمامي قطعات الكترونيكي بكار رفته در بردهاي پايانه قابليت كار در دماي بين ْC55 تا ْC5 را دارا مي‌باشند.

پايانه از طريق مودم و ترمينالهاي تعبيه شده در داخل آن مي‌تواند به تجهيزات PLC موجود در ايستگاههاي برق متصل گردد و به اين وسيله با مركز كنترل تبادل اطلاعات نمايد.

پايانه جهت كار نياز به تغذيه +18 VDC دارد كه مي‌بايست بهمراه سيگنال زمين به آن داده شود ترمينالهاي مورد نظر در داخل پايانه تعبيه شده‌اند.

2-1- مشخصات فني مدولهاي هوشمند.

1-2-1 مدول (Main)MPC

مدول MPC يك مدول ميكروپروسسوري مي‌باشد كه وظيفه كنترل عمليات كل پايانه و ارتباط با مركز كنترل ديسپاچينگ را بعهده دارد. مشخصات كلي اين مدول بشرح ذيل مي‌باشد.

ميكروپروسسور 68000 با سرعت 16 مگاهرتز: پردازشگر مدول MPC يك ميكروپروسسور از خانواده 6800 شركت Motorola بنام 68000 مي‌باشد،‌اين ميكروپروسسور (MCU) از قويترين ميكروپروسسورهاي 16 بيتي موجود در بازار مي‌باشد كه كاملاً مناسب كار در يك محيط صنعتي بوده و علاوه بر توانائي هاي يك پردازشگر معمولي داراي ويژگيهاي ذيل است:

الف – سيستم Clock Monitor, Watchdog داخلي: اين دوقابليت ميكروپروسسور را در برابر اختلالات و اشكالات احتمالي سخت افزار و نرم افزار در يك محيط زمان حقيقي صنعتي مصون مي‌نمايد.

ب – واسط مخابراتي سريال Full-duplex: از اين درگاه براي گسترش Develop نرم‌افزاري در دوره طراحي و همچنين يك درگاه نگهداري و تعميراتي Maintenance در هنگام كار واقعي سيستم استفاده خواهد شد.

ج – تله كدهاي نادرست Illegal OPCode Trap : يكي از ويژگيهاي مهم 68000 براي كار در محيطهاي صنعتي، وقفه كدهاي نادرست آن است كه سيستم را در برابر دريافت كدهاي نادرست و همچنين افتادن در يك فضاي آدرس تعريف نشده مصون مي‌كند.

2- 128 كيلو ورد ns70 FLAH ROM

3- 128 كيلو ورد بايت ns70 Satatic RAM

چهار عدد درگاه سريال با استفاده از تراشه Z8530-SCC جهت ارتباط با مركز كنترل و گسترش نرم افزار (سنكرون ، آسنكرون)

كنترل كننده ارتباط سريال Serial Communications Controller: تراشه Z8530 SCC امكان اتصال مدول MPC به مودم و مركز ديسپاچينگ را فراهم نموده است.

SCC يك كنترل كننده ارتباط سريال دو كاناله با قابليت كاركرد با چند پروتكل بوده و مخصوص پردازشگرهاي 8 و 16 بيتي مي‌باشد. مشخصات اين تراشه عبارتنداز:

دو كانال دوطرفه مستقل.
قابليت ارتباط سريال آسنكرون.
قابليت ارتباط سنكرون بر مبناي بيت SDLC/HDLC (bit-oriented با توانايي توليد و تشخيص CRC.
قابليت كد نمودن NRZL, NRZ يا FM.
توليد Boud-rate براي هر كانل.
قابليت بازيافت كلاك Clock recovery با استفاده از Digital Phase-Locked Loop.
اسيلاتور كريستالي.

تراشه ساعت جهت نگهداري مقادير سال،‌ماه ،‌روز، ساعت ، دقيقه، و ثانيه.

اين تراشه داراي باطري بكاپ و حافظة‌داخلي است كه در اين مدل پايانه جهت ذخيره‌سازي Config پايانه و تعريف و حفظ مشخصه نقاط Single/Double استفاده شده است. شمارة اين آي سي M48T08 مي‌باشد.

توليد كننده زمان سنج سيستم با دقت ms1.
امكان Watch dog timer با امكان ريست 0.5s,1s, 2s.
امكان برچسب زماني با دقت ms1.
داراي گذرگاه VME باقابليتهاي زير:

Master Transfer Mode, A24, D8/D16.

Short VME bus access on address FF 0000-FFFFFF

Bus requester (ROR and RWD)

Single Level Arbiter.

System Controller slot1 function with bus time out monitor

Master reset generator

Single Level VME bus Interrupt Handler on IRQ4.

10- داراي واسط گذرگاه I/O

اين بخش از مدول UIOC وظيفه راه اندازي پروتكل و تقويت سيگنالهاي I/O را بعهده دارد. گذرگاه I/O هر UIOC از 8 خط آدرس،‌8 خط داده دو طرفه سيگنالهاي كنترل و تغذيه تشكيل شده است.

11- در ساخت اين برد ازت كنولوژي FPGA استفاده شده است. تعدادي از آي سي برد به داخل آي سي هاي FPGA برده شده است.

شمارة آي سي فوق 71LSLC28 با تاخير ns15 از شركت آلترا مي‌باشد.

12- بلوك اينترفيس گذرگاه پايه: توسط اين بلوك مدول MPC مي‌تواند از طريق خطوط گذرگاه MVE به حافظه هاي دو درگاهه مدولهاي UIOC دسترسي داشته باشد.

در مرجع زير مفهوم گذرگاه VME مشخص شده است.

ANSI/IEEE std 1014-1987, IEEE standard for a versatile backplane Bus:

VME bus

با توجه به اينكه در پروژة جاري از يك برد MAIN و سه عدد برد UIOC استفاده خواهد شد به اينج هت برد پايه VME داراي چهار شكاف جهت قرار گيري بردهاي فوق‌الذكر مي‌باشد.

13- ابعاد برد (23.3x16cm)6U مي‌باشد.

2-2-1- مدول (Universal I/O Controller) UIOC

پردازشگر مدول UIOC يك ميكروپروسسور از خانواده 6800 شركت Motorola بنام 68000مي‌باشد اين ميكرو پروسسور (MCU) از قويترين ميكروپروسسور 16 بيتي موجود در بازار مي‌باشد كه كاملاً‌ مناسب كار در يك محيط صنعتي است.

UIOC يك مدول هوشمند با قابليت ارتباط با گذرگاه VME است كه از طريق باس VME با مدول MPC به تبادل اطلاعات مي‌پردازد. بطور كلي UIOC يك مدول واسط بين Main و مدولهاي I/O است و اين مدول با بعهده گرفتن عمليات جمع‌آوري داده و اعمال فرمانها ميزان بار عملياتي مدول Main را كاهش مي‌دهد.

هر UIOC قابليت كنترل تعداد معيني (حداكثر 1024 نقطه DO يا 512 نقطه AI يا AO و 384 نقطه DI يا بطور متوسط 512 نقطه I/O از نقاط ورودي – خروجي را دارا مي‌باشد و در صورتي كه تعداد نقاط از ظرفيت يك UIOC بيشتر شد مي‌توان از يك مدول UIOC ديگر استفاده نمود.

ساختار كلي يك مدول UIOC در شكل پيوست نشان داده شده است مشخصات كلي اين مدول مشابه برد Main مي‌باشد بعلاوه 8 كيلو بايت با 4 كيلو ورد حافظه دو درگاهه مي‌باشد.آي سي حافظة‌فوق الذكر IDT71342 مي‌باشد.

بلوك اينترفيس گذرگاه پايه: اين بلوك امكان دسترسي به حافظه دودرگاهه مدول UIOC را از طريق گذرگاه پايه فراهم نموده است. هر بلوك اينترفيس داراي يك سوئيچ انتخاب آدرس مبنا مي‌باشد و مي‌توان آدرس مبناي برد را توسط اين سوئيچ تنظيم نمود. از طريق بلوك اينترفيس مدول Main مي‌تواند از پردازشگر UIOC درخواست وقفه نمايد.ابعاد برد (23.3x16cm)6U مي‌باشد.

3-1- ساختار كلي نرم افزار مدول اصلي

نرم افزار پايانه از آنجا كه بر روي ميكرو پروسسور صنعتي 68000 گسترش يافته است نيازمند به انجام عمليات و بكاربردن تدابير لازم جهت نشاندن نرم افزار در ميكروپروسسور مي‌باشد. Embedded System Programming به منظور اجراي مناسب عمليات و همچنين ارائه يك راه استاندارد و مشخص د رجهت تهيه نرم افزارها، تمامي ابرازهاي مروبطه Software Development Tools براي طي چنين مسيري تهيه مي‌گردد و با استفاده از آنها نرم افزارهاي مورد نياز آماده خواهد شد.

نرم افزار پايانه از دو بخش مجزاي زير تشكيل مي‌گردد:

1-3-1- نرم افزار مدول اصلي كه وظيفه برقاري ارتباط با مدولهاي I/O و كارت مخابراتي را برعهده دارد. اين نرم افزار به زبان ساخت يافته C نوشته شده است. از آنجا كه اين نرم افزار مي‌بايست چندين نوع عمليات مختلف را بصورت موازي اجرا نمايد به اين جهت از ابرزاري با عنوان «سيستم چندكاره زمان حقيقي» براي پياده سازي مسئله چند كارگي multitasking استفاده مي‌گردد.

اين نرم افزار كه بصورت توابع كتابخانه‌اي بكار گرفته مي‌شود بعنوان هسته اصلي نرم افزار وظيفه كنترل خط اجرائي برنامه را برعهده دارد . پروسسهاي مختلف بر اساس قوانين اين رنم افزار مديريت خواهند شد و مسئله ارتباط بين آنها نيز از طريق امكاناتي كه اين سيستم چند كاره در اختيار مي‌گذارد حل مي‌گردند.

نرم افزار مدول اصلي شامل ترجمه و اجراي فرامين مركز كنترل (در لايه هاي فيزيكي و كاربردي)، جمع‌آوري اطلاعات از مدولهاي I/O نظارت برصحت عملكرد حافظه ها و نرم افزار مي باشد.

نرم افزار مدول Main از فايلهاي زير تشكيل شده است:

[h=4]LIB68000.C, LIB68000.H[/h]UCOS.C, UCOS.H, OS-CFG.H

COMMBUF2.C, COMMBUF2.H

IEC870-5.H

LINK.C,LINK.H

PROCESS.C, PROCESS.H

MUP.C, MUP.H

RTUMAIN.C

2-3-1- نرم افزارهاي مربوط به مدولهاي I/O

براي هر مدول I/O بنابر وظيفه‌اي كه برعهده آنها مي‌باشد و نحوه انتقال اطلاعات نرم افزار مربوطه در مدول UIOC مرتبط با آن تهيه شده است. زبان برنامه نويسي انتخابي همچنان C مي‌باشد و با توجه به سخت افزار Cross-Compiler هاي مربوطه تهيه گرديده‌اند البته در شرايطي كه نياز به منظور دسترسي به سرعت بالاتر مي‌توان از زبان اسمبلي ميكروپروسسور 68000 بهره گرفت.

2- اطلاعات فني نرم افزار

1-2- اطلاعات فني نرم افزار مربوط به هسته RTMTK

نام كرنل ميباشد كه توسط شركت Embedded System Product توليد شده است و نويسنده آن Jean J.Labrosse مي‌باشد.
اين كرنل به زبان C نوشته شده است و از اين رو قابليت اجراي بر روي طيف وسيعي از پروسسورها را دارا مي‌باشد. فعال و غير فعال شده وقفه ها نيز از محيط C صورت مي‌گيريد.

اين كرنل مي‌تواند بر روي ميكروپروسسورها و ميكروكنترلرها و حتي DSPهاي8 و 16 و 32و 64 بيتي اجرا گردد.

كاربر مي‌تواند بسته به نياز پروژه خود از خدماتي كه در اختيار مي‌گذارد به نحو بهينه استفاده كند و ملزم به استفاده تمامي ابزار نمي‌باشد. حسن اين روش كاهش اندازه حافظه ROM و RAM اشغال شده توسط است.
يك كرنل بالدرنگ، با زمانبندي تقدمي مي‌باشد يعني هميشه كاري را كه با اولويت حاضر باشد، اجرا مي‌كند.
قابليت مديريت 64 نوع كار Task را دارد براي هر كار اولويت منحصر بفرد تخصيص داده شده است.
زمان اجراي تمامي توابع و خدمات در معين و مشخص مي‌باشد. بدين معني كه ما از زمان اجراي تابع هميشه مطلع هستيم.
بطور همزماني و تبادل اطلاعات در بين پروسسورها از امكانات زير در II استفاده مي‌گردد.

صندوق پستي Mail Box
صفها Queues
سمافورها Semaphore
تقسيمات حافظه با اندازه‌هاي ثابت Fixed Size Memory Partitions
تابعهاي وابسته به زمان Related Function

در تمامي توابع، متغيرها، ماكروها و تعاريف با OS شروع مي‌گردند كه نشان مي‌دهد با سيستم عامل در ارتباط مي‌باشند.
در هر كار Task پشته مخصوص به خود را مي‌طلبد و هر كار اجازه دارد كه اندازه مختلفي از پشته را در اختيار داشته باشد. اين قابليت به ما كمك مي‌كند كه فضاي كمتري در حافظه اشغال گردد.
در اين كرنل، وقفه‌ها قادرند اجراي يك عمل Task را به تعويق بياندازد و اگر يك كار با اولويت بالاتر بعنوان نتيجه يك وقفه ظاهر شود،‌تا زماني كه تمام وقفه‌هاي تو در تو Nested Interrupts كامل نشود، اجرا نخواهد شد.

2-2- اطلاعات فني در مورد پايگاه اطلاعاتي

براي ساختمان داده از يك درخت دودوئي براي پيوند جدولهاي مختلف استفاده شده است و اين درخت براساس نام جداول تنظيم شده است.
مهمترين توابع حمايت شونده توسط پايگاه اطلاعاتي عبارتنداز:

الف – تابع ايجاد جدول Create-table.

ب – تابع پيدا نمودن يك جدول Find-Table.

ج- دسترسي به جدولهاي bit-orient.

د – دسترسي به هر يك از المانهاي يك جدول

ذ- دسترسي به هر يك از ركوردهاي يك جدول.

3-2- اطلاعات فني در مورد استانداردهاي نرم‌افزار

براي اين پايگاه اطلاعاتي از زبان ساخت يافته C براي برنامه نويسي در هر يك از مدولهاي نرم‌افزاري استفاده شده است.
ميزان تجربيات افراد با زبان برنامه‌نويسي C درحد خوب مي‌باشد (اجراي پروژه‌هاي متعدد نرم‌افزاري با استفاده از اين زبان) و سابقه هر كدام بالاي 5/1 سال مي‌باشد.
ميزان تجربيات شركت در پروژه‌هاي نرم افزاري مربوط به نقشه‌هاي تك خطي و استخراج مشخصات پستها مي‌باشد.
نرم افزار مربوط به هسته چند كاره زمان حقيقي مطابق بند 1-2 از شركتهاي خارجي تهيه شده است.
ابزار گسترش نرم افزار عبارت است از:

Corss-Compiler
Cross-Assembler
Simulator
Debuging Tools
Monitor

به كمك اين ابزار گسترش نرم افزار بر روي سيستمهاي ميكروپروسسوري به سهولت انجام خواهد گرفت.

4-2- مشخصات نرم افزار پروتكل

براي ايجاد ارتباط بين مراكز ديسپاچينگ و RTU نياز به يك نرم افزار واسطه‌ داريم كه وظيفه آن انتقال اطلاعات از مركز به RTU و بلعكس مي‌باشد.

پايانه قابليت ارتباط با مراكز را با پروتكل های HDLC, Indactic 2033 و IEC 870-5-101 وسایر پروتکل ها(بعنوان نمونه مدل ایرانی ساخته شده توسط شرکت کرمان تابلو)دارا مي‌باشد.

4-2-1- پروتكل Indactic 2033

پروتكل Indactic 2033 از سه لايه مجزاي فيزيك لينك و كاربردي تشكيل شده اس. لايه فيزيكي مربوط به استانداردهاي الكتريكي پروتكل و سطوح ولتاژ، جهت ارسال و دريافت بيتهاي اطلاعاتي مي‌باشد و در لايه لينك، چگونگي بسته بندي اطلاعات و نحوه خطايابي در فريمهاي مبادله شده را مشخص مي‌كند و در لاهي كاربردي توابع عملكردي پايانه آورده شده است.

توابع مهم عملكردي مربوط به لايه Application عبارتنداز:

انجام فرامين كنترلي و تنظيم نقاط.
جمع‌آوري مقادير مژرند.
جمع‌آوري وضعيت وروديهاي ديجيتال.
جمع‌آوري تغيير وضعيتها.
تنظيم ساعت داخلي پايانه.
تست عملكرد پايانه.

بعلت آنكه در پروتكل Indatic 2033 قالب و مود ارتباط سريال داده‌ها از طرف مركر به پايانه با طرف پايانه به مركز متفاوت است،‌نرم افزار مدول اصلي در پايانه با نرم‌افزار متناظر در طرف مركز از جهاتي متفاوت است.

همچنين بعلت پيچيدگي پروتكل Inactic 2033 نسبت به پروتكل هيتاچي و عدم تطابق آن با پروتكلهاي استاندارد و معمول مخابراتي، حجم نرم افزار مدول اصلي بسيار بيشتر از بقيه بوده چرا كه تقريباً هيچ يك از روشهاي رمز كردن فريمهاي داده در اين پروتكل قابل پشتيباني بصورت سخت افزاري توسط تراشه‌هاي سريال در دسترس و نيز تراشه بكار رفته در مدول واسطه ساخته شده SCC نمي‌باشد. از اين رو نرم افزار مدول واسطه مخابراتي با استفاده از هسته بلادرنگ بزبان C و بصورت چند كاره نگاشته شده است.

با توجه به آزمايشهاي انجام شده براي شنود پروتكل بكار رفته در پايانه M4 شركت A.B.B مشخص گرديد كه فريمهاي ارسال از مركز به پايانه در مود سنكرون با ساختار بايت و با يك كلمه 16 بيتي همزماني در ابتدا و انتهاي فريم مي‌باشد.

بنابراين كانال B از تراشه SCC در مود Bisynchronous براي دريافت فريمهاي داده از مركزآماده سازي مي‌شود همچنين كانال A از SSC در مود آسنكرون براي ارسال و دريافت پيغامها با مدول اصلي پايانه آماده و راه‌اندازي مي‌گردد.

فريمهاي ارسال از طرف پايانه به مركز در مود سنكرون با ساختار بايتي ولي با يك كاراكتر همزماني در ابتداي فريم مي‌باشد. از اين رو در اين روند بعد از دريافت يك فريم آسنكرون از مدول اصلي پايانه، SCC در مود Monosynchronous برنامه ريزي و آماده مي‌گردد تا بتوان فريم مورد نظر را براي مركز ارسال كرد.

4-2-2- پروتكل HDLC شركت هيتاچي

اين پروتكل مشابه پروتكل HDLC استاندارد است. شركت هيتاچي با توجه به نياز سيستم ديسپاچينگ تغييراتي در پروتكل HDLC اصلي ايجاد نموده است. علاوه بر آن با در نظر گرفتن ملاحظات پايانه و مركز از نظر سخت افزار و نرم افزار و وظايفي كه برعهده RTU مي‌باشد.

پروتكل HDLC يك پروتكل با ساختار بيتي مي‌باشد و تبعات اين موضوع در لايه فيزيكي عمدتاً‌ شامل موضوعات روشهاي ايجاد همزماني رمز كردن اطلاعات تميز دادن اطلاعات از بايتهاي ويژه پرچم و غيره مي‌باشد.

در پروتكلهاي با ساختار بيتي براي بدست آوردن بدون خطاي اطلاعات در طرف گيرنده ايجاد نمودن همزمانيهاي بيتي و فريمي ضروري مي‌باشد.

فريمي كه جهت ارسال در سيستم هيتاچي تشكيل مي‌شود بصورت شكل زير مي‌باشد.

[TABLE=align: right]

[TR]

[TD]SYN

[/TD]

[TD]CRC

[/TD]

[TD](DATA)

[/TD]

[TD]FUN

[/TD]

[TD]STA

[/TD]

[TD]SYN

[/TD]

[TD]SYN

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

SYN:‌كدهاي همزماني ،‌يك بايت (8 بيت)

STA:‌ آدرس پايانه، يك بايت

FUN: كد عمل ،‌يك بايت

DATA:‌اطلاعات ،‌2N بايت (N كلمه = 2xN بايت)

CRC: كد CRC براي كشف خطا، 2 بايت

در واقع كليه پروتكلهاي خانواده HDLC مانند پروتكل SDLC و پروتكل هيتاچي در فرمت پيغام كاملاً‌ شبيه يكديگر مي‌باشند. بعبارت ديگر صرف نظر از لايه‌هاي ديگر كليه پروتكلهاي خانواده HDLC در لايه دوم مشترك مي‌باشند. تفاوت عمده پروتكلهاي خانواده HDLC در تعاريف FUN و كاربردهاي آن است.

هر فريم حداكثر 104 بايت مي‌تواند باشد كه شامل 97 بايت اطلاعات و 7 بايت بالاسري است. معمولاً اطلاعات را در اين سيستم بصورت كلمه 16 بيتي در نظر مي‌گيرند لذا اطلاعات اصلي شامل 48 كلمه 16 بيتي و يك بايت مجزاي ديگر است. اين بايت كه بنام پرچم ناميده مي‌شوند لذا 96 بايت اطلاعات فوق الذكر مي‌تواند به 64 كلمه 12 بيتي تقسيم شده و در واقع فريم مي‌تواند حداكثر 64 مقدار آنالوگ را حمل كند.

4-2-3- پروتكل IEC870-5-101

اين استاندارد توسط مؤسسه استاندارد اروپا IEC تهيه و تنظيم شده است. مهمترين مشخصه استاندارد انعطاف آن براي بهترين مشخصة‌(بر اساس نياز)‌از بين روشهايم وجود مي‌باشد.

توسط اين پروتكل، بين مركز و RTU ارتباط (Master/Slave) Unbalance و بين دو مركز ارتباط Balance برقرار مي‌گردد.

اين استاندارد بصورت بهينه و بر اساس سه لاية Physical, Application, Link طراحي شده است. (EPA) Enhanced Performance Architecture اطلاعات لاية LINK و لاية Application رابطور جداكانه تعريف و پس از تركيب ارسال مي‌نمايد.

هر بايت از اين اطلاعات به همراه سه بيت اطلاعات اضافه فرستاده مي‌شود كه عبارتنداز: Stop bit, Start bit, Parity bit كه حداكثر اطلاعات قابل ارسال در لاية Application 256 بايت مي‌باشد.

دراين استاندارد تعداد زيادي دستور تعريف شده است كه امكان تعريف دستورات ديگر نيز توسط كاربر وجود دارد.

4-2-4- پروتكل كرمان تابلو

اين پروتكل بر اساس سه لاية Physical, Application, Link طراحي شده است.

(EPA) Enhanced Performance Architecture اطلاعات لاية LINK و لاية Application را بطور جداگانه تعريف و پس از تركيب ارسال مي‌نمايد. هر بايت از اين اطلاعات به همراه سه بيت اطلاعات اضافه فرستاده مي‌شود كه عبارتنداز: Stop bit, Start bit, Parity bit حداكثر اطلاعات قابل ارسال در لاية Application 256 بايت مي‌باشد.

در اين پروتكل در دو لايه Physical, LINK بر اساس استاندارد IEC 870-5-101 و در لايه Application بر اساس پروتكل كرمان تابلو مي‌باشد.در اين پروتكل تعدادي دستور تعريف شده است كه امكان تعريف دستورات ديگر نيز توسط كاربر وجود دارد.

3- اطلاعات فني مدولهاي I/O

كليه مدولهاي I/O دقيقاً‌ بر اساس مشخصات فني ساخت پايانه (تهيه شده توسط معاونت تحقيقات و تكنولوژي) طراحي و ساخته شده است

3-1- نحوه دسترسي مدول UIOC به گذرگاه I/O

براي آدرس دهي گذرگاه I/O از طريق مدول UIOC بايد آدرس دلخواه در رجيستر مخصوص اين خطوط (IO-Add) نوشته شود و در مرحله بعد بايد توسط خط R/W* كه بيت چهارم آدرس Port A ميكروكنترلر مي‌باشد جهت انتقال اطلاعات را مشخص نمود. در اين مرحله مي‌توان با دسترسي به رجيستر IO-Data عمليات تبادل داده (خواندن از اين رجيستر يا نوشتن بر روي آن) را انجام داد.

آدرس هر يك از اين رجيسترها در نگاشت حافظه مدول UIOC در جدول 2-4 نشان داده شده است.

3-1-1- كد شناسائي بردهاي ورودي /خروجي

هر برد ورودي/خروجي بايد در آدرس $XF(X برابر با مقدار ID3-ID0 است) خودش يك كد مخصوص كه معرف نوع كارت و تعداد ورودي يا خروجي‌هاي آنها مي‌باشد برگرداند. كدهاي تعريف شده براي مدولهاي مختلف در جدول 2-5 نشان داده شده است.

جدول 2-4- آدرس رجيسترهاي گذرگاه I/O

[TABLE=align: right]

[TR]

[TD]رجيستر

[/TD]

[TD]آدرس

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD][h=4]IO-Add[/h][/TD]

[TD]$0500

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]IO-Data

[/TD]

[TD]$0408

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]IO-Reset

[/TD]

[TD]$0400

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]R/W*

[/TD]

[TD]Port Aبيت چهارم

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]STB*

[/TD]

[TD]Port Dبيت پنجم

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

[h=3]جدول 2-5- كد شناسايي بردهاي ورودي/خروجي[/h][TABLE=align: right]

[TR]

[TD]رجيستر

[/TD]

[TD]آدرس

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD][h=4]$10[/h][/TD]

[TD]DI32

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]$20

[/TD]

[TD]D044

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]$30

[/TD]

[TD]AI16

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]$40

[/TD]

[TD]A004

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

در مدار سسيتم مينيمم سخت افزار عنصر اصلي و پردازشگر آن ميكروكنترلر MC68HC11A1 از خانواده HCMOS ساخت كارخانه Motorola و با فركانس كاري 2 مگاهرتز مي‌باشد. وظيفه اصلي اين ميكروكنترلر، برنامه ريزي تراشه كنترلي ارتباطات سريال، پردازش داده‌ها و كنترل كال اجزاء سيستم مي‌باشد.

3-1-2- مدارهاي واسط استاندارد RS232

جهت تبديل سطح الكتريكي سيگنالها از TTL (5+ و صفر ولت) به RS232 (9 ae ولت) و برعكس از تراشه‌هاي ICL232 بهره‌گرفته شده است. از ويژگي مهم اين تراشه‌ها آن است كه بر خلاف تراشه‌هاي متناظر براي اينكار 1488, 1489)) كه نياز به سه منبع 5+، 12+، 12- ولت دارند تنها از يك تغذيه 5+ ولت استفاده مي‌كند.

3-2- گذرگاه VME

انتقال اطلاعات بين برد Main و بردهاي UIOC ازطريق گذرگاه VME انجام مي‌گيرد خطوط آدرس و داده از طريق تراشه‌هاي راه‌انداز 74HC245, 74HC541 (u₁,u₂,u₃) به گذرگاه ارسال مي‌شوند . همچنين از چهارخط آدرس جهت ارسال كد مربوط به هر UIOC استفاده شده است. توضيح آنكه هر UIOC داراي يك شماره شناسايي بطول چهاربيت مي‌باشد كه برد MAIN هنگام دستيابي به آن مي‌بايست همان شماره شناسايي را بر روي گذرگاه VME قرار دهد.

تراشه (u₄) 74HC573 بعنوان نگهدارنده آدرس UIOC درنظر گرفته شده است. آدرس اين درگاه 800H مي‌باشد. بعبارت ديگر برد Main درهنگام انتقال اطلاعات به برد UIOC در اين درگاه شماره مورد نظر را ابتدا مي‌نويسد و سپس خواندن يا نوشتن بر روي حافظه دو درگاهه انجام مي‌گيرد. بدين ترتيب تنها يك UIOC در هر لحظه قابل دستيابي مي‌باشد. پايانه MN75 در حال حاضر به گونه‌اي طراحي شده است كه مي‌تواند حداكثر با سه عدد برد UIOC ارتباط داشته باشد.

3-3- كانكتورهاي برد Main

كانكتورهاي موجود بر روي برد همانطور كه در شكل 2-13 ديده مي‌شود بنحو زير مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

P₁: اتصال به گذرگاه VME.
P₂: اتصال به مودم (در حالي كه از برد مخابراتي استفاده نشود و برد Main هر دو كار را انجام دهد پروتكل هيتاچي)
P₅: اتصال سريال آسنكرون به كامپيوتر جهت عيب يابي Test-Maint.
P₄: اتصال سريال سنكرون /آسنكرون به مودم يا برد مخابراتي.
P₃ اتصال سريال سنكرون/آسنكرون به مودم يا برد مخابراتي (در برد Main كاربردي ندارد و لحيم نمي‌شود)

[TABLE=width: 100%]

[TR]

[TD]Pin

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

شكل 2-13- كانكتورهاي برد Main

[TABLE=width: 100%]

[TR]

[TD]Pin

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

[TABLE=width: 100%]

[TR]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

[TABLE=width: 100%]

[TR]

[TD]Pin

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

[TABLE=width: 100%]

[TR]

[TD]Pin

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

3-4- مدول UIOC

مدول UIOC بعنوان يك سيستم تعبيه شده به منظور كنترل يكسري بردهاي ورودي/خروجي طراحي شده است كه مي‌تواند بسياري از عمليات كسب داده و اعمال فرامين را در يك پايانه بعهده بگيرد. اين مدول قادر است برد ورودي/خروجي را كه هر يك حداكثر داراي 16 بابيت رجيستر مي‌باشند از طريق گذرگاه اختصاصي خود آدرس دهي كند. همچنين 4 كيلوبايت از حافظه محلي آن قابل دسترسي از طريق گذرگاه استاندارد VME مي‌باشد.

طراحي منحصر بفرد و انعطاف پذير مدول UIOC باعث گشته كه كل طرح پايانه علاوه بر استاندارد بودن كاملاً‌ مدولار، انعطاف پذير و همچنين مقرون به صرفه گردد.

بطور كلي مدول UIOC نقش واسط بين مدول اصلي و بردهاي ورودي/خروجي را بعهده دارد و با بعهده گرفتن عمليات كسب داده و اعمال فرامين ميزان بار پردازشي مدول اصلي را كاهش مي‌دهد. با توجه به اينكه مدول UIOC از طريق گذرگاه VME با مدول اصلي در ارتباط است،‌طراحي آن به گونه‌اي انجام پذيرفته كه بتوان همزمان چندين مدول UIOC را در يك پايانه نصب كرد.

با استفاده از اين قابليت مي‌توان بزرگترين پستها و نيروگاههاي موجود را نيز تحت پوشش اين پايانه قرار داد. همانطوري كه ذكر گرديد استفاده از مدول UIOC علاوه بر انعطاف پذير و مدولار نمودن طراحي پايانه بدليل حذف طبقه پيچيده و گران قيمت گذرگاه VME در بردهاي ورودي/خروجي موجب مقرون به صرفه شدن پايانه نيز گشته است.

جهت سادگي گسترش نرم افزار، نگهداري و پيكره‌بندي مدول UIOC يك درگاه سريال آسنكرون نيز براي اين مدول طراحي شده است.

مشخصات كلي اين مدول به شرح ذيل مي‌باشند:

مدار اينترفيس SA16/SD8 گذرگاه VME.
4 كيلو بايت حافظه دو درگاهه قابل دسترسي از طريق گذرگاه VME.
مدول درخواست كننده وقفه روي خط IRQ7 گذرگاه VME.
قابليت ناظر مكان D08 در آدر X)$XFF0 چهار بيت بالاي آدرس مدول UIOC روي گذرگاه VME مي‌باشد).
32 كيلو بايت EPROM و 24 كيلو بايت RAM.
256 بايت RAM 512 بايت EEPROM داخلي ميكروكنترلر.
4 عدد LED براي نمايش وضعيت كاري UIOC در هر لحظه.
سيستم نگهبان در برابر اختلالات نرم افزاري.
مكانيزم كشف كدهاي نادرست.
مدار ناظر بر نوسان كلاك سيستم.
درگاه سريال آسنكرون RS232.
مدار اينتفيس مخصوص مدول اصلي گذرگاه I/O.
قابليت كنترل 10 برد ورودي/خروجي از طريق گذرگاه I/O.
قابليت راه اندازي باس مستقل سريال سنكرون روي گذرگاه I/O.
5 تايمر 16 بيتي.
فركانس كلاك 2MHZ.
مدار ناظر بر تغذيه.
تغذيه 5 ولت حداكثر 800 ميلي آمپر.
درجه حرارت كاري صفر تا Cْ55+
اندازه استاندارد mm)6U160 *‌ mm233)

3-4-1- مشخصات فني

مدول UIOC از سه بخش عمده ذيل تشكيل شده است:

واسط گذرگاه VME.
سيستم مينيمم ميكروكنترلر.
واسط گذرگاه I/O

هر يك از بخشهاي فوق نيز خود به چندين بلوك مجزا تقسيم مي‌شوند كه در بلوك دياگرام مدول نمايش داده شده‌اند.

3-4-2- سيستم مينيمم ميكروكنترلر

هسته اصلي مدول UIOC بر مبناي سيستم مينيمم ميكروكنترلر در 68HC11 بوده و بلوكهاي تشكيل دهنده اين بخش عبارتنداز: ميكروكنترلر 68HC11 حافظه‌هاي محلي مدار واسط سريال،‌مدار ناظر بر تغذيه مدار بازنشاندن LED هاي نمايشگر و مدارهاي رمزگشائي آدرس انتقال اطلاعات بين بلوكهاي مختلف اين بخش و همچنين بخشهاي ديگر مدول UIOC از طريق باس داخلي انجام مي‌گيرد. باس داخلي از 16 خط آدرس 8 خط داده و خطوط كنترلي تشكيل شده است.

3-4-3- ميكروكنترلر

پردازنده مدول UIOC يك ميكروكنترلر از خانواده 6800 شركت موتورلا به نام 68 HC11 مي‌باشد، اين ميكروكنترلر كه از قويترين ميكروكنترلهاي 8 بيتي است كاملاً مناسب براي كار در يك محيط صنعتي بوده و علاوه بر توانايي انجام عمليات اصلي يك پردازنده معمولي نظير پردازش داد، مدهاي مختلف آدرس دهي داراي قابليت و ويژگيهاي ذيل نيز مي‌باشد.

3-4-4- حافظه‌هاي داخلي

اين ميكروكنترلر داراي 256 بايت RAM 512 بايت EEPROM داخلي مي‌باشد. 512 بايت EEPROM مكان مناسب جهت ذخيره سازي پارامترهاي پيكره بندي ايجاد مي‌كند.

3-4-5- سيستم نگهبان و ناظر كلاك داخلي:

اين دو قابليت مدول UIOC را در برابر اختلالات و اشكالات احتمالي سخت افزاري و نرم افزاري در يك محيط صنعتي ايمن مي‌كند. سيستم نگهبان بر اجراي صحيح نرم افزار نظارت مي‌كند و در صورت بوجود آمدن خطا در نرم افزار سيستم موجب بازنشانده شدن سخت افزاري مدول مي‌گردد. ناظر كلاك نيز بر نوسان صحيح كلاك سيستم نظارت دارد و در صورتي كه فركانس نوسانات كلاك كمتر از KHZ200 گردد، سيستم را بصورت سخت افزاري بازنشانده مي‌كند. هر يك از اين دو سيستم داراي روال بازنشاندن اختصاصي مي‌باشند.

3-4-6- درگاه مخابراتي دو طرفه براي ارتباط سريال:

از اين درگاه مي‌توان براي گسترش نرم افزار در دوره طراحي سيستم و همچنين بعنوان يك درگاه نگهداري و پيكره بندي در هنگام كار واقعي سيستم استفاده نمود.

3-4-7- تايمر 16 بيتي با 5 رجيستر مقايسه كننده زمان:

هر يك از يان رجيسترها را مي‌توان بنحوي برنامه ريزي نمود تا در لحظه‌هاي خواسته شده به سيستم وقفه دهند.

3-4-8- چهار مدكاري:

در هر يك از مدها ميكروكنترلر داراي قابليتهاي ويژه‌اي مي‌گردد. اين مدها عبارتنداز:

3-4-9- مد تك تراشه‌اي:

در اين مد، نميكروكنترلر بصورت يك پردازنده تنها كه داراي باس آدرس و داده خارجي نمي‌باشد كار مي‌كند. در اين حداكثر پايه هاي ميكروكنترلر براي ارتباط با وسايل جانبي (درگاه ورودي يا خروجي) بكار مي‌روند و تمام آردس دهي ها و انتقال داده درون ميكروكنترلر انجام مي‌گردد. اين مد بيشتر در آن سري از خانواده 68hc11 بكار مي‌رود كه داراي ROM داخلي مي‌باشند مانند MC68HC11A8 و در تراشه MC68HC11A1 بدليل آنكه داراي ROM داخلي نيست بكار نمي‌رود.

3-4-10- مدمالتي پلكس گسترده:

در اين مد ميكروكنترلر مي‌تواند 64 كيلو بايت آدرس دهي كند. بايت‌بالاي آدرس روي درگاه B و بايت پايين آدرس بصورت مالتي پلكس روي درگاه C ميكروكنترلر نوشته مي‌شوند. اطلاعات آدرس و داده بوسيله سگنال AS از همديگر دي‌مالتي پلكس مي‌گردند.

3-4-11- مد ويژه Boot Strap:

در اين مد تمام بردارها از 192 بايت Boot Loader ROM داخل ميكروكنترلر خوانده مي‌شوند. از اين مد مي‌توان براي مصارف تست و عمليات تشخيصي و همچنين برنامه ريزي رجيستر CONFIG (فصل 5) و EEPROM داخلي استفاده نمود. در اين حالت درگاه سريال بوسيله برنامه واقعي در Boot Loader ROM براي دريافت اطلاعات از كامپيوتر برنامه ريزي مي‌گردد. اين مد را مي‌توان تحت كنترل برنامه به هر يك از مدهاي كاري ديگر تغيير داد.

3-4-12- مد ويژه تست:

از اين مد براي تست كارخانه ميكروكنترلر و همچنين برنامه ريزي رجيستر CONFIG استفاده مي‌شود در اين حالت كليه بردارها از آدرس ROM , $BFFF-$BFCD خارجي خوانده مي‌شود. اين مدرا نيز مي‌توان تحت كنترل برنامه به هر يك از مدهاي ديگر تغيير داد.

هر يك از مدهاي ذكر شده بصورت سخت افزاري و بوسيله اعمال ولتاژ به پايه هاي MODB, MODA ميكروكنترلر مطابق جدول 2-1 انتخاب مي‌گردند.

جدول 2-1 مدهاي مختلف 68HC11

[TABLE=align: right]

[TR]

[TD][h=4]Mode Selected[/h][/TD]

[TD]MOD A

[/TD]

[TD]MOD B

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]Single Chip

[/TD]

[TD]0

[/TD]

[TD]1

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]Expanded Multiplexed

[/TD]

[TD]1

[/TD]

[TD]1

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]Special Bootstrap

[/TD]

[TD]0

[/TD]

[TD]0

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]Special Test

[/TD]

[TD]1

[/TD]

[TD]0

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

3-4-13- تله براي كدهاي نادرست:

يكي از ويژگيهاي مهم 68HC11 براي كار در محيطهاي صنعتي وقفه كدهاي نادرس آن است كه سيستم را در برابر دريافت كدهاي نادرست و همچنين افتادن در يك فضاي آدرس تعريف نشده مصون مي‌كند. اين تله بدين ترتيب عمل مي‌كن كه در صورت تشخيص يك كد تعريف نشده سيستم تشخيص كدهاي نادرس از ميكروكنترلر تقاضاي يك وقفه غير قابل سد شدن مي‌نمايد. اين وقفه داراي بردار بخصوصي در جدول بردارهاي ميكروكنترلر مي‌باشد.

3-4-14- سيستم وقفه‌ها:

اين ميكروكنترلر مي‌تواند 17 وقفه سخت افزاري و يك وقفه نرم افزاري دريافت كند كه هر كدام از اين وقفه ها داراي بردار جداگانه‌اي در جدول بردار وقفه‌ها مي‌باشند.

3-4-15- دستورات پردازش بيتي:

1- آدرس دهي و عمليات سريع بر روي متغييرهاي واقع در صفحه صفر فضاي حافظه.

2- پشته انعطاف پذير يكي از مزيتهاي اصلي اين ميكروكنترلر بر ميكروكنترلرهاي خانواده 8051 مي‌باشد.

3-4-16-حافظه هاي محلي.

علاوه بر حافظه‌هاي داخلي خود ميكروكنترلر EEPROM, RAM) داخلي) حافظه‌هاي محلي اين مدول از يك تراشه 27256 با ظرفيت 32 كيلوبايت EPROM و يك تراشه 62256 باظرفيت 32 كيلو بايت RAM تشكيل شده است.

از 32 كيلو بايت EPROM بمنظور ذخيره برنامه هاي ميان افزار، هسته بلادرنگ ، برناهه راه انداز پروتكل بين مدول اصلي و UIOC و برنامه هاي بردهاي ورودي/خروجي استفاده مي‌شود.

با توجه به نگاشت حافظه ميكروكنترلر كه محدود به 64 كيلوبايت مي‌باشد از 32 كيلوبايت حافظه RAM 62256 فقط 24 كيلو آن قابل استفاده به منظور ذخيره اطلاعات برنامه‌هاي فوق مي‌باشد.

3-4-17- مدار بازنشانده و ناظر تغذيه:

بمنظور بازنشاندن ميكروكنتلر بايد حداقل بمدت 8 برابر سيكل كلاك E (اگر نيازي به تشخيص بازنشاندن داخلي و خارجي نباشد بمدت 2 برابر سيكل E كافي است) به پايه Reset ولتا ژ صفر اعمال شود.

همچنين مدار بازنشاننده وظيفه نظارت بر تغذيه سيستم را نيز بعهده دارد بطوري كه اگر ولتاژ تغذيه از حد آستانه‌اي كمتر شود بمنظور جلوگيري از خراب شدن محتويات EEPROM و رجيستر CONFIG اين مدار پايه Reset ميكروكنترلر را فعلا مي‌كند.

3-4-18- مدار واسط سريال:

وظيفه اين مدار تبديل سطح ولتاژ TTL به سطح ولتاژ RS232 و همچنين مدار Handshaking RS232 ميباشد.

3-4-19- LEDهاي نمايشگر وضعيت مدول:

مدول UIOC داراي چهار LED مي‌باشد كه وضعيت كاريش را در هر لحظه نمايش مي‌دهند. در جدول 2-2 حالت نمايش LEDها و وضعيت كاري متناظر مدول UIOD نشان داده شده است.

جدول 2-2 وضعيت مدول UIOC براي حالتهاي مختلف LED ها

[TABLE=align: right]

[TR]

[TD]وضعيت LED

رنگ LED

[/TD]

[TD]خاموش

[/TD]

[TD]روشن

[/TD]

[TD=colspan: 2]چشمك زن

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]سبز

[/TD]

[TD]تغذيه قطع است

[/TD]

[TD]تعذيه وصل مي‌باشد

[/TD]

[TD=colspan: 2]روشن و خاموش شدن اين LED

نشاندهنده وبازنشانده شدن سيستم مي‌باشد.

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]زرد

[/TD]

[TD]روند DI قطع نيست

[/TD]

[TD]روند DI فعال است

[/TD]

[TD=colspan: 2]تغيير حالتي در وروديهاي ديجيتال رخ داده ولي هنوز گزارش نشده است

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]نارنجي

[/TD]

[TD]روند DO فعال نيست

[/TD]

[TD]روند Do فعال است

[/TD]

[TD]آرام

يكي از رله‌هاي خروجي انتخاب شده است

[/TD]

[TD]سريع

يكي از رله‌هاي Master بسته شده است

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]قرمز

[/TD]

[TD]هيچ خطايي در سيستم وجود ندارد.

[/TD]

[TD]خطايي رخ داده و توسط مدول اصلي خوانده شده است

[/TD]

[TD=colspan: 2]خطائي رخ داده است ولي هنوز توسط مدول اصلي خوانده نشده است

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

3-4-20- مدار رمزگشائي آدرس:

اين مدار بمنظور رمزگشائي آدر تراشه‌هاي ورودي/خروجي و حافظه‌ها طراحي شده است.

3-4-21- واسط گذرگاه VME:

وظيفه اين بخش ايجاد قابليت SA 16 / SD08 گذرگاه VME مي‌باشد. استاندارد SA16/SD08 مربوط به مدولهاي Slave گذرگاه VME مي‌باشد كه طول داده آنها 8 بيت است و قادرند به آدرس دهي 16 بيتي در آدرسهاي زوج و فرد پاسخ دهند.

با استفاده از اين قابليت، مدول اصلي يا هر مدول Master گذرگاه VME مي‌تواند به 4 كيلو بايت اطلاعات داخل حافظه دو درگاه مدول UIOC دسترسي داشته باشد. بلوكهاي تشكيل‌دهنده اين بخش عبارتند از: رمز گشايي آدرس مبنا، درايور، مترجم، درخواست كننده وقفه و ناظر مكان.

3-4-21- 1- رمز گشايي آدرس مبنا

هر مدول UIOC داراي يك تراشه مقايسه كننده مي‌باشد كه در هر لحظه محتواي خطوط A15-A12 گذرگاه VME را با مقدار تنظيم شده توسط يك سوئيچ چهارتايي مقايسه مي‌كند و در صورت برابر بودن اين دو مقدار با ارسال سيگنال BS بلوك مترجم را فعال مي‌سازد. توسط اين سوئيچ چهارتايي مي‌توان براي هر مدول UIOC آدرس جداگانه‌اي را تنظيم كرد.

3-4-21- 2- طبقه درايور

اين طبقه وظيفه تقويت و درايور سيگنالهاي گذرگاه VME را بعهده دارد، هدف از تقويت سيگنالها كاهش بارگذاري مدولهاي مختلف روي باس خارجي و در نتيجه كاهش اثر انعكاسي و هم صحبتي مي‌باشد. المانهاي انتخاب شده جهت اين طبقه مطابق با استاندارد (VME Bus) IEEE P1014 مي‌باشند.

3-4-21- 3- طبقه مترجم

اين طبقه هسته اصلي واسط گذرگاه VME مي‌باشد و وظيفه ترجمه، تطبيق و يكسان نمودن پروتكلهاي گذرگاه VME و گذرگاه داخلي را بعهده دارد. اين طبقه طبق مشخصات مدولهاي SA16/SD06 گذرگاه VME قادر به شركت در سيكلهاي انتقال داده يك بايتي بوده و فقط به آدرس دهي كوتاه يا 16 بيتي پاسخ مي‌دهد.

3-4-21- 4- طبقه درخواست كننده وقفه

اين طبقه مطابق با مدول درخواست كننده وقفه D08 (O) گذرگاه VME طراحي شده است و اين امكان را براي UIOC فراهم ساخته كه بتواند از طريق خط IRQ7 گذرگاه از مدولهاي Master تقاضاي سرويس وقفه كند.

3-4-21- 5- طبقه ناظر مكان

اين طبقه مطابق با مدول ناظر مكان A16 مي‌باشد. قابليت ناظر مكان امكاني فراهم مي‌كند كه مدولهاي Master بتواند با استفاده از آن به مدولهاي Slave فرماني را اعمال كرده يا از آنها درخواست وقفه كنند. هنگامي كه از طريق گذرگاه VME داده‌آي در آدرس X)SXFF7 چهار بيت بالاي آدرس مدول UIOC روي گذرگاه VME مي‌باشد) نوشته شود اين طبقه به ميكروكنترلر مدول UIOC وقفه مي‌دهد.

3-4-21- 6- حافظه دو درگاهه

اين حافظه داراي دو سري پايه مجزا آدرس و داده مي‌باشد و مي‌توان از طريق دو گذرگاه مستقل از هم به محتويات آن دسترسي داشت. يك درگاه اين حافظه به گذرگاه VME وصل شده است و مدول اصلي مي‌تواند از طريق اين درگاه به 4 كيلو بايت داده داخل آن دسترسي داشته باشد. درگاه ديگر آن نيز از طريق گذرگاه داخلي UIOC به ميكروكنترلر وصل است.

بدين ترتيب پردازشگرهاي مدول اصلي و مدول UIOC مي‌توانند همزمان به اين حافظه دسترسي داشته باشند و براي جلوگيري از خطا در هنگام نوشتن همزمان و خواندن همزمان از يك آدرس يكسري سمافور در اين حافظه وجود دارد كه مي‌توان بوسيله آنها اينگونه شرايط را كنترل نمود.

3-4-22- واسط گذرگاه I/O

اين بخش از مدول UIOC وظيفه راه‌اندازي پروتكل و تقويت سيگنالهاي I/O را به عهده دارد. گذرگاه I/O هر UIOC از 8 خط آدرس، 8 خط داده دو طرفه، سيگنالهاي كنترلي و تغذيه تشكيل شده است.

3-4-22- 1- مشخصات گذرگاه I/O

گذرگاه i/o مسير ارتباطي بين مدول uioc و بردهاي ورودي – خروجي به آن مي‌باشد، اين گذرگاه در حقيقت كانال ارتباطي بين يك مدول كنترل كننده اصلي گذرگاه و يكسري مدول Slave است.

مشخصات عمومي اين گذرگاه عبارتند از:

سازگار با سطوح ولتاژ خانواده (High Speed CMOS) HC
ساختار ساده مدارهاي اينترفيس مخصوص اين گذرگاه
8 خط انتقال داده دو طرفه
8 خط آدرس براي آدرس دهي ماكزيمم 256 نقطه
خط مخصوص وقفه
خطوط كنترلي: به منظور تعيين جهت گذرگاه و همچنين كنترل توالي عمليات مدولهاي خروجي (STB*)
خطوط تغذيه GC/L , -12 V , +12V , + 5 V

3-4-22- 2- هويت سيگنالها

در اين قسمت هويت هر يك از سيگنالهاي گذرگاه I/O بررسي شده‌اند. لازم به ذكر است كه علامت ستاره (*) نشاندهنده فعال بودن با سطح يا لبه منفي مي‌باشد.

3-5- مدول ورودي ديجيتال

وظيفه مدول ورودي ديجيتال، جمع‌آوري اطلاعات ديجيتال ورودي، تشخيص تغيير وضعيت و ارسال آنها به مدول اصلي پايانه مي‌باشد. هر گونه تغيير وضعيت اين وروديها، به سرعت شناسايي و با برچسب زماني به دفت 10 ميلي ثانيه ذخيره مي‌شود.

از آنجائيكه اكثر وروديها داراي بانس مي‌باشند، لذا نرم افزار جمع‌آوري اطلاعات در اين مدول، با در نظر گرفتن اين موضوع، تغيير وضعيت‌هاي معتبر را، با برچسب زماني مربوطه ثبت مي‌نمايد. مكانيسم عمل بدينگونه است كه ،‌پس از آنكه اولين تغيير وضعيت شناسايي شد،‌تغييرات وضعيتي كه پس از آن اتفاق بيفتد تا مدت زماني كه بعنوان زمان بانس در نظر گرفته مي‌شود، بي‌اعتبار خواهند بود.

پس از گذشت اين مدت،‌اولين وضعيت قرائت شده توسط نرم افزار با وضعيت قبلي مقايسه مي‌شود و چنانچه يكسان باشد بعنوان تغيير وضعيت معتبر تلقي شده و با برچسب زماني مربوطه ثبت مي‌شود. اين روند مرتباً تكرار مي‌گردد و بدين‌ ترتيب تغيير وضعيتهاي واقعي از بانس تميز داده مي‌شوند.

علاوه بر نوسانات اتصال ،‌لرزش اتصالات، تاثير نامطلوبي در سيستم دارد زيرا باعث بالا رفتن تعداد تغيير حالتها و در نتيجه اشغال دائم كانال مخابراتي مي‌شود. لرزش ا تصال، مي‌تواند ناشي از خرابي اتصالات ورودي يا خطاهاي ديگر، در تجهيزات طرف پست باشد. بدين منظور در پايانه از ***** نرم افزاري، جهت كاهش نرخ تغيير وضعيتها به حد مينيمم ،‌استفاده مي شود. مشخصه اين *****، توسط پارامترهاي ساختاري سيستم، هنگام پيكر بندي پايانه، تعريف مي‌شود.

برد ورودي ديجيتال، يكي برد هوشمند نيست و كليه عملكردهاي نرم افزاري آن،‌توسط يك برد هوشمند ديگر به نام UIOC (واحد پردازشگر ورودي – خروجي) كنترل مي‌گردد. بردهاي ورودي ديجيتال ، از طريق يك گذرگاه محلي به بردهاي UIOC متصل مي‌گردند.

بطور كلي هر برد ورودي ديجيتال از بخشهاي اصلي زير تشكيل شده است:

بخش واسط بين برد و دنياي خارج، كه وظيفه آماده سازي سيگنالهاي ورودي، به منظور نمونه‌برداري را بر عهده دارد. در اين بخش، وروديها پس از عبور از *****هاي نويزگير، پلهاي ديودي يكسو ساز ( به منظور از بين بردن حساسيت مدار به جهت ولتاژ ورودي) و عناصر تزويج كننده نوري، آماده نمونه برداري مي‌شوند.
بخش زمانبند كه دو وظيفه مهم زير را انجام مي‌دهد:

الف) توليد پالس ساعت به منظور اندازه‌گيري زمان و استفاده از آن براي زدن برچسب زماني به وروديهاي تغيير وضعيت يافته. (اين وظيفه در مدول UIOC انجام مي‌گيرد)

ب) تعيين دوره تناوب لازم، براي نمونه برداري اطلاعات ورودي (اين وظيفه در مدول UIOC انجام مي‌گيرد.

**seyed mehdi hoseyni** · 23 خرداد، ۱۳۹۲

طرح كلي سيستم پايانه : (RTU )

1-1- ساختار كلي سخت افزار پايانه

طرح كلي سخت افزار پايانه باید بر اساس جديدترين استاندارد هاي صنعتي و با استفاده از تكنولوژي روز مي‌باشد . نكته اساسي و مهم در ساختار RTUمدولاربودن كل سيستم است كه اين پايانه ار كاملاً انعطاف پذير و بكارگيري آنرا در آرايشها و شكل بديهاي متفاوت مقرون بصرفه نموده است. بنحوي كه مدولهاي بكار رفته در اين پايانه بسته به تعداد نقاط تحت پردازش قابل تغيير مي‌باشند.

طراحي پايانه بر اساس يك سيستم چند پروسسوري Multicomputing مي‌باشد بطوري كه در اين سيستم تمام عمليات توسط چند مدول هوشمند كه از طريق گذرگاه پايه

(backplane Bus) با هم در ارتباطند، كنترل مي‌گردد. سخت افزار سيستم از نظر فيزيكي از چندين طبقه مختلف تشكيل يافته است كه عبارتنداز:

طبقه اصلي (Base Stage): اين طبقه يك قفسه Rack استاندارد VMEbus است كه تمام مدولهاي هوشمند در آن مستقرند و كل عمليات پايانه دراين طبقه كنترل مي‌گردد. بطوري كه در شكل 1 نشان داده شده مدولهاي MPC كنترل كننده‌هاي UIOC)I/Oها) و منبع تغذيه در اين طبقه قرار دارند.

گذرگاه VME در Backplane فوقاني J1 اين طبقه قرار گرفته و مدولهاي هوشمند از طريق كانكتور 96 تايي P1 به اين گذرگاه متصل مي‌گردند.

لازم به ذكر مي‌باشد كه مدول MPC با استفاده از پروتكل استاندارد VMEbus با مدولهاي UIOC در ارتباط مي‌باشد.

طبقات ورودي و خروجي: اين طبقات محل قرار گيري واحدهاي ورودي و خروجي هستند و هر يك از آنها از طريق يك گذرگاه اختصاصي بنام I/O Channel به UIOC متناظر در طبقه اصلي متصل مي‌گردند. گذرگاه I/O Channel روي Backplane تحتاني هر طبقه I/O گسترش يافته و مدولهاي I/O از طريق يك كانكتور 64 تايي (P2)DIN روي آن نصب مي‌گردند. شكل 2 نحوه اتصال كارتهاي I/O را با UIOC نمايش مي‌دهد.
طبقه آماده سازي سيگنالها Signal Conditioning and Terminal Block

اين طبقه نقطه ارتباط پايانه و محيط خارج است به طوري كه تمام سيگنالهاي ورودي و خروجي به اين طبقه وارد شده و توسط كابل چند رشته به كارتهاي I/O وارد مي‌شوند. در ضمن تمام نقاط تست Test Points در اين طبقه قرار دارند. در شكلهاي پيوست مسير كلي حركت يك سيگنال (فرمان،‌وضعيت ، هشدار و…) از پايانه به پروسه و بلعكس ترسيم شده است.

لازم به ذكر مي‌باشد كه در اين طبقه هيچ المان اكتيوي وجود ندارد. و فقط يك طبقه واسط بين MR,RTU مي‌باشد.

پايانه ظرفيت پذيرش 14 كارت I/O را دار مي‌باشد. با توجه به اينكه هر بدر DI سي و دو نقطه 32 و هر برد AI شانزده نقطه 16 و هر برد DO چهل وچهار نقطه 44 را پوشش مي‌دهند و با توجه به جدول نقاط ارائه شده بزرگترين پست داراي DI15 و DO54 و AI28 مي‌باشد با احتساب 30% ظرفيت گسترش آنگاه تعداد نقاط برابر DI195 ، DO70 و AI36 مي‌گردد كه نهايتاً هفت عدد برد DI دو عدد برد DO و سه عدد برد AI كه جمعاً 12 برد I/O خواهند شد.

به اين ترتيب بزرگترين پست حتي با احتساب 30% اضافه ظرفيت توسط پايانه پوشش داده خواهد شد با اضافه شدن هر برد ترمينال برد مروبط به آن نيز مي‌بايست اضافه گردد. تمامي قطعات الكترونيكي بكار رفته در بردهاي پايانه قابليت كار در دماي بين ْC55 تا ْC5 را دارا مي‌باشند.

پايانه از طريق مودم و ترمينالهاي تعبيه شده در داخل آن مي‌تواند به تجهيزات PLC موجود در ايستگاههاي برق متصل گردد و به اين وسيله با مركز كنترل تبادل اطلاعات نمايد.

پايانه جهت كار نياز به تغذيه +18 VDC دارد كه مي‌بايست بهمراه سيگنال زمين به آن داده شود ترمينالهاي مورد نظر در داخل پايانه تعبيه شده‌اند.

2-1- مشخصات فني مدولهاي هوشمند.

1-2-1 مدول (Main)MPC

مدول MPC يك مدول ميكروپروسسوري مي‌باشد كه وظيفه كنترل عمليات كل پايانه و ارتباط با مركز كنترل ديسپاچينگ را بعهده دارد. مشخصات كلي اين مدول بشرح ذيل مي‌باشد.

ميكروپروسسور 68000 با سرعت 16 مگاهرتز: پردازشگر مدول MPC يك ميكروپروسسور از خانواده 6800 شركت Motorola بنام 68000 مي‌باشد،‌اين ميكروپروسسور (MCU) از قويترين ميكروپروسسورهاي 16 بيتي موجود در بازار مي‌باشد كه كاملاً مناسب كار در يك محيط صنعتي بوده و علاوه بر توانائي هاي يك پردازشگر معمولي داراي ويژگيهاي ذيل است:

الف – سيستم Clock Monitor, Watchdog داخلي: اين دوقابليت ميكروپروسسور را در برابر اختلالات و اشكالات احتمالي سخت افزار و نرم افزار در يك محيط زمان حقيقي صنعتي مصون مي‌نمايد.

ب – واسط مخابراتي سريال Full-duplex: از اين درگاه براي گسترش Develop نرم‌افزاري در دوره طراحي و همچنين يك درگاه نگهداري و تعميراتي Maintenance در هنگام كار واقعي سيستم استفاده خواهد شد.

ج – تله كدهاي نادرست Illegal OPCode Trap : يكي از ويژگيهاي مهم 68000 براي كار در محيطهاي صنعتي، وقفه كدهاي نادرست آن است كه سيستم را در برابر دريافت كدهاي نادرست و همچنين افتادن در يك فضاي آدرس تعريف نشده مصون مي‌كند.

2- 128 كيلو ورد ns70 FLAH ROM

3- 128 كيلو ورد بايت ns70 Satatic RAM

چهار عدد درگاه سريال با استفاده از تراشه Z8530-SCC جهت ارتباط با مركز كنترل و گسترش نرم افزار (سنكرون ، آسنكرون)

كنترل كننده ارتباط سريال Serial Communications Controller: تراشه Z8530 SCC امكان اتصال مدول MPC به مودم و مركز ديسپاچينگ را فراهم نموده است.

SCC يك كنترل كننده ارتباط سريال دو كاناله با قابليت كاركرد با چند پروتكل بوده و مخصوص پردازشگرهاي 8 و 16 بيتي مي‌باشد. مشخصات اين تراشه عبارتنداز:

دو كانال دوطرفه مستقل.
قابليت ارتباط سريال آسنكرون.
قابليت ارتباط سنكرون بر مبناي بيت SDLC/HDLC (bit-oriented با توانايي توليد و تشخيص CRC.
قابليت كد نمودن NRZL, NRZ يا FM.
توليد Boud-rate براي هر كانل.
قابليت بازيافت كلاك Clock recovery با استفاده از Digital Phase-Locked Loop.
اسيلاتور كريستالي.

تراشه ساعت جهت نگهداري مقادير سال،‌ماه ،‌روز، ساعت ، دقيقه، و ثانيه.

اين تراشه داراي باطري بكاپ و حافظة‌داخلي است كه در اين مدل پايانه جهت ذخيره‌سازي Config پايانه و تعريف و حفظ مشخصه نقاط Single/Double استفاده شده است. شمارة اين آي سي M48T08 مي‌باشد.

توليد كننده زمان سنج سيستم با دقت ms1.
امكان Watch dog timer با امكان ريست 0.5s,1s, 2s.
امكان برچسب زماني با دقت ms1.
داراي گذرگاه VME باقابليتهاي زير:

Master Transfer Mode, A24, D8/D16.

Short VME bus access on address FF 0000-FFFFFF

Bus requester (ROR and RWD)

Single Level Arbiter.

System Controller slot1 function with bus time out monitor

Master reset generator

Single Level VME bus Interrupt Handler on IRQ4.

10- داراي واسط گذرگاه I/O

اين بخش از مدول UIOC وظيفه راه اندازي پروتكل و تقويت سيگنالهاي I/O را بعهده دارد. گذرگاه I/O هر UIOC از 8 خط آدرس،‌8 خط داده دو طرفه سيگنالهاي كنترل و تغذيه تشكيل شده است.

11- در ساخت اين برد ازت كنولوژي FPGA استفاده شده است. تعدادي از آي سي برد به داخل آي سي هاي FPGA برده شده است.

شمارة آي سي فوق 71LSLC28 با تاخير ns15 از شركت آلترا مي‌باشد.

12- بلوك اينترفيس گذرگاه پايه: توسط اين بلوك مدول MPC مي‌تواند از طريق خطوط گذرگاه MVE به حافظه هاي دو درگاهه مدولهاي UIOC دسترسي داشته باشد.

در مرجع زير مفهوم گذرگاه VME مشخص شده است.

ANSI/IEEE std 1014-1987, IEEE standard for a versatile backplane Bus:

VME bus

با توجه به اينكه در پروژة جاري از يك برد MAIN و سه عدد برد UIOC استفاده خواهد شد به اينج هت برد پايه VME داراي چهار شكاف جهت قرار گيري بردهاي فوق‌الذكر مي‌باشد.

13- ابعاد برد (23.3x16cm)6U مي‌باشد.

2-2-1- مدول (Universal I/O Controller) UIOC

پردازشگر مدول UIOC يك ميكروپروسسور از خانواده 6800 شركت Motorola بنام 68000مي‌باشد اين ميكرو پروسسور (MCU) از قويترين ميكروپروسسور 16 بيتي موجود در بازار مي‌باشد كه كاملاً‌ مناسب كار در يك محيط صنعتي است.

UIOC يك مدول هوشمند با قابليت ارتباط با گذرگاه VME است كه از طريق باس VME با مدول MPC به تبادل اطلاعات مي‌پردازد. بطور كلي UIOC يك مدول واسط بين Main و مدولهاي I/O است و اين مدول با بعهده گرفتن عمليات جمع‌آوري داده و اعمال فرمانها ميزان بار عملياتي مدول Main را كاهش مي‌دهد.

هر UIOC قابليت كنترل تعداد معيني (حداكثر 1024 نقطه DO يا 512 نقطه AI يا AO و 384 نقطه DI يا بطور متوسط 512 نقطه I/O از نقاط ورودي – خروجي را دارا مي‌باشد و در صورتي كه تعداد نقاط از ظرفيت يك UIOC بيشتر شد مي‌توان از يك مدول UIOC ديگر استفاده نمود.

ساختار كلي يك مدول UIOC در شكل پيوست نشان داده شده است مشخصات كلي اين مدول مشابه برد Main مي‌باشد بعلاوه 8 كيلو بايت با 4 كيلو ورد حافظه دو درگاهه مي‌باشد.آي سي حافظة‌فوق الذكر IDT71342 مي‌باشد.

بلوك اينترفيس گذرگاه پايه: اين بلوك امكان دسترسي به حافظه دودرگاهه مدول UIOC را از طريق گذرگاه پايه فراهم نموده است. هر بلوك اينترفيس داراي يك سوئيچ انتخاب آدرس مبنا مي‌باشد و مي‌توان آدرس مبناي برد را توسط اين سوئيچ تنظيم نمود. از طريق بلوك اينترفيس مدول Main مي‌تواند از پردازشگر UIOC درخواست وقفه نمايد.ابعاد برد (23.3x16cm)6U مي‌باشد.

3-1- ساختار كلي نرم افزار مدول اصلي

نرم افزار پايانه از آنجا كه بر روي ميكرو پروسسور صنعتي 68000 گسترش يافته است نيازمند به انجام عمليات و بكاربردن تدابير لازم جهت نشاندن نرم افزار در ميكروپروسسور مي‌باشد. Embedded System Programming به منظور اجراي مناسب عمليات و همچنين ارائه يك راه استاندارد و مشخص د رجهت تهيه نرم افزارها، تمامي ابرازهاي مروبطه Software Development Tools براي طي چنين مسيري تهيه مي‌گردد و با استفاده از آنها نرم افزارهاي مورد نياز آماده خواهد شد.

نرم افزار پايانه از دو بخش مجزاي زير تشكيل مي‌گردد:

1-3-1- نرم افزار مدول اصلي كه وظيفه برقاري ارتباط با مدولهاي I/O و كارت مخابراتي را برعهده دارد. اين نرم افزار به زبان ساخت يافته C نوشته شده است. از آنجا كه اين نرم افزار مي‌بايست چندين نوع عمليات مختلف را بصورت موازي اجرا نمايد به اين جهت از ابرزاري با عنوان «سيستم چندكاره زمان حقيقي» براي پياده سازي مسئله چند كارگي multitasking استفاده مي‌گردد.

اين نرم افزار كه بصورت توابع كتابخانه‌اي بكار گرفته مي‌شود بعنوان هسته اصلي نرم افزار وظيفه كنترل خط اجرائي برنامه را برعهده دارد . پروسسهاي مختلف بر اساس قوانين اين رنم افزار مديريت خواهند شد و مسئله ارتباط بين آنها نيز از طريق امكاناتي كه اين سيستم چند كاره در اختيار مي‌گذارد حل مي‌گردند.

نرم افزار مدول اصلي شامل ترجمه و اجراي فرامين مركز كنترل (در لايه هاي فيزيكي و كاربردي)، جمع‌آوري اطلاعات از مدولهاي I/O نظارت برصحت عملكرد حافظه ها و نرم افزار مي باشد.

نرم افزار مدول Main از فايلهاي زير تشكيل شده است:

[h=4]LIB68000.C, LIB68000.H[/h]UCOS.C, UCOS.H, OS-CFG.H

COMMBUF2.C, COMMBUF2.H

IEC870-5.H

LINK.C,LINK.H

PROCESS.C, PROCESS.H

MUP.C, MUP.H

RTUMAIN.C

2-3-1- نرم افزارهاي مربوط به مدولهاي I/O

براي هر مدول I/O بنابر وظيفه‌اي كه برعهده آنها مي‌باشد و نحوه انتقال اطلاعات نرم افزار مربوطه در مدول UIOC مرتبط با آن تهيه شده است. زبان برنامه نويسي انتخابي همچنان C مي‌باشد و با توجه به سخت افزار Cross-Compiler هاي مربوطه تهيه گرديده‌اند البته در شرايطي كه نياز به منظور دسترسي به سرعت بالاتر مي‌توان از زبان اسمبلي ميكروپروسسور 68000 بهره گرفت.

2- اطلاعات فني نرم افزار

1-2- اطلاعات فني نرم افزار مربوط به هسته RTMTK

نام كرنل ميباشد كه توسط شركت Embedded System Product توليد شده است و نويسنده آن Jean J.Labrosse مي‌باشد.
اين كرنل به زبان C نوشته شده است و از اين رو قابليت اجراي بر روي طيف وسيعي از پروسسورها را دارا مي‌باشد. فعال و غير فعال شده وقفه ها نيز از محيط C صورت مي‌گيريد.

اين كرنل مي‌تواند بر روي ميكروپروسسورها و ميكروكنترلرها و حتي DSPهاي8 و 16 و 32و 64 بيتي اجرا گردد.

كاربر مي‌تواند بسته به نياز پروژه خود از خدماتي كه در اختيار مي‌گذارد به نحو بهينه استفاده كند و ملزم به استفاده تمامي ابزار نمي‌باشد. حسن اين روش كاهش اندازه حافظه ROM و RAM اشغال شده توسط است.
يك كرنل بالدرنگ، با زمانبندي تقدمي مي‌باشد يعني هميشه كاري را كه با اولويت حاضر باشد، اجرا مي‌كند.
قابليت مديريت 64 نوع كار Task را دارد براي هر كار اولويت منحصر بفرد تخصيص داده شده است.
زمان اجراي تمامي توابع و خدمات در معين و مشخص مي‌باشد. بدين معني كه ما از زمان اجراي تابع هميشه مطلع هستيم.
بطور همزماني و تبادل اطلاعات در بين پروسسورها از امكانات زير در II استفاده مي‌گردد.

صندوق پستي Mail Box
صفها Queues
سمافورها Semaphore
تقسيمات حافظه با اندازه‌هاي ثابت Fixed Size Memory Partitions
تابعهاي وابسته به زمان Related Function

در تمامي توابع، متغيرها، ماكروها و تعاريف با OS شروع مي‌گردند كه نشان مي‌دهد با سيستم عامل در ارتباط مي‌باشند.
در هر كار Task پشته مخصوص به خود را مي‌طلبد و هر كار اجازه دارد كه اندازه مختلفي از پشته را در اختيار داشته باشد. اين قابليت به ما كمك مي‌كند كه فضاي كمتري در حافظه اشغال گردد.
در اين كرنل، وقفه‌ها قادرند اجراي يك عمل Task را به تعويق بياندازد و اگر يك كار با اولويت بالاتر بعنوان نتيجه يك وقفه ظاهر شود،‌تا زماني كه تمام وقفه‌هاي تو در تو Nested Interrupts كامل نشود، اجرا نخواهد شد.

2-2- اطلاعات فني در مورد پايگاه اطلاعاتي

براي ساختمان داده از يك درخت دودوئي براي پيوند جدولهاي مختلف استفاده شده است و اين درخت براساس نام جداول تنظيم شده است.
مهمترين توابع حمايت شونده توسط پايگاه اطلاعاتي عبارتنداز:

الف – تابع ايجاد جدول Create-table.

ب – تابع پيدا نمودن يك جدول Find-Table.

ج- دسترسي به جدولهاي bit-orient.

د – دسترسي به هر يك از المانهاي يك جدول

ذ- دسترسي به هر يك از ركوردهاي يك جدول.

3-2- اطلاعات فني در مورد استانداردهاي نرم‌افزار

براي اين پايگاه اطلاعاتي از زبان ساخت يافته C براي برنامه نويسي در هر يك از مدولهاي نرم‌افزاري استفاده شده است.
ميزان تجربيات افراد با زبان برنامه‌نويسي C درحد خوب مي‌باشد (اجراي پروژه‌هاي متعدد نرم‌افزاري با استفاده از اين زبان) و سابقه هر كدام بالاي 5/1 سال مي‌باشد.
ميزان تجربيات شركت در پروژه‌هاي نرم افزاري مربوط به نقشه‌هاي تك خطي و استخراج مشخصات پستها مي‌باشد.
نرم افزار مربوط به هسته چند كاره زمان حقيقي مطابق بند 1-2 از شركتهاي خارجي تهيه شده است.
ابزار گسترش نرم افزار عبارت است از:

Corss-Compiler
Cross-Assembler
Simulator
Debuging Tools
Monitor

به كمك اين ابزار گسترش نرم افزار بر روي سيستمهاي ميكروپروسسوري به سهولت انجام خواهد گرفت.

4-2- مشخصات نرم افزار پروتكل

براي ايجاد ارتباط بين مراكز ديسپاچينگ و RTU نياز به يك نرم افزار واسطه‌ داريم كه وظيفه آن انتقال اطلاعات از مركز به RTU و بلعكس مي‌باشد.

پايانه قابليت ارتباط با مراكز را با پروتكل های HDLC, Indactic 2033 و IEC 870-5-101 وسایر پروتکل ها(بعنوان نمونه مدل ایرانی ساخته شده توسط شرکت کرمان تابلو)دارا مي‌باشد.

4-2-1- پروتكل Indactic 2033

پروتكل Indactic 2033 از سه لايه مجزاي فيزيك لينك و كاربردي تشكيل شده اس. لايه فيزيكي مربوط به استانداردهاي الكتريكي پروتكل و سطوح ولتاژ، جهت ارسال و دريافت بيتهاي اطلاعاتي مي‌باشد و در لايه لينك، چگونگي بسته بندي اطلاعات و نحوه خطايابي در فريمهاي مبادله شده را مشخص مي‌كند و در لاهي كاربردي توابع عملكردي پايانه آورده شده است.

توابع مهم عملكردي مربوط به لايه Application عبارتنداز:

انجام فرامين كنترلي و تنظيم نقاط.
جمع‌آوري مقادير مژرند.
جمع‌آوري وضعيت وروديهاي ديجيتال.
جمع‌آوري تغيير وضعيتها.
تنظيم ساعت داخلي پايانه.
تست عملكرد پايانه.

بعلت آنكه در پروتكل Indatic 2033 قالب و مود ارتباط سريال داده‌ها از طرف مركر به پايانه با طرف پايانه به مركز متفاوت است،‌نرم افزار مدول اصلي در پايانه با نرم‌افزار متناظر در طرف مركز از جهاتي متفاوت است.

همچنين بعلت پيچيدگي پروتكل Inactic 2033 نسبت به پروتكل هيتاچي و عدم تطابق آن با پروتكلهاي استاندارد و معمول مخابراتي، حجم نرم افزار مدول اصلي بسيار بيشتر از بقيه بوده چرا كه تقريباً هيچ يك از روشهاي رمز كردن فريمهاي داده در اين پروتكل قابل پشتيباني بصورت سخت افزاري توسط تراشه‌هاي سريال در دسترس و نيز تراشه بكار رفته در مدول واسطه ساخته شده SCC نمي‌باشد. از اين رو نرم افزار مدول واسطه مخابراتي با استفاده از هسته بلادرنگ بزبان C و بصورت چند كاره نگاشته شده است.

با توجه به آزمايشهاي انجام شده براي شنود پروتكل بكار رفته در پايانه M4 شركت A.B.B مشخص گرديد كه فريمهاي ارسال از مركز به پايانه در مود سنكرون با ساختار بايت و با يك كلمه 16 بيتي همزماني در ابتدا و انتهاي فريم مي‌باشد.

بنابراين كانال B از تراشه SCC در مود Bisynchronous براي دريافت فريمهاي داده از مركزآماده سازي مي‌شود همچنين كانال A از SSC در مود آسنكرون براي ارسال و دريافت پيغامها با مدول اصلي پايانه آماده و راه‌اندازي مي‌گردد.

فريمهاي ارسال از طرف پايانه به مركز در مود سنكرون با ساختار بايتي ولي با يك كاراكتر همزماني در ابتداي فريم مي‌باشد. از اين رو در اين روند بعد از دريافت يك فريم آسنكرون از مدول اصلي پايانه، SCC در مود Monosynchronous برنامه ريزي و آماده مي‌گردد تا بتوان فريم مورد نظر را براي مركز ارسال كرد.

4-2-2- پروتكل HDLC شركت هيتاچي

اين پروتكل مشابه پروتكل HDLC استاندارد است. شركت هيتاچي با توجه به نياز سيستم ديسپاچينگ تغييراتي در پروتكل HDLC اصلي ايجاد نموده است. علاوه بر آن با در نظر گرفتن ملاحظات پايانه و مركز از نظر سخت افزار و نرم افزار و وظايفي كه برعهده RTU مي‌باشد.

پروتكل HDLC يك پروتكل با ساختار بيتي مي‌باشد و تبعات اين موضوع در لايه فيزيكي عمدتاً‌ شامل موضوعات روشهاي ايجاد همزماني رمز كردن اطلاعات تميز دادن اطلاعات از بايتهاي ويژه پرچم و غيره مي‌باشد.

در پروتكلهاي با ساختار بيتي براي بدست آوردن بدون خطاي اطلاعات در طرف گيرنده ايجاد نمودن همزمانيهاي بيتي و فريمي ضروري مي‌باشد.

فريمي كه جهت ارسال در سيستم هيتاچي تشكيل مي‌شود بصورت شكل زير مي‌باشد.

[TABLE=align: right]

[TR]

[TD]SYN

[/TD]

[TD]CRC

[/TD]

[TD](DATA)

[/TD]

[TD]FUN

[/TD]

[TD]STA

[/TD]

[TD]SYN

[/TD]

[TD]SYN

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

SYN:‌كدهاي همزماني ،‌يك بايت (8 بيت)

STA:‌ آدرس پايانه، يك بايت

FUN: كد عمل ،‌يك بايت

DATA:‌اطلاعات ،‌2N بايت (N كلمه = 2xN بايت)

CRC: كد CRC براي كشف خطا، 2 بايت

در واقع كليه پروتكلهاي خانواده HDLC مانند پروتكل SDLC و پروتكل هيتاچي در فرمت پيغام كاملاً‌ شبيه يكديگر مي‌باشند. بعبارت ديگر صرف نظر از لايه‌هاي ديگر كليه پروتكلهاي خانواده HDLC در لايه دوم مشترك مي‌باشند. تفاوت عمده پروتكلهاي خانواده HDLC در تعاريف FUN و كاربردهاي آن است.

هر فريم حداكثر 104 بايت مي‌تواند باشد كه شامل 97 بايت اطلاعات و 7 بايت بالاسري است. معمولاً اطلاعات را در اين سيستم بصورت كلمه 16 بيتي در نظر مي‌گيرند لذا اطلاعات اصلي شامل 48 كلمه 16 بيتي و يك بايت مجزاي ديگر است. اين بايت كه بنام پرچم ناميده مي‌شوند لذا 96 بايت اطلاعات فوق الذكر مي‌تواند به 64 كلمه 12 بيتي تقسيم شده و در واقع فريم مي‌تواند حداكثر 64 مقدار آنالوگ را حمل كند.

4-2-3- پروتكل IEC870-5-101

اين استاندارد توسط مؤسسه استاندارد اروپا IEC تهيه و تنظيم شده است. مهمترين مشخصه استاندارد انعطاف آن براي بهترين مشخصة‌(بر اساس نياز)‌از بين روشهايم وجود مي‌باشد.

توسط اين پروتكل، بين مركز و RTU ارتباط (Master/Slave) Unbalance و بين دو مركز ارتباط Balance برقرار مي‌گردد.

اين استاندارد بصورت بهينه و بر اساس سه لاية Physical, Application, Link طراحي شده است. (EPA) Enhanced Performance Architecture اطلاعات لاية LINK و لاية Application رابطور جداكانه تعريف و پس از تركيب ارسال مي‌نمايد.

هر بايت از اين اطلاعات به همراه سه بيت اطلاعات اضافه فرستاده مي‌شود كه عبارتنداز: Stop bit, Start bit, Parity bit كه حداكثر اطلاعات قابل ارسال در لاية Application 256 بايت مي‌باشد.

دراين استاندارد تعداد زيادي دستور تعريف شده است كه امكان تعريف دستورات ديگر نيز توسط كاربر وجود دارد.

4-2-4- پروتكل كرمان تابلو

اين پروتكل بر اساس سه لاية Physical, Application, Link طراحي شده است.

(EPA) Enhanced Performance Architecture اطلاعات لاية LINK و لاية Application را بطور جداگانه تعريف و پس از تركيب ارسال مي‌نمايد. هر بايت از اين اطلاعات به همراه سه بيت اطلاعات اضافه فرستاده مي‌شود كه عبارتنداز: Stop bit, Start bit, Parity bit حداكثر اطلاعات قابل ارسال در لاية Application 256 بايت مي‌باشد.

در اين پروتكل در دو لايه Physical, LINK بر اساس استاندارد IEC 870-5-101 و در لايه Application بر اساس پروتكل كرمان تابلو مي‌باشد.در اين پروتكل تعدادي دستور تعريف شده است كه امكان تعريف دستورات ديگر نيز توسط كاربر وجود دارد.

3- اطلاعات فني مدولهاي I/O

كليه مدولهاي I/O دقيقاً‌ بر اساس مشخصات فني ساخت پايانه (تهيه شده توسط معاونت تحقيقات و تكنولوژي) طراحي و ساخته شده است

3-1- نحوه دسترسي مدول UIOC به گذرگاه I/O

براي آدرس دهي گذرگاه I/O از طريق مدول UIOC بايد آدرس دلخواه در رجيستر مخصوص اين خطوط (IO-Add) نوشته شود و در مرحله بعد بايد توسط خط R/W* كه بيت چهارم آدرس Port A ميكروكنترلر مي‌باشد جهت انتقال اطلاعات را مشخص نمود. در اين مرحله مي‌توان با دسترسي به رجيستر IO-Data عمليات تبادل داده (خواندن از اين رجيستر يا نوشتن بر روي آن) را انجام داد.

آدرس هر يك از اين رجيسترها در نگاشت حافظه مدول UIOC در جدول 2-4 نشان داده شده است.

3-1-1- كد شناسائي بردهاي ورودي /خروجي

هر برد ورودي/خروجي بايد در آدرس $XF(X برابر با مقدار ID3-ID0 است) خودش يك كد مخصوص كه معرف نوع كارت و تعداد ورودي يا خروجي‌هاي آنها مي‌باشد برگرداند. كدهاي تعريف شده براي مدولهاي مختلف در جدول 2-5 نشان داده شده است.

جدول 2-4- آدرس رجيسترهاي گذرگاه I/O

[TABLE=align: right]

[TR]

[TD]رجيستر

[/TD]

[TD]آدرس

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD][h=4]IO-Add[/h][/TD]

[TD]$0500

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]IO-Data

[/TD]

[TD]$0408

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]IO-Reset

[/TD]

[TD]$0400

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]R/W*

[/TD]

[TD]Port Aبيت چهارم

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]STB*

[/TD]

[TD]Port Dبيت پنجم

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

[h=3]جدول 2-5- كد شناسايي بردهاي ورودي/خروجي[/h][TABLE=align: right]

[TR]

[TD]رجيستر

[/TD]

[TD]آدرس

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD][h=4]$10[/h][/TD]

[TD]DI32

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]$20

[/TD]

[TD]D044

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]$30

[/TD]

[TD]AI16

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]$40

[/TD]

[TD]A004

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

در مدار سسيتم مينيمم سخت افزار عنصر اصلي و پردازشگر آن ميكروكنترلر MC68HC11A1 از خانواده HCMOS ساخت كارخانه Motorola و با فركانس كاري 2 مگاهرتز مي‌باشد. وظيفه اصلي اين ميكروكنترلر، برنامه ريزي تراشه كنترلي ارتباطات سريال، پردازش داده‌ها و كنترل كال اجزاء سيستم مي‌باشد.

3-1-2- مدارهاي واسط استاندارد RS232

جهت تبديل سطح الكتريكي سيگنالها از TTL (5+ و صفر ولت) به RS232 (9 ae ولت) و برعكس از تراشه‌هاي ICL232 بهره‌گرفته شده است. از ويژگي مهم اين تراشه‌ها آن است كه بر خلاف تراشه‌هاي متناظر براي اينكار 1488, 1489)) كه نياز به سه منبع 5+، 12+، 12- ولت دارند تنها از يك تغذيه 5+ ولت استفاده مي‌كند.

3-2- گذرگاه VME

انتقال اطلاعات بين برد Main و بردهاي UIOC ازطريق گذرگاه VME انجام مي‌گيرد خطوط آدرس و داده از طريق تراشه‌هاي راه‌انداز 74HC245, 74HC541 (u₁,u₂,u₃) به گذرگاه ارسال مي‌شوند . همچنين از چهارخط آدرس جهت ارسال كد مربوط به هر UIOC استفاده شده است. توضيح آنكه هر UIOC داراي يك شماره شناسايي بطول چهاربيت مي‌باشد كه برد MAIN هنگام دستيابي به آن مي‌بايست همان شماره شناسايي را بر روي گذرگاه VME قرار دهد.

تراشه (u₄) 74HC573 بعنوان نگهدارنده آدرس UIOC درنظر گرفته شده است. آدرس اين درگاه 800H مي‌باشد. بعبارت ديگر برد Main درهنگام انتقال اطلاعات به برد UIOC در اين درگاه شماره مورد نظر را ابتدا مي‌نويسد و سپس خواندن يا نوشتن بر روي حافظه دو درگاهه انجام مي‌گيرد. بدين ترتيب تنها يك UIOC در هر لحظه قابل دستيابي مي‌باشد. پايانه MN75 در حال حاضر به گونه‌اي طراحي شده است كه مي‌تواند حداكثر با سه عدد برد UIOC ارتباط داشته باشد.

3-3- كانكتورهاي برد Main

كانكتورهاي موجود بر روي برد همانطور كه در شكل 2-13 ديده مي‌شود بنحو زير مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

P₁: اتصال به گذرگاه VME.
P₂: اتصال به مودم (در حالي كه از برد مخابراتي استفاده نشود و برد Main هر دو كار را انجام دهد پروتكل هيتاچي)
P₅: اتصال سريال آسنكرون به كامپيوتر جهت عيب يابي Test-Maint.
P₄: اتصال سريال سنكرون /آسنكرون به مودم يا برد مخابراتي.
P₃ اتصال سريال سنكرون/آسنكرون به مودم يا برد مخابراتي (در برد Main كاربردي ندارد و لحيم نمي‌شود)

[TABLE=width: 100%]

[TR]

[TD]Pin

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

شكل 2-13- كانكتورهاي برد Main

[TABLE=width: 100%]

[TR]

[TD]Pin

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

[TABLE=width: 100%]

[TR]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

[TABLE=width: 100%]

[TR]

[TD]Pin

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

[TABLE=width: 100%]

[TR]

[TD]Pin

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

3-4- مدول UIOC

مدول UIOC بعنوان يك سيستم تعبيه شده به منظور كنترل يكسري بردهاي ورودي/خروجي طراحي شده است كه مي‌تواند بسياري از عمليات كسب داده و اعمال فرامين را در يك پايانه بعهده بگيرد. اين مدول قادر است برد ورودي/خروجي را كه هر يك حداكثر داراي 16 بابيت رجيستر مي‌باشند از طريق گذرگاه اختصاصي خود آدرس دهي كند. همچنين 4 كيلوبايت از حافظه محلي آن قابل دسترسي از طريق گذرگاه استاندارد VME مي‌باشد.

طراحي منحصر بفرد و انعطاف پذير مدول UIOC باعث گشته كه كل طرح پايانه علاوه بر استاندارد بودن كاملاً‌ مدولار، انعطاف پذير و همچنين مقرون به صرفه گردد.

بطور كلي مدول UIOC نقش واسط بين مدول اصلي و بردهاي ورودي/خروجي را بعهده دارد و با بعهده گرفتن عمليات كسب داده و اعمال فرامين ميزان بار پردازشي مدول اصلي را كاهش مي‌دهد. با توجه به اينكه مدول UIOC از طريق گذرگاه VME با مدول اصلي در ارتباط است،‌طراحي آن به گونه‌اي انجام پذيرفته كه بتوان همزمان چندين مدول UIOC را در يك پايانه نصب كرد.

با استفاده از اين قابليت مي‌توان بزرگترين پستها و نيروگاههاي موجود را نيز تحت پوشش اين پايانه قرار داد. همانطوري كه ذكر گرديد استفاده از مدول UIOC علاوه بر انعطاف پذير و مدولار نمودن طراحي پايانه بدليل حذف طبقه پيچيده و گران قيمت گذرگاه VME در بردهاي ورودي/خروجي موجب مقرون به صرفه شدن پايانه نيز گشته است.

جهت سادگي گسترش نرم افزار، نگهداري و پيكره‌بندي مدول UIOC يك درگاه سريال آسنكرون نيز براي اين مدول طراحي شده است.

مشخصات كلي اين مدول به شرح ذيل مي‌باشند:

مدار اينترفيس SA16/SD8 گذرگاه VME.
4 كيلو بايت حافظه دو درگاهه قابل دسترسي از طريق گذرگاه VME.
مدول درخواست كننده وقفه روي خط IRQ7 گذرگاه VME.
قابليت ناظر مكان D08 در آدر X)$XFF0 چهار بيت بالاي آدرس مدول UIOC روي گذرگاه VME مي‌باشد).
32 كيلو بايت EPROM و 24 كيلو بايت RAM.
256 بايت RAM 512 بايت EEPROM داخلي ميكروكنترلر.
4 عدد LED براي نمايش وضعيت كاري UIOC در هر لحظه.
سيستم نگهبان در برابر اختلالات نرم افزاري.
مكانيزم كشف كدهاي نادرست.
مدار ناظر بر نوسان كلاك سيستم.
درگاه سريال آسنكرون RS232.
مدار اينتفيس مخصوص مدول اصلي گذرگاه I/O.
قابليت كنترل 10 برد ورودي/خروجي از طريق گذرگاه I/O.
قابليت راه اندازي باس مستقل سريال سنكرون روي گذرگاه I/O.
5 تايمر 16 بيتي.
فركانس كلاك 2MHZ.
مدار ناظر بر تغذيه.
تغذيه 5 ولت حداكثر 800 ميلي آمپر.
درجه حرارت كاري صفر تا Cْ55+
اندازه استاندارد mm)6U160 *‌ mm233)

3-4-1- مشخصات فني

مدول UIOC از سه بخش عمده ذيل تشكيل شده است:

واسط گذرگاه VME.
سيستم مينيمم ميكروكنترلر.
واسط گذرگاه I/O

هر يك از بخشهاي فوق نيز خود به چندين بلوك مجزا تقسيم مي‌شوند كه در بلوك دياگرام مدول نمايش داده شده‌اند.

3-4-2- سيستم مينيمم ميكروكنترلر

هسته اصلي مدول UIOC بر مبناي سيستم مينيمم ميكروكنترلر در 68HC11 بوده و بلوكهاي تشكيل دهنده اين بخش عبارتنداز: ميكروكنترلر 68HC11 حافظه‌هاي محلي مدار واسط سريال،‌مدار ناظر بر تغذيه مدار بازنشاندن LED هاي نمايشگر و مدارهاي رمزگشائي آدرس انتقال اطلاعات بين بلوكهاي مختلف اين بخش و همچنين بخشهاي ديگر مدول UIOC از طريق باس داخلي انجام مي‌گيرد. باس داخلي از 16 خط آدرس 8 خط داده و خطوط كنترلي تشكيل شده است.

3-4-3- ميكروكنترلر

پردازنده مدول UIOC يك ميكروكنترلر از خانواده 6800 شركت موتورلا به نام 68 HC11 مي‌باشد، اين ميكروكنترلر كه از قويترين ميكروكنترلهاي 8 بيتي است كاملاً مناسب براي كار در يك محيط صنعتي بوده و علاوه بر توانايي انجام عمليات اصلي يك پردازنده معمولي نظير پردازش داد، مدهاي مختلف آدرس دهي داراي قابليت و ويژگيهاي ذيل نيز مي‌باشد.

3-4-4- حافظه‌هاي داخلي

اين ميكروكنترلر داراي 256 بايت RAM 512 بايت EEPROM داخلي مي‌باشد. 512 بايت EEPROM مكان مناسب جهت ذخيره سازي پارامترهاي پيكره بندي ايجاد مي‌كند.

3-4-5- سيستم نگهبان و ناظر كلاك داخلي:

اين دو قابليت مدول UIOC را در برابر اختلالات و اشكالات احتمالي سخت افزاري و نرم افزاري در يك محيط صنعتي ايمن مي‌كند. سيستم نگهبان بر اجراي صحيح نرم افزار نظارت مي‌كند و در صورت بوجود آمدن خطا در نرم افزار سيستم موجب بازنشانده شدن سخت افزاري مدول مي‌گردد. ناظر كلاك نيز بر نوسان صحيح كلاك سيستم نظارت دارد و در صورتي كه فركانس نوسانات كلاك كمتر از KHZ200 گردد، سيستم را بصورت سخت افزاري بازنشانده مي‌كند. هر يك از اين دو سيستم داراي روال بازنشاندن اختصاصي مي‌باشند.

3-4-6- درگاه مخابراتي دو طرفه براي ارتباط سريال:

از اين درگاه مي‌توان براي گسترش نرم افزار در دوره طراحي سيستم و همچنين بعنوان يك درگاه نگهداري و پيكره بندي در هنگام كار واقعي سيستم استفاده نمود.

3-4-7- تايمر 16 بيتي با 5 رجيستر مقايسه كننده زمان:

هر يك از يان رجيسترها را مي‌توان بنحوي برنامه ريزي نمود تا در لحظه‌هاي خواسته شده به سيستم وقفه دهند.

3-4-8- چهار مدكاري:

در هر يك از مدها ميكروكنترلر داراي قابليتهاي ويژه‌اي مي‌گردد. اين مدها عبارتنداز:

3-4-9- مد تك تراشه‌اي:

در اين مد، نميكروكنترلر بصورت يك پردازنده تنها كه داراي باس آدرس و داده خارجي نمي‌باشد كار مي‌كند. در اين حداكثر پايه هاي ميكروكنترلر براي ارتباط با وسايل جانبي (درگاه ورودي يا خروجي) بكار مي‌روند و تمام آردس دهي ها و انتقال داده درون ميكروكنترلر انجام مي‌گردد. اين مد بيشتر در آن سري از خانواده 68hc11 بكار مي‌رود كه داراي ROM داخلي مي‌باشند مانند MC68HC11A8 و در تراشه MC68HC11A1 بدليل آنكه داراي ROM داخلي نيست بكار نمي‌رود.

3-4-10- مدمالتي پلكس گسترده:

در اين مد ميكروكنترلر مي‌تواند 64 كيلو بايت آدرس دهي كند. بايت‌بالاي آدرس روي درگاه B و بايت پايين آدرس بصورت مالتي پلكس روي درگاه C ميكروكنترلر نوشته مي‌شوند. اطلاعات آدرس و داده بوسيله سگنال AS از همديگر دي‌مالتي پلكس مي‌گردند.

3-4-11- مد ويژه Boot Strap:

در اين مد تمام بردارها از 192 بايت Boot Loader ROM داخل ميكروكنترلر خوانده مي‌شوند. از اين مد مي‌توان براي مصارف تست و عمليات تشخيصي و همچنين برنامه ريزي رجيستر CONFIG (فصل 5) و EEPROM داخلي استفاده نمود. در اين حالت درگاه سريال بوسيله برنامه واقعي در Boot Loader ROM براي دريافت اطلاعات از كامپيوتر برنامه ريزي مي‌گردد. اين مد را مي‌توان تحت كنترل برنامه به هر يك از مدهاي كاري ديگر تغيير داد.

3-4-12- مد ويژه تست:

از اين مد براي تست كارخانه ميكروكنترلر و همچنين برنامه ريزي رجيستر CONFIG استفاده مي‌شود در اين حالت كليه بردارها از آدرس ROM , $BFFF-$BFCD خارجي خوانده مي‌شود. اين مدرا نيز مي‌توان تحت كنترل برنامه به هر يك از مدهاي ديگر تغيير داد.

هر يك از مدهاي ذكر شده بصورت سخت افزاري و بوسيله اعمال ولتاژ به پايه هاي MODB, MODA ميكروكنترلر مطابق جدول 2-1 انتخاب مي‌گردند.

جدول 2-1 مدهاي مختلف 68HC11

[TABLE=align: right]

[TR]

[TD][h=4]Mode Selected[/h][/TD]

[TD]MOD A

[/TD]

[TD]MOD B

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]Single Chip

[/TD]

[TD]0

[/TD]

[TD]1

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]Expanded Multiplexed

[/TD]

[TD]1

[/TD]

[TD]1

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]Special Bootstrap

[/TD]

[TD]0

[/TD]

[TD]0

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]Special Test

[/TD]

[TD]1

[/TD]

[TD]0

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

3-4-13- تله براي كدهاي نادرست:

يكي از ويژگيهاي مهم 68HC11 براي كار در محيطهاي صنعتي وقفه كدهاي نادرس آن است كه سيستم را در برابر دريافت كدهاي نادرست و همچنين افتادن در يك فضاي آدرس تعريف نشده مصون مي‌كند. اين تله بدين ترتيب عمل مي‌كن كه در صورت تشخيص يك كد تعريف نشده سيستم تشخيص كدهاي نادرس از ميكروكنترلر تقاضاي يك وقفه غير قابل سد شدن مي‌نمايد. اين وقفه داراي بردار بخصوصي در جدول بردارهاي ميكروكنترلر مي‌باشد.

3-4-14- سيستم وقفه‌ها:

اين ميكروكنترلر مي‌تواند 17 وقفه سخت افزاري و يك وقفه نرم افزاري دريافت كند كه هر كدام از اين وقفه ها داراي بردار جداگانه‌اي در جدول بردار وقفه‌ها مي‌باشند.

3-4-15- دستورات پردازش بيتي:

1- آدرس دهي و عمليات سريع بر روي متغييرهاي واقع در صفحه صفر فضاي حافظه.

2- پشته انعطاف پذير يكي از مزيتهاي اصلي اين ميكروكنترلر بر ميكروكنترلرهاي خانواده 8051 مي‌باشد.

3-4-16-حافظه هاي محلي.

علاوه بر حافظه‌هاي داخلي خود ميكروكنترلر EEPROM, RAM) داخلي) حافظه‌هاي محلي اين مدول از يك تراشه 27256 با ظرفيت 32 كيلوبايت EPROM و يك تراشه 62256 باظرفيت 32 كيلو بايت RAM تشكيل شده است.

از 32 كيلو بايت EPROM بمنظور ذخيره برنامه هاي ميان افزار، هسته بلادرنگ ، برناهه راه انداز پروتكل بين مدول اصلي و UIOC و برنامه هاي بردهاي ورودي/خروجي استفاده مي‌شود.

با توجه به نگاشت حافظه ميكروكنترلر كه محدود به 64 كيلوبايت مي‌باشد از 32 كيلوبايت حافظه RAM 62256 فقط 24 كيلو آن قابل استفاده به منظور ذخيره اطلاعات برنامه‌هاي فوق مي‌باشد.

3-4-17- مدار بازنشانده و ناظر تغذيه:

بمنظور بازنشاندن ميكروكنتلر بايد حداقل بمدت 8 برابر سيكل كلاك E (اگر نيازي به تشخيص بازنشاندن داخلي و خارجي نباشد بمدت 2 برابر سيكل E كافي است) به پايه Reset ولتا ژ صفر اعمال شود.

همچنين مدار بازنشاننده وظيفه نظارت بر تغذيه سيستم را نيز بعهده دارد بطوري كه اگر ولتاژ تغذيه از حد آستانه‌اي كمتر شود بمنظور جلوگيري از خراب شدن محتويات EEPROM و رجيستر CONFIG اين مدار پايه Reset ميكروكنترلر را فعلا مي‌كند.

3-4-18- مدار واسط سريال:

وظيفه اين مدار تبديل سطح ولتاژ TTL به سطح ولتاژ RS232 و همچنين مدار Handshaking RS232 ميباشد.

3-4-19- LEDهاي نمايشگر وضعيت مدول:

مدول UIOC داراي چهار LED مي‌باشد كه وضعيت كاريش را در هر لحظه نمايش مي‌دهند. در جدول 2-2 حالت نمايش LEDها و وضعيت كاري متناظر مدول UIOD نشان داده شده است.

جدول 2-2 وضعيت مدول UIOC براي حالتهاي مختلف LED ها

[TABLE=align: right]

[TR]

[TD]وضعيت LED

رنگ LED

[/TD]

[TD]خاموش

[/TD]

[TD]روشن

[/TD]

[TD=colspan: 2]چشمك زن

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]سبز

[/TD]

[TD]تغذيه قطع است

[/TD]

[TD]تعذيه وصل مي‌باشد

[/TD]

[TD=colspan: 2]روشن و خاموش شدن اين LED

نشاندهنده وبازنشانده شدن سيستم مي‌باشد.

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]زرد

[/TD]

[TD]روند DI قطع نيست

[/TD]

[TD]روند DI فعال است

[/TD]

[TD=colspan: 2]تغيير حالتي در وروديهاي ديجيتال رخ داده ولي هنوز گزارش نشده است

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]نارنجي

[/TD]

[TD]روند DO فعال نيست

[/TD]

[TD]روند Do فعال است

[/TD]

[TD]آرام

يكي از رله‌هاي خروجي انتخاب شده است

[/TD]

[TD]سريع

يكي از رله‌هاي Master بسته شده است

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]قرمز

[/TD]

[TD]هيچ خطايي در سيستم وجود ندارد.

[/TD]

[TD]خطايي رخ داده و توسط مدول اصلي خوانده شده است

[/TD]

[TD=colspan: 2]خطائي رخ داده است ولي هنوز توسط مدول اصلي خوانده نشده است

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

3-4-20- مدار رمزگشائي آدرس:

اين مدار بمنظور رمزگشائي آدر تراشه‌هاي ورودي/خروجي و حافظه‌ها طراحي شده است.

3-4-21- واسط گذرگاه VME:

وظيفه اين بخش ايجاد قابليت SA 16 / SD08 گذرگاه VME مي‌باشد. استاندارد SA16/SD08 مربوط به مدولهاي Slave گذرگاه VME مي‌باشد كه طول داده آنها 8 بيت است و قادرند به آدرس دهي 16 بيتي در آدرسهاي زوج و فرد پاسخ دهند.

با استفاده از اين قابليت، مدول اصلي يا هر مدول Master گذرگاه VME مي‌تواند به 4 كيلو بايت اطلاعات داخل حافظه دو درگاه مدول UIOC دسترسي داشته باشد. بلوكهاي تشكيل‌دهنده اين بخش عبارتند از: رمز گشايي آدرس مبنا، درايور، مترجم، درخواست كننده وقفه و ناظر مكان.

3-4-21- 1- رمز گشايي آدرس مبنا

هر مدول UIOC داراي يك تراشه مقايسه كننده مي‌باشد كه در هر لحظه محتواي خطوط A15-A12 گذرگاه VME را با مقدار تنظيم شده توسط يك سوئيچ چهارتايي مقايسه مي‌كند و در صورت برابر بودن اين دو مقدار با ارسال سيگنال BS بلوك مترجم را فعال مي‌سازد. توسط اين سوئيچ چهارتايي مي‌توان براي هر مدول UIOC آدرس جداگانه‌اي را تنظيم كرد.

3-4-21- 2- طبقه درايور

اين طبقه وظيفه تقويت و درايور سيگنالهاي گذرگاه VME را بعهده دارد، هدف از تقويت سيگنالها كاهش بارگذاري مدولهاي مختلف روي باس خارجي و در نتيجه كاهش اثر انعكاسي و هم صحبتي مي‌باشد. المانهاي انتخاب شده جهت اين طبقه مطابق با استاندارد (VME Bus) IEEE P1014 مي‌باشند.

3-4-21- 3- طبقه مترجم

اين طبقه هسته اصلي واسط گذرگاه VME مي‌باشد و وظيفه ترجمه، تطبيق و يكسان نمودن پروتكلهاي گذرگاه VME و گذرگاه داخلي را بعهده دارد. اين طبقه طبق مشخصات مدولهاي SA16/SD06 گذرگاه VME قادر به شركت در سيكلهاي انتقال داده يك بايتي بوده و فقط به آدرس دهي كوتاه يا 16 بيتي پاسخ مي‌دهد.

3-4-21- 4- طبقه درخواست كننده وقفه

اين طبقه مطابق با مدول درخواست كننده وقفه D08 (O) گذرگاه VME طراحي شده است و اين امكان را براي UIOC فراهم ساخته كه بتواند از طريق خط IRQ7 گذرگاه از مدولهاي Master تقاضاي سرويس وقفه كند.

3-4-21- 5- طبقه ناظر مكان

اين طبقه مطابق با مدول ناظر مكان A16 مي‌باشد. قابليت ناظر مكان امكاني فراهم مي‌كند كه مدولهاي Master بتواند با استفاده از آن به مدولهاي Slave فرماني را اعمال كرده يا از آنها درخواست وقفه كنند. هنگامي كه از طريق گذرگاه VME داده‌آي در آدرس X)SXFF7 چهار بيت بالاي آدرس مدول UIOC روي گذرگاه VME مي‌باشد) نوشته شود اين طبقه به ميكروكنترلر مدول UIOC وقفه مي‌دهد.

3-4-21- 6- حافظه دو درگاهه

اين حافظه داراي دو سري پايه مجزا آدرس و داده مي‌باشد و مي‌توان از طريق دو گذرگاه مستقل از هم به محتويات آن دسترسي داشت. يك درگاه اين حافظه به گذرگاه VME وصل شده است و مدول اصلي مي‌تواند از طريق اين درگاه به 4 كيلو بايت داده داخل آن دسترسي داشته باشد. درگاه ديگر آن نيز از طريق گذرگاه داخلي UIOC به ميكروكنترلر وصل است.

بدين ترتيب پردازشگرهاي مدول اصلي و مدول UIOC مي‌توانند همزمان به اين حافظه دسترسي داشته باشند و براي جلوگيري از خطا در هنگام نوشتن همزمان و خواندن همزمان از يك آدرس يكسري سمافور در اين حافظه وجود دارد كه مي‌توان بوسيله آنها اينگونه شرايط را كنترل نمود.

3-4-22- واسط گذرگاه I/O

اين بخش از مدول UIOC وظيفه راه‌اندازي پروتكل و تقويت سيگنالهاي I/O را به عهده دارد. گذرگاه I/O هر UIOC از 8 خط آدرس، 8 خط داده دو طرفه، سيگنالهاي كنترلي و تغذيه تشكيل شده است.

3-4-22- 1- مشخصات گذرگاه I/O

گذرگاه i/o مسير ارتباطي بين مدول uioc و بردهاي ورودي – خروجي به آن مي‌باشد، اين گذرگاه در حقيقت كانال ارتباطي بين يك مدول كنترل كننده اصلي گذرگاه و يكسري مدول Slave است.

مشخصات عمومي اين گذرگاه عبارتند از:

سازگار با سطوح ولتاژ خانواده (High Speed CMOS) HC
ساختار ساده مدارهاي اينترفيس مخصوص اين گذرگاه
8 خط انتقال داده دو طرفه
8 خط آدرس براي آدرس دهي ماكزيمم 256 نقطه
خط مخصوص وقفه
خطوط كنترلي: به منظور تعيين جهت گذرگاه و همچنين كنترل توالي عمليات مدولهاي خروجي (STB*)
خطوط تغذيه GC/L , -12 V , +12V , + 5 V

3-4-22- 2- هويت سيگنالها

در اين قسمت هويت هر يك از سيگنالهاي گذرگاه I/O بررسي شده‌اند. لازم به ذكر است كه علامت ستاره (*) نشاندهنده فعال بودن با سطح يا لبه منفي مي‌باشد.

3-5- مدول ورودي ديجيتال

وظيفه مدول ورودي ديجيتال، جمع‌آوري اطلاعات ديجيتال ورودي، تشخيص تغيير وضعيت و ارسال آنها به مدول اصلي پايانه مي‌باشد. هر گونه تغيير وضعيت اين وروديها، به سرعت شناسايي و با برچسب زماني به دفت 10 ميلي ثانيه ذخيره مي‌شود.

از آنجائيكه اكثر وروديها داراي بانس مي‌باشند، لذا نرم افزار جمع‌آوري اطلاعات در اين مدول، با در نظر گرفتن اين موضوع، تغيير وضعيت‌هاي معتبر را، با برچسب زماني مربوطه ثبت مي‌نمايد. مكانيسم عمل بدينگونه است كه ،‌پس از آنكه اولين تغيير وضعيت شناسايي شد،‌تغييرات وضعيتي كه پس از آن اتفاق بيفتد تا مدت زماني كه بعنوان زمان بانس در نظر گرفته مي‌شود، بي‌اعتبار خواهند بود.

پس از گذشت اين مدت،‌اولين وضعيت قرائت شده توسط نرم افزار با وضعيت قبلي مقايسه مي‌شود و چنانچه يكسان باشد بعنوان تغيير وضعيت معتبر تلقي شده و با برچسب زماني مربوطه ثبت مي‌شود. اين روند مرتباً تكرار مي‌گردد و بدين‌ ترتيب تغيير وضعيتهاي واقعي از بانس تميز داده مي‌شوند.

علاوه بر نوسانات اتصال ،‌لرزش اتصالات، تاثير نامطلوبي در سيستم دارد زيرا باعث بالا رفتن تعداد تغيير حالتها و در نتيجه اشغال دائم كانال مخابراتي مي‌شود. لرزش ا تصال، مي‌تواند ناشي از خرابي اتصالات ورودي يا خطاهاي ديگر، در تجهيزات طرف پست باشد. بدين منظور در پايانه از ***** نرم افزاري، جهت كاهش نرخ تغيير وضعيتها به حد مينيمم ،‌استفاده مي شود. مشخصه اين *****، توسط پارامترهاي ساختاري سيستم، هنگام پيكر بندي پايانه، تعريف مي‌شود.

برد ورودي ديجيتال، يكي برد هوشمند نيست و كليه عملكردهاي نرم افزاري آن،‌توسط يك برد هوشمند ديگر به نام UIOC (واحد پردازشگر ورودي – خروجي) كنترل مي‌گردد. بردهاي ورودي ديجيتال ، از طريق يك گذرگاه محلي به بردهاي UIOC متصل مي‌گردند.

بطور كلي هر برد ورودي ديجيتال از بخشهاي اصلي زير تشكيل شده است:

بخش واسط بين برد و دنياي خارج، كه وظيفه آماده سازي سيگنالهاي ورودي، به منظور نمونه‌برداري را بر عهده دارد. در اين بخش، وروديها پس از عبور از *****هاي نويزگير، پلهاي ديودي يكسو ساز ( به منظور از بين بردن حساسيت مدار به جهت ولتاژ ورودي) و عناصر تزويج كننده نوري، آماده نمونه برداري مي‌شوند.
بخش زمانبند كه دو وظيفه مهم زير را انجام مي‌دهد:

الف) توليد پالس ساعت به منظور اندازه‌گيري زمان و استفاده از آن براي زدن برچسب زماني به وروديهاي تغيير وضعيت يافته. (اين وظيفه در مدول UIOC انجام مي‌گيرد)

ب) تعيين دوره تناوب لازم، براي نمونه برداري اطلاعات ورودي (اين وظيفه در مدول UIOC انجام مي‌گيرد.

بخش درگاه ورودي

وروديهاي ديجيتال به گروههاي مختلف تقسيم مي‌شوند و از طريق بافرهاي سه حالته، كه هر يك به عنوان يك درگاه ورودي تلقي مي‌شود، مورد دستيابي قرار مي‌گيرند.

3-5-1- مشخصات عملكردي برد ورودي ديجيتال

هر برد ورودي ديجيتال مي‌تواند 32 نقطه ديجيتال ورودي را مورد پردزاش قرار دهد. بردهاي ورودي ديجيتال از طريق يك برد پايه به واحد پردازشگر UIOC متصل مي‌گردند. حداكثر تعداد برد ورودي ديجيتال كه مي‌توان به يك برد پردازشگر UIOC متصل كرد چهار عدد مي‌باشد و به عبارت ديگر هر برد پردازشگر ورودي – خروجي مي‌تواند وضعيت 128 نقطه ورودي را پردازش نمايد. چنانچه در يك پايانه نياز به پردازش نقاط بيشتري استفاده نمود.

مشخصات عملكردي برد ورودي ديجيتال عبارت است از:

3-5-1- 1- تشخيص تغيير وضعيت وروديهاي ديجيتال، با دقت 10 ms

3-5-1- 2- حذف بانس وروديها

پس از اينكه يك تغيير وضعيت شناسايي شد، تغييرات وضعيتي كه پس ا‌ز آن اتفاق بيفتد، تا مدت زماني كه بعنوان زمان بانس در نظر گرفته مي‌شود،‌بعنوان تغيير وضعيت واقعي تلقي نمي‌گردد. پس از گذشت اين زمان، اولين وضعيت، قرائت شده، توسط نرم افزار با وضعيت قبلي مقايسه مي‌شود و چنانچه يكسان باشند بعنوان تغيير وضعيت معتبر تلقي شده و با برچسب زماني مربوطه ذخيره مي‌شود.

3-5-1- 3- كاهش نرخ تغيير وضعيتها

وروديهايي كه تغيير وضعيتهايي بيش از حد مجاز دارند از يك ***** نرم‌افزاري بنام ***** حذف لرزش استفاده مي‌شود. نحوه عملكرد و پارامترهاي اين ***** به شرح زير است:

به هر ورودي يك ***** اختصاص داده مي‌شود. تعداد تغيير وضعيتهاي يك ورودي مرتباً شمرده شده و چنانچه ميزان آن، از حد آستانه لرزش بيشتر گردد تشخيص لرزش آن ورودي، داده مي‌شود و در اين صورت تغيير وضعيتهاي بعدي آن، مركز ارسال نمي‌گردد. در اين ***** پارامترهاي زير تعريف مي‌شوند.

- تعداد تغيير وضعيتها (n)

اين عدد مقدار شمارنده نرم افزاري را نشان مي‌دهد. در اين شمارنده تعداد تغيير وضعيتها ثبت مي‌شود.

- حد آستانه لرزش (m)

چنانچه مقدار شمارنده از حد آستانه لرزش بيشتر شود (n>m) لرزش تشخيص داده مي‌شود. در اينصورت تغيير وضعيتهاي بعدي بعنوان لرزش تلقي دشه و به مركز ارسال نمي‌گردند. عدد m مي‌تواند مقادير صفر تا 31 را اختيار كند. عدد صفر ب معني غير فعال بودن ***** حذف لرزش است.

**seyed mehdi hoseyni** · 23 خرداد، ۱۳۹۲

- حد هيسترزيس (H)

اين عدد همراه با عدد m مقدار ماكزيمم شمارنده را نشان مي‌دهد بدين معني كه در صورتيكه يك ورودي، تغيير وضعيتهاي زيادي داشته باشد و نتيجتاً مقدار عدد n افزايش يابد، شمارنده بيشتر از عدد m+H را در خود ثبت نخواهد كرد. عدد H معمولاً روي مقدار 3 تنظيم مي‌شود.

- پريود كاهش شمارنده (P1 , P2)

هر P1 ثانيه به مقدار شمارنده (n) ، يكي كاهش مي‌يابد. چنانچه كاهش مقدار شمارنده طوري باشد كه عدد n از m-H كمتر شود در اينصورت ورودي مربوطه از محدوده ***** خارج شده و تغيير وضعيتهاي بعدي آن (ماداميكه مجدداً از حد آستانه لرزش بيشتر نشود) به مركز ارسال مي‌گردد. هر P2 دقيقه شمارنده‌هايي كه در محدوده (m-H , m+H) قرار داشته باشند صفر مي شوند و در اينصورت تغيير وضعيتهاي بعدي وروديهاي مربوطه (ماداميكه مجدداً از حد آستانه لرزش بيشتر نشود) به مركز ارسال مي‌گردد.

3-5-1- 4- شمارش پالسها

بعضي از وروديها بصورت شمارنده پالس، تعريف مي‌شوند به اين صورت كه تغيير وضعيتهاي گروه مربوطه، به مركز ارسال نمي‌گردد بلكه شمارنده‌اي به هر ورودي اختصاص داده شده، كه با هر تغيير وضعيت، به شمارنده مربوط به آن ورودي، افزوده مي‌شود. ارسال اطلاعات براي اين گروهها، با آمدن فرمان انجماد انجام مي‌؛يرد. در اينصورت عدد شمارش شده مربوط به هر ورودي، ارسال شده و شمارش بازنشانده مي‌شود.

3-5-1- 5- ظرفيت بافر تغيير وضعيت

اطلاعات مربوط به تغيير وضعيتها در يك حافظه دو درگاهه، ذخير مي‌شوند. ظرفيت بافر نگهدارندة تغيير وضعيتها، به اندازه 32 تغيير وضعيت مي‌باشد.

3-5-1- 6- مشخصات سخت افزاري برد ورودي ديجيتال

1- تعداد وروديهاي برد 32 نقطه است.

2- ولتاژهاي بين 12 تا 50 ولت به عنوان يك منطقي و ولتاژهاي بين صفر تا 10 ولت به عنوان صفر منطقي تلقي خواهند شد.

3- يكسو سازي ولتاژهاي ورودي

4- ايزولاسيون بين وروديهاي پست و قسمت ديجيتال برابر 1 KV rms مي‌باشد.

5- حذف سيگنالهاي نويزي بوسيله طبقات ***** ورودي و همچنين ايجاد تاخير زماني در وروديها به اندازه 2ms .

6- حداكثر جريان مصرفي هر برد 300 Ma .

7- ولتاژ تغذيه مورد نياز برابر +5 vdc با خطاي .

8- حداكثر جرياني كه از يك ورودي در حالت يك منطقي كشيده مي‌شود برابر 6mA است.

9- ابعاد فيزيكي برد به ترتيب طول، عرض و ارتفاع عبارتند از: 160(mm) , 233 (mm) و 11(mm).

10- اتصال برد به سيگنالهاي ورودي از طريق كارت ترمينال برد و توسط يك كانكتور

2 × 32 تامين مي‌گردد.

11- اتصال برد به سيگنالهاي پايانه از طريق برد پايه و يك كانكتور 2×32 تامين مي‌گردد.

12- از يك ديود نوراني براي نشان دادن زمانهاي فعاليت برد استفاده شده است.

3-5-2- معماري كارتهاي I/O

تمامي كارتهاي ورودي / خروجي در پايانه، نياز به واحدهاي هوشمند دارند كه اجرا كننده نرم افزاري مربوط به آنها باشد. از طرفي طراحي يك واحد هوشمند براي هر كارت با توجه به اينكه بار پردازشي كه هر كدام از كارتها طلب مي‌كنند بسيار متفاوت است معقول و عملي نيست. اين كار گذشته از آنكه قدرت پردازش پردازنده‌ها را به هدر مي‌دهد از لحاظ حجم نيز پايانه را به نحو قابل ملاحظه‌اي بزرگ مي‌كند.

در طرح زير كليه كارتهاي I/o از طريق يك گذرگاه مشترك محلي، واحد هوشمندي كه UIOC نام دارد متصل مي‌شوند.

شكل 2-16 گذرگاه محلي براي اتصال واحدهاي ورودي / خروجي به UIOC

اين اتصال، به كمك بردي به نام برد پايه انجام مي پذيرد. حداكثر تعداد كارتهايي كه مي‌توان به اين سيستم متصل كرد محدود به اندازه برد پايه و بار نرم افزاري اضافه شده به UIOC است.

هر كارت ورودي ديجيتال، داراي 32 ورودي است كه وظايف ايزولاسيون ، صافي كردن،‌ ايجاد تاخير و گروه بندي سيگنالهاي ورودي را بعهده دارد.

نرم‌افزار واحد ورودي ديجيتال، كه توسط UIOC اجرا مي‌گردد، وظيفه برطرف كردن بانس وروديها، زدن برچسب زماني و شناسايي تغيير وضعيت مجاز، يا شمارش پالس‌ها و در نهايت فرستادن اين تغيير وضعيت‌ها به همراه برچسب زماني به مدول اصلي پايانه را بعهده دارد.

3-5-3- طراحي سخت افزار بردهاي ورودي ديجيتال

طبق مشخصات فني خواص زير از سخت افزار انتظار مي‌رود:

الف) ايزولاسيون نوري

ب) محدود سيگنالهاي ورودي 24 VDC

ج) يكسو سازي براي از بين رفتن حساسيت نسبت به جهت ولتاژ ورودي

د) ايجاد تاخير

ه) *****ينگ سيگنالهاي نويزي

بر اين مبنا بلوك دياگرام اين برد بصورت زير مي‌باشد:

سيگنالهاي ورودي از

كارت ترمينال برد

گروه بندي وبافرشدن ايزولاسيون نوري ايجاد تاخير يكسوساز صافي‌كردن

سيگنالهاي نويزي

به گذرگاه داده

UIOC

شكل 2-17 – بلوك دياگرام كارت DI

3-6- مدول خروجي ديجيتال

وظيفه برد خروجي ديجيتال اعمال فرمانهاي صادره از مدول اصلي پايانه، به محيط فيلد است. عملكرد صحيح اين برد، مستلزم تحريك و بازنشاندن درست (انتخاب بدون خطا) و به موقع يك سري رله مي‌باشد. از آنجائيكه اين رله‌ها، براي كنترل منابع ارزشمند موجود در پستها و نيروگاهها به كار گرفته مي‌شوند، بنابراين روش طراحي اين برد،‌بگونه‌اي است كه خطاهاي رايج، در سيستمهاي كامپيوتري اعم از نرم افزاري و سخت افزاري، به حداقل ممكن رسيد.

صحت ارسال و انجام فرامين در تمامي مراحل، چك مي‌شود و در صورت مشاهده هر گونه ناسازگاري، از ادامه فعاليت كنترلي اين برد، جلوگيري به عمل مي‌آيد. بردهاي خروجي ديجيتال، هوشمند نيستند و كليه عملكردهاي نرم افزاري آنها، توسط واحد هوشمند ديگري به نام UIOC (واحد پردازشگر ورودي / خر.جي) انجام مي‌گيرد. بردهاي خروجي ديجيتال، از طريق يك برد پايه به بردهاي UIOC متصل مي‌گردند.

هر برد خروجي ديجيتال از قسمتهاي عمده زير تشكيل يافته است:

1- سخت افزارهاي لازم براي انتخاب يك رله

2- سخت افزارهاي لازم براي تست و كنترل عملكردهاي برد

3- طبقات خروجي شامل رله‌ها و راه اندازي آنها

4- مدار واسط مورد نياز براي اتصال به برد UIOC

مشخصات سخت افزاري و عملكردي اين برد به شرح زير مي‌باشد:

2-6-1- مشخصات عملكردي برد خروجي ديجيتال

1- اين مدول قادر به صدور خروجي، به صورت پالسي مي‌باشد. مدت زمان خروجي پالسي، براي هر يك از نقاط خروجي، بصورت جداگانه قابل تعريف و تغيير مي‌باشد. حداقل پهناي پالس خروجي، 10 ميلي ثانيه و قابل افزايش تا حداقل 3 دقيقه در پله‌هاي 10 ميلي ثانيه‌اي مي‌باشد.

2- مي‌توان با استفاده از يك كليد، از اعمال فرامين صادره توسط اين مدول به محيط خارج جلوگيري بعمل آورد. (اين كليد موسوم به كليد حالت محلي / دور دست(Local / Remote) مي‌باشد)

3- با توجه به نوع پروتكل ارتباطي، اين مدول قادر به اعمال فرمان، بصورت دو مرحله‌اي مي‌باشد. در مرحله اول، مسير اعمال كنترل، به نقطه خروجي مورد نظر، انتخاب مي‌شود. در مرحله دوم، چنانچه انتخاب به درستي صورت گرفته باشد و فرمان اجرا نيز از مركز كنترل توسط پايانه دريافت گردد (فقط در مورد مراكز كنترل هيتاچي) فرمان كنترل، به نقطه خروجي مربوطه اعامل مي‌شود.

چنانچه پس از گذشت مدت زمان معيني كه قابل تعريف و تغيير مي‌باشد، فرمان اجرا توسط پايانه دريافت نگردد كليه مدارهايي كه در مرحله انتخاب نقطه نظر مورد نظر فعال شده‌اند به حالت اوليه بازگردانده مي‌شوند (اين مدت زمان حداكثر 30 ثانيه مي‌باشد). در اينصورت اجراي فرمان منوط به دريافت مجدد پيغام مربوط به انتخاب توسط پايانه مي‌باشد.

5- به منظور جلوگيري از اعمال فرمانهاي اشتباه، در اثر كاركرد غير صحيح عناصر مختلف، در هر يك از مراحل انتخاب و اجراي فرمان، مسيرهاي اعمال فرمانها، چك مي‌گردند و در صورت صحت كار آنها، مراحل بعدي اجرا مي‌شوند.

3

-6-2- مشخصات سخت افزاري برد خروجي ديجيتال

1- اين مدول متشكل از تعدادي بردهاي مدار چاپي، با ظرفيت حداقل 22 نقطه دو حالته خروجي درهر برد مي‌باشد.

2- مدارهاي اعمال كنترل، بگونه‌اي طراحي شده‌اند كه به هنگام روشن و يا خاموش شدن پايانه فرمانهاي ناخواسته‌اي ارسال نگردد.

3- مدار محدود كننده جريان رله‌هاي خروجي، به نحوي طراحي شده‌اند كه چنانچه در صورت كاركرد غير صحيح عناصر مختلف، چندين رله به طور همزمان انتخاب شده باشن، هيچ يك از رله‌ها نتوانند تحريك گردند. قابليت استفاده از اين ويژگي، براي بعضي از نقاط خروجي به صورت انتخابي (توسط جامپر) مي‌باشد به نحوي كه مي‌توان در بعضي موارد، چندين خروجي را به طور همزمان نيز اعمال نمود. (مثلاً در مورد فرمان بالا / پايين واحدهاي مختلف نيروگاه).

4- ولتاژهاي توصيه شده براي مقادير ديجيتال خروجي، طبق استاندارد IEC 870-3 ، 24 يا 48 VDC مي‌باشد.

5- نمايش وضعيت كاربردي برد، توسط يك IED كه نشان دهنده صحت تغذيه برد خروجي ديجيتال و همچنين نمايشگر فعال شدن مدول نرم افزاري اين برد (هنگام چشمك زدن) است، انجام مي‌گيرد.

6- رله‌هاي برد خروجي ديجيتال از نوع MR62 –12 UKSRY شركت NEC مي‌باشند كه مشخصات آنها به شرح زير است:

- Coil Voltage : 12 VDC

- Coil resistance: 375

- Contract Arrangement : SPDT

- Contract Rating : 0.6A @ 110 VDC

24 @ 30 VDC

3-6-3- بخش كنترل و ارتباط با گذرگاه

اين بخش از پنج واحد عمده تشكيل شده است كه در زير هر كدام شرح داده مي‌شود:

- رمز گشايي آدرس گروه انتخاب شده

عمل رمزگشايي آدرس گروه انتخاب شده، در اين قسمت انجام مي‌شود با توجه به نتيجه اين قسمت مي‌توان به يكي از گروههاي خروجي، دسترسي داشت.

- بررسي صحت بايت داده

از اين قسمت براي بررسي صحت گذرگاه داده برد خروجي ديجيتال و بايت داده ارسالي، جهت فعال شدن رله، استفاده مي‌شود به عنوان مثال در اين قسمت مي‌توان مقايسه بايت داده با مكمل آن را انجام داد.

- مدار محدود كننده جريان

براي اطمينان از صحت اعمال فرمان، جريان كشيده شده توسط رله‌هاي خروجي در اين قسمت، مونيتور مي‌شود و در صورت مشاهده هر گونه اشكالي از ادامه فرمان جلوگيري مي‌شود.

- فعال شدن رجيستر فرمان

بعد از اطمينان از صحت داده ارسالي و با توجه به رمز گشايي صحيح گروه انتخاب شده فرمان در اين رجيستر ذخيره مي‌شود.

- بايت تشخيص

دسترسي به اين بايت، باعث مي‌شود تا كد مشخصه برد خروجي ديجيتال، روي گذرگاه داده قرار گيرد از طريق اين بايت واحد كنترل ورودي و خروجي اصلي برد خروجي ديجيتال را تشخيص مي‌دهد.

3-6-4- طبقات خروجي

اعمال فرمان نهايي در برد خروجي ديجيتال، با نوشتن بايت داده، در يكي از رجيسترهاي طبقه خروجي، انجام مي‌گيرد. جهت فعال كردن رله‌اعمال مي‌شود پيكر بندي رله‌هاي خروجي با توجه به كاربرد آنها، قابل تغيير مي‌باشد اين كار توسط جامپرهايي كه در برد خروجي ديجيتال به همين منظور تعبيه شده است انجام مي‌گيرد.

3-6-5- مسير اعمال فرمان به يك رله مشخص

انتخاب يك رله با انتخاب آدرس گروه آن و سپس بيت متناسب با آن رله در گروه انتخاب شده مسير است. نكته‌اي كه در حين اعمال فرمان بايد مورد توجه قرار گيرد اين است كه در هر زمان تنها يك رله موقت مي‌تواند فعال شود بنابراين فعال شده همزمان دو گروه از رله‌ها، يا دو رله در يك گروه، به معني وجود اشكال در برد يا فرمان است و بايد از ادامه ارسال اينگونه فرمانها ممانعت به عمل آورد.

سيگنال STB كنترل كننده توالي اعمال فرمان است. آخرين مرحله اعمال فرمان توسط ايجاد كلاك در ورودي CLK (پايه 11) يكي از قفل‌ كننده‌هاي طبقات خروجي است اين كلاك بعد از اطمينان از صحت آدرس و داده جهت انتخاب رله مورد نظر با كمك سيگنال STB ايجاد مي‌شود. اعمال فرمان را مي‌توان به 4 مرحله عمده تقسيم كرد، جزئيات هر مرحله در زير آورده شده است:

3-6-6- انتخاب آدرس برد و گروه رله

اولين مرحله جهت فعال كردن يك رله در برد خروجي ديجيتال انتخاب برد و گروه رله مورد نظر در برد است. براي اين منظور ابتدا آدرس گروه مورد نظر در برد روي آدرس گذرگاه قرار مي‌گيرد اين آدرس توسط مقايسه كننده U2 با آدرس بردهاي مختلف كه توسط سوئيچ S1 مشخص مي‌شود مقايسه شده و در صورت هم ارزي آدرس برد با آدرس روي آدرس گذرگاه، پايه 6 از مقايسه كننده U2 كه بيانگر تساوي دو آدرس است فعال مي‌شود.

فعال شدن اين سيگنال باعث فعال شده ديكودر U1 مي‌شود و در صورت فعال شدن ديكودر با توجه به خطوط پايين آدرس (AO0 –AO1) يكي از خروجيهاي ديكودر فعال مي‌شوند. فعال شدن خروجي ديكودر باعث انتخاب گروه مورد نظر از رله‌ها مي‌شود. اولين مرحله فيدبك بلافاصله بعد از قرار گرفتن آدرس روي گذرگاه آدرس قرار دارد.

در اين هنگام با توجه به فعال شدن بافر U3 خروجي آن از طريق گذرگاه ورودي داده (DI 0 , DI1) قابل خواندن است اين بايت پس از خوانده شدن توسط نرم افزار بررسي مي‌شود تا اولاً برد با آدرس داده شده درست انتخاب شده باشد، ثانياً گروه مورد نظر درست انتخاب شده و تنها يك گروه انتخاب شده باشد در صورت صحت اين مرحله از فرمان، اعمال فرمان ادامه پيدا مي‌كند. شكل 2-19 سخت افزار اين مرحله را نشان مي‌دهد.

3-6-7- انتخاب رله در گروه انتخاب شده

بعد از انتخاب يك گروه از رله‌ها و اطمينان از صحت اين انتخاب، بايت فران جهت فعال كردن يك رله در گروه انتخاب شده در گذرگاه خروجي داده نوشته مي‌شود. در اين بايت به ازاي هر رله فعال بيت يك و به ازاي هر رله غير فعال بيت صفر در نظر گرفته مي‌شود. به دليل استفاده‌هاي ديگري از گذرگاه خروجي داده جهت اطمينان از صحت داده در مراحل بعد انجام مي‌گيرد.

در اين مرحله لازم است محتواي گذرگاه خروجي داده در محلي ذخيره شود تا بعداً مورد استفاده قرار گيرد اين كار توسط قفل كننده U8 انجام مي‌گيرد ، كلاك لازم براي قفل كردن داده با كمك سيگنال STB تامين مي‌شود. بدين صورت كه بعد از نوشتن داده در گذرگاه خروجي داده، سيگنال STB صفر مي‌شود . صفر شدن اين سيگنال علاوه بر اينكه باعث آمدن كلاك در ورودي U8 , CLK و قفل شدن محتواي گذرگاه داده مي‌گردد باعث فعال شدن بافر U9 مي شود و با فعال كردن بافر U11 و غير فعال كردن بافر U3، امكان خواندن وضعيت رله‌هاي خروجي را از طريق گذرگاه داده ورودي (DI0 –DI7) فراهم مي‌كند.

در مرحله بعد محتواي گذرگاه داده ورودي خوانده مي‌شود. اين مقدار وضعيت رله‌هاي خروجي را مشخص مي‌كند. در صورتي كه وضعيت به گونه‌آي باشد كه امكان فعال كردن يك رله وجود داشته باشد كار ادامه پيدا مي‌كند. توضيحات بيشتر در مورد وضعيت رله‌هاي خروجي در قسمت فيدبك جريان آمده است.

3-6-8-تاييد انتخاب درست رله در گروه انتخاب شده

بعد از بررسي وضعيت فيدبك جريان و اطمينان از امكان اعمال فرمان به طبقه خروجي جهت اطمينان از بايت داده مشخص كننده رله در گروه مكمل يك بايت داده، بر روي گذرگاه خروجي داده، نوشته مي‌شود اين مقدار، با مقدار قبلي بايت داده، كه توسط قفل‌ U8 ذخيره شده بود توسط گيتهاي XOR U13 , U12 مقايسه مي‌شود در صورتي كه خروجي تمام گيتهاي XOR يك باشد (يعني بايت داده درست باشد) خروجي گيت U9, NAND صفر شده و با توجه به صفر بودن مقدار STB پايه مشترك گيتهاي U14 , OR كه براي توليد كلاك به كار مي‌روند صفر مي‌شود.

صفر شدن اين سيگنال باعث صفر شدن خروجي يكي از گيتهاي U14 , OR مي‌شود. اين گيت همان گيتي است كه ورودي ديگر آن توسط ديكودر U1 صفر شده است. در اين مرحله گذرگاه ورودي داده خوانده مي‌شود تا 5 بيت بالاي آن كه بيانگر وضعيت كلاك ورودي قفلهاي طبقه نهايي و پايه مشترك گيتهاي OR است، بررسي شوند و در صورت وجود خطا، در هر كدام از آنها از ادامه اعمال فرمان جلوگيري بعمل مي‌آيد.

3-6-9- اعمال فرمان نهايي

آخرين مرحله تست، بيانگر انتخاب درست يك گروه و رله مورد نظر در آن گروه مي‌باشد. در اين حالت، پايه ورودي CLK از قفلهاي طبقه خروجي تنها در گروه انتخاب شده صفر بوده و در بقيه يك مي‌باشد و بايت داده كه مشخص كننده يك رله در گروه انتخاب شده است، در ورودي تمام قفلها، وجود دارد.

با يك شدن پايه ورودي CLK در قفل مورد نظر بايت داده قفل شده و فرمان اعمال مي‌گردد. اين كار با كمك سيگنال STB انجام مي شود . يك شدن اين سيگنال باعث يك شدن پايه مشترك گيتهاي U14 OR مي شود واين به نوبه خود باعث ايجاد كلاك و در نتيجه قفل شدن فرمان مي‌شود.

فرمان از طريق راه اندازهاي خروجي، به بويين رله، اعمال شده و باعث بسته شدن تيغه اتصال آنها مي‌شود. در اين مرحله ، آخرين فيدبك كه به صورت آنالوگ بوده و بر اساس ميزان جريان لازم براي فعال شدن رله كار مي‌كند قرار دارد.

براي اطمينان از انجام فرمان، با صفر كردن سيگنال STB، وضعيت فيدبك جريان خوانده مي‌شود.

3-6-10- مدار محدود كننده جريان

جهت اطمينان از عملكرد صحيح برد و فعال شدن درست يك رله مدار محدود كننده جريان در نظر گرفته شده است. عملكرد اين مدار، بر اساس جريان لازم براي فعال شدن رله‌ها مي‌باشد. بدين صورت كه جريان كليه رله‌هاي موقت، از طريق اين مدار تامين مي‌شود و از آنجا كه مدار محدود كننده جريان، تنها قادر به تامين جريان لازم براي فعال شدن يك رله مي‌باشد، فعال شده همزمان بيش از يك رله موقت، از طريق اين مدار ميسر نيست.

با توجه به پيكر بندي رله‌هاي طبقه خروجي برد، در هر دو مد بالا / پايين و باز / بسته كه رله‌اي مورد دسترسي قرار مي‌گيرد، جريان مورد نياز رله‌ةاي دائمي، مستقيماً توسط منبع تغذيه تامين مي‌شود و نيازي به كنترل آن توسط مدار فيدبك جريان نيست. اما در مورد رله‌هاي موقت، چون در هر لحظه، حداكثر يك رله از ميان آنها مي‌تواند فعال شود و فعال شدن بيش از يك رله، به منزله خرابي در برد يا اشتباه در اعمال فرمان مي‌باشد، بايد فرمان اشتباه،‌از طريق مدار فيدبك جريان، تشخيص داده شود و از آنجا كه اين مدار، بعد از اعمال فرمان كار مي‌كند بايد به طور خودكار و بدون توجه به فرمان ارسالي، جلوي اعمال فرمان را بگيرد.

بنابراين مدار محدود كننده جريان، آخرين فيدبك جهت اطمينان از صحت ارسال فرمان به طبقه خروجي در برد خروجي ديجيتال مي‌باشد كه دو تفاوت عمده با مسيرهاي فيدبك قبلي برد دارد:

اول اينكه بعد از اعمال فرمان، قرار گرفته است.

دوم اينكه مي‌تواند به طور خودكار و بدون توجه به فرمان ارسالي، از ادامه اعمال فرمان، جلوگيري مي‌كند، در صورتي كه در بقيه مسيرهاي فيدبك، بعد از تشخيص خطا در فرمان يا برد، تصميم گيري به عهده نرم افزار مي‌باشد.

3-6-11- ساختار مدار محدود كننده جريان

مدار محدود كننده جريان از دو قسمت عمده تامين و كنترل جريان، تشكيل شده است. دو ترانزيستور PNP و تامين كنندة جريان لازم، براي فعال شدن رله‌ها هستند و يك مقايسه‌گر، هسته اصلي قسمت كنترلر جريان را تشكيل مي‌دهد.

جهت اعلان وضعيت مدار محدود كننده جريان و نحوه اجراي فرمان ارسالي در طبقة خروجي، ولتاژ كنترل ترانزيستورها و همچنين جريان‌هاي خروجي از طريق يكسري مدارهاي واسطه، بصورت قابل خواندن توسط نرم افزار در مي‌آيند تا فرمانهاي بعدي بر اساس وضعيت جاري طبقه خروجي ارسال شوند.

اين مدار در هر دو مدكاري بالا / پايين و باز / بسته براي كنترل جريان رله‌هاي خروجي بكار مي‌رود، تنها تفاوتي كه بين دو مد كاركرد مدار وجود دارد، فعال شدن همزمان يكي از رله‌هاي اصلي باز يا بسته، با يكي از رله‌هاي ديگر است. بنابراين در مد باز / بسته، نبايد جلو فعال شدن همزمان رله اصلي و يك رله ديگر را گرفت. براي اين منظور، مسير جريان براي دو رله اصلي در مد باز / بسته با مسير جريان رله‌هاي ديگر، متفاوت در نظر گرفته شده است تا علاوه بر اينكه مانع از فعال شدن همزمان دو رله عادي يا دو رله اصلي شود، از فعال شدن يك رله اصلي و يك رله عادي در اين مد جلوگيري نكند.

3-7- مدول ورودي آنالوگ

وظيفه مدول ورودي آنالوگ، نمونه‌برداري از سيگنال‌هاي آنالوگ، تبديل آنها به مقادير ديجيتال و بافر نمودن آنها مي‌باشد تا توسط مدول اصلي پايانه جمع آوري گردند. ورودي‌هاي آنالوگ از طريق يك سري تراشه‌هاي انتخاب كننده به تراشه مبدل آنالوگ به ديجيتال موجود در برد وصل مي‌شوند. انتخاب هر ورودي از طريق نرم افزار انجام مي‌گيرد و در هر لحظه تنها يك ورودي (از هر برد) به تراشه A/D موجود بر روي آن برد وصل مي‌شود.

بردهاي ورودي آنالوگ، به طور كلي شامل دو بخش اصلي ورودي و نمونه برداري مي‌باشند كه در قسمت ورودي آن، سيگنالهاي وارده براي نمونه برداري آماده مي‌شوند. نويزهاي فركانس بالا پس از عبور از *****هاي پايين گذر، حذف مي‌گردند.

سپس هر يك از وروديها به ترتيب به تراشه A/D متصل مي‌شوند و مقادير متناظر ديجيتال آنها محاسبه مي‌شود. اين قسمت از يكسري تراشه انتخاب كننده تشكيل شده است. عمل انتخاب ورودي‌ها بوسيله نرم افزار صورت مي‌گيرد. هر ورودي در يك دوره تناوب ثابت نمونه برداري مي‌شود كه اين پريود، برابر با مجموع زمان مورد نياز براي محاسبه مقادير متناظر ديجيتال كليه وروديهاي يك برد مي‌باشد.

براي حذف نويز ورودي در اين مرحله، از تقويت كننده تفاضلي استفاده مي‌گردد و در قسمت نمونه‌برداري عمل تبديل سيگنال آنالوگ به ديجيتال، توسط A/D صورت مي‌گيرد.

3-7-1- مشخصات عملكردي مدول ورودي آنالوگ

3-7-1-1- نوع سيگنال ورودي به برد مي‌تواند از نوع ولتاژ با جرياني باشد.

3-7-1-2- حداكثر مدت زمان نمونه برداري از كليه وروديها بيش از دو ثانيه نمي‌باشد.

3-7-2- مشخصات سخت افزاري مدول ورودي آنالوگ

1- اين مدول متشكل از تعدادي بردهاي مدار چاپي با ظرفيت 16 نقطه ورودي در هر برد مي‌باشد.

2- رنج سيگنالهاي قابل قبول ورودي توسط اين برد عبارتند از 0-20 mA , و 4-20 mA كه جهت تبديل ورودي‌هاي جرياني به ولتاژ از يك مقاومت Plug – in در سر هر كانال ورودي استفاده مي‌شود. البته لازم به ذكر است كه با استفاده از ترمينال برد ورودي آنالوگ كه عمليات مقياس‌دهي سيگنال ولتاژ ورودي بر روي آن قابل انجام است. رنج سيگنالهاي ورودي شامل ولتاژهاي نيز مي‌گردد. با جامپرهايي كه بر روي ترمينال برد قرار مي‌گيرند مي‌توان هر يك از حالات مختلف فوق را بعنوان ورودي پذيرفت.

3- نويز 50 هرتز با استفاده از يك مبدل آنالوگ به ديجيتال با روش انتگرال‌گيري كه مجهز به ورودي تفاضلي است حذف مي‌گردد.

4- تقويت كننده جداساز بكار رفته از نوع AD202 و با درجه دقت بسيار بالا مي‌باشد كه مشخصات فني آن در ضميمه شماره 5 آورده شده است.

5- A/D بكار رفته از نوع ICL7109 CPL مي‌باشد كه داراي مشصخات كلي زير است:

الف) عملكرد 12 بيتي بعلاوه يك عدد بيت علامت مجزا (عملكرد واقعي 13 بيتي است).

ب) عدم نياز به sample and hold چرا كه اندازه‌گيري بصورت دوشيبي صورت مي‌گيرد. در اين نوع A/D مي‌توان با تمهيدات خاصي فركانس مزاحم و هارمونيك هاي زوج و فرد آن را حذف كرد. در اينجا بايد نويز 50 هرتز را حذف نمود.

ج)‌داراي خروجيهاي موازي بصورت 8 و 14 بيتي بوده و همچنين درااي خروجي سريال مي‌باشد كه تراشه را قادر مي‌سازد با تراشه‌هاي ART بتواند مرور شود.

د) داراي خروجي هاي OR,POL مي‌باشد اين خروجي ها به ترتيب وضعيت مثبت يا منفي بودن سيگنال ورودي و سريز شدن سيگنال آنالوگ ورودي به تراشه را مشخص مي‌نمايد.

ه) داراي يك ورودي تست مي‌باشد كه كاربر را قادر مي‌سارد تا در صورت لزوم اقدام به تست تراشه A/D نمياد.

2-6-2-6- حساسيت مدول نسبت به تغييرات درجه حرارت برابر است.

6-خطاي تبديل مقادير آنالوگ به ديجيتال حداكثر يك دهم درصد بعلاوه يك بيت در دماي كاري پايانه مي‌باشد. .

7- بمنظور چك نمودن خطاي تبديل A/D يك ولتاژ دقيق قابل تنظيم بعنوان ولتاژ مبنا موجود مي‌باشد و بعنوان يك ورودي آنالوگ اندازه‌گيري مي‌گردد.

8- برد داراي يك سيستم نمايشگر كانال ورودي مي‌باشد كه كاربر را قادر به قرائت كانال انتخابي مي‌نمايد. همچنين LEDهايي به منظور نمياش حالت كاري برد قرار داده شده است.

9- ولتاژ تغذيه مورد نياز اين مدول برابر با 5+ ولت مي‌باشد و بقيه ولتاژهاي مورد نياز در داخل هر يك از بردهاساخته مي‌شود.

10- ابعاد فيزيكي برد برابر استاندارد 6U مي‌باشد.

11- ميزان جداسازي سيگنالهاي ورودي از سيستم برابر VDC1500 مي‌باشد.

12- نقاطي جهت كاليبراسيون واندازه‌گيري ولتاژ مبنا بر روي برد در نظر گرفته شده است.

3-7-3- ساختار كلي برد ورودي آنالوگ

شكل زير ساختار كلي برد ورودي آنالوگ را نشان مي‌دهد.

خروجي ديجيتال وروديهاي آنالوگ

شكل 2-21- ساختار كلي برد ورودي آنالوگ

همانگونه كه از شكل ديده مي‌شود اين برد از يك سو با سيگنالهاي ورودي آنالوگ و از سوي ديگر با گذرگاه ورودي – خروجي سيستم در ارتباط مي‌باشد. اين برد شامل دو بخش ديجيتال و آنالوگ است. بخش آنالوگ سيستم وظيفه ***** كردن، حفاظت در برابر ولتاژهاي بالا، تبديل سيگنال ورودي از حالت جرياني به ولتاژي (در صورت نياز) را بعهده دارد.

از سوئيچ‌هاي آنالوگ جهت انتخاب نمودن كانالهاي ورودي استفاده گرديده است. كنترل اين سوئيچها توسط بخش ديجيتال سيستم انجام مي‌شود . در نقاط اتصال بخش ديجيتال و آنالوگ به يكدرگير با اعمال تمهيدات لازم جداسازي‌هايي انجام شده است كه در هنگام شرح واحدهاي مربوطه، توضيحات آنها خواهد آمد. در زير اسامي اين واحدها به همراه توضيح مختصري دربارة آنها آورده شده است.

3-7-4- واحد رمزگشاي آدرس

اين واحد شاهرگ اصلي برد AI محسوب مي‌شود و دروازه ارتباط برد AI با برد UIOC مي‌باشد. خطوط آدرس گذرگاه ورودي – خروجي از طريق اين واحد رمزگشائي كرديده و نوع ورودي يا خروجي لازم از طريق آن تعيين مي‌شود. در واقع اين واحد نقش فعال كننده را براي ساير مدارهاي داخلي برد AI فراهم مي‌آورد.

8 بيت آدرس گذرگاه و 4 ورودي مربوط به محل شكاف كارت بر روي برد پايه و همچنين سيگنالهاي كنترلي RST,R/W به اين واحد وارد مي‌شوند.

اين واحد سيگنالهاي كنترلي لازم را براي كاركردن واحدها مختلف برد جهت انتخاب يك كانال يا خواندن مقدار ديجيتال حاصله توليد مي‌نمايد.

3-7-5- واحد قفل كننده آدرس

اين واحد از يكسو با گذرگاه داده‌هاي ديجيتال در ارتباط است و از سوي ديگر وظيفه نگهداري آدرس كانال آنالوگ براي استفاده ساير واحدهاي برد را برعهده دارد.

3-7-6- واحد نمايشگر كانال

اين واحد شامل مدارات مربوط به نمايش شماره كانال انتخاب شده مي‌باشد. اين واحد از اطلاعات خروجي واحد قفل كننده آدرس استفاده مي‌نمايد. با اين واحد همچنين اطلاعاتي درباره كاركرد بعضي ازواحدهاي مهم مدار از جمله A/D به نمايش در مي‌آيد.

3-7-7- واحد فعال ساز انتخاب كننده آنالوگ

اين واحد وظيفه توليد 2 سيگنال مهم فعال كننه در كل برد را بعهده دارد. سيگنال فعال كننده اول كه با MUXE نشان داده شده است به محض فعال شدن سبب رمزگشائي 4 خط داده مربوط به انتخاب كانال مي‌گردد و به اين ترتيب كانال آنالوگ عملاً‌انتخاب گرديده و مسير آن برقرار مي‌شود. سيگنال فعال كننده ديگر كه با R/H نشان داده شده است كنترل كننده وضعيت و مدكاري A/D مي‌باشد و به محض فعال شدن آن A/D شروع به انجام تبديل ولتاژ آنالوگ ورودي به مقدار ديجيتال مي‌نمايد. كليه ملاحظات زماني لازم براي معتبر بودن سيگنال آنالوگ موجود در ورودي A/D توسط اين سيگنال در نظر گرفته مي‌شود.

3-7-8- واحد انتخاب كننده آنالوگ

اين واحد كه شامل رمزگشا و انتخاب كننده‌هاي غير مجتمع مي‌باشد از يكسو با كانالهاي آنالوگ ورودي و از سوي ديگر با داده‌هاي خروجي واحد قفل كننده آدرس كه همان آدرس كانال مي‌باشد مرتبط است. اين واحد قسمت زيادي از بخش آنالوگ سيستم را در بر مي‌گيرد و شامل *****هاي ورودي ،‌حفاظت در برابر ولتاژهاي ناخواسته بالا و همچنين سوئيچهاي آنالوگ مي‌باشد.

اين سوئيچها نقش انتخاب كننده را ابفاء مي‌نمايند و توسط سيگنالهاي كنترلي حاصله از خروجي رمزگشا باز و بسته مي‌شوند. وروديهاي آنالوگ كه به اين واحد وارد مي‌؛ردند توسط داده مربوط به آدرس كانالها انتخاب گرديده وبه اين ترتيب يكي از ورودي‌ها انتخاب شده و راه خود را به خروجي اين واحد باز مي‌نمايد. اين سيگنال بعداً‌ در اختيار واحد تقويت كننده جداساز قرار مي‌گيرد.

3-7-9- واحد توقيت كننده جداساز

اين واحد وظيفه جداسازي سيگنال آنالوگ انتخابي را از بخش ديجيتال سيستم بعهده دارد . در واقع توسط اين واحد مقدار ولتاژ ورودي آنالوگ به خروجي واحد منتقل مي‌گردد بي آنكه خود سيگنال بصورت فيزيكي از واحد رد شود. اين عمل توسط تقويت كننده جداساز كه از پريهاترين تراشه هاي مدار مي‌باشد انجام مي‌گيرد.

3-7-10- واحد مبدل آنالوگ به ديجيتال

وظيفه اين واحد تبديل سيگنال آنالوگ به ديجيتال مي‌باشد. سيگنال ديجيتال شده توسط گذرگاه داده سيستم به برد UIOC منتقل مي‌شود.

3-8- مدول شمارنده پالسهاي ورودي PCI

1- مدول DI وظيفه اين مدول را انجام مي‌دهد و اين كار از طريق تعريف گروههاي موجود DI بصورت شمارنده پالس قابل انجام است.

2- شمارش پالسها بصورت نرم افزاري انجام مي‌پذيرد و با آمدن فرمان freeze مقدار اين شمارنده‌ها دربافرهايي ذخيره مي‌گردد.

3- از آنجائي كه مدول ورودي ديجيتال داراي 32 نقطه ورودي است و هر ورودي مي‌تواند تا فركانس 50hz تغيير وضعيت دهد. البته با توجه به امكان تغيير فركانس نمونه برداري مي‌توان فركانسهاي بالاتري را نيز پوشش داد.

4- ايزولاسيون ورودي نسبت به خروجي تا 2 كيلو ولت كه توسط H11AA1 انجام مي‌شود.

5- ابعاد برد (23.3x16cm)6U مي‌باشد.

3-9- مدول خروجي آنالوگ AO

1- هر برد داراي چهار خروجي مي‌باشد.

2- جهت امنيت داده‌ها داراي انتخاب ، چك، و اجرا مي باشد.

3- داراي محدود كننده جريان.

4- ايزولاسيون ورودي نسبت به خروجي تا 2 كيلو ولت.

5- خروجي صفر در زمان خاموش بودن RTU.

6- رنج خروجي قابل تنظيم در رنج 0-20mA.

7- خطاي تبديل سيگنال در 12bit مي باشد.

3-10- مودم

1- مودم قابليت كار در مود سنكرون و آسنكرون را دارد.

2- طراحي مودم بر اساس DSP مي باشد.

3- نوع مدولاسيون مودم FSK مي باشد و پايين باند فركانس به منظور انتقال صدا خالي گذاشته شده است كه توسط ديپ سوئيج اين فركانس قابل انتخاب مي‌باشد.

4- سرعت و فركانس و مودهاي كاري توسط ميكروسوئيچهاي متناظر برنامه‌ريزي مي‌شوند.

5- نمايشگرهاي وضعيت كاري مودم عبارتنداز:‌TXD,RXD,RTS,DCD,MODEM Fail

6- مودم قابليت اتصال به خطوط 2 و 4 سيمه را دارا مي‌باشد.

7- مودم قابليت كار در حالت Full-duplex, Half-duplex را دارا مي‌باشد.

8- مدار اينترفيس از نوع CCTTT V.24 و شامل مدارهاي 113,105,106,102,103 براي ارسال اطلاعات و مدارهاي 115,110,109,107,102,104 براي دريافت اطلاعات مي‌باشد.

9- مشخصه الكتريكي مدار اينترفيس RS-232 مي‌باشد.

10- سرعت تبادل اطلاعات قابل تعريف توسط ديپ سوئيچ (200,300,600,1200bps) مي‌باشد.

11- نرخ خطاي بيتي در حدود 10-5 مي‌باشد.

12- قابيت دريافت سيگنالهاي ورودي تا –40db در حضور S/N=15db.

13- قابليت ارسال سيگنال از –12db تا +4db بطور جامپري.

14- آزمايش مودم در دو حالت Local Test, Line Test امكان پذير مي‌باشد.

15- امكان اتصال گوشي و دهني به مودم جهت مكالمه در نظر گرفته شده است.

16- مودم داراي دو پورت مي‌باشد كه بر اساس سطح كاربر سيگنال سوئيج مي‌كند.

17- توليد شده توسط شركت واف.

18- ابعاد برد (23.3x16cm)6U مي‌باشد.

3-11- اطلاعات فني در مورد منبع تغذيه

1- ولتاژ ورودي Vdc48 (36Vdc

2- ولتاژهاي نامي خروجي –12Vdc,+12Vdc,5Vdc مي‌باشد.

3- جريان 12A براي خروجي 5V جريان 1.5A براي خروجيهاي +12V و –12V در نظر گرفته مي‌شود.

4- اراي توان 80 وات است.

5- يازده آن 74 تا 81 درصد است.

6- ابعاد برد (23.3x16cm)6U مي‌باشد.

7- منبع تغذيه به صورت rack mount مي‌باشد و فضاي اضافي احتياج ندارد.

8- ريپل خروجي بر روي 5 ولت كمتر از 50mVp-p.

9- برد داراي حفاظتهاي اتصال كوتاه در وردي و خروجي، اضافه و كاهش ولتاژ در ورودي و خروجي.

10- وزن آن حدود نيم كيلوگرم است.

11- بصورت rack-mount است.

12- توليد شركت متن نيرو.

3-12- مشخصات گذرگاه I/O

گذرگاه I/O مسير ارتباطي بين مدول UIOC و بردهاي ورودي – خروجي به آن مي باشد،‌ اين گذرگاه در حقيقت كانال ارتباطي بين يك مدول كنترل كننده اصلي گذرگاه و يكسري مدول Slave است. مشخصات عمومي اين گذرگاه عبارتنداز:

1- سازگار با سطوح ولتاژ خانواده (High Speed CMOS)HC.

2- ساختار ساده مدارهاي اينترفيس مخصوص اين گذرگاه.

3- 8 خط انتقال داده دو طرفه.

4- 8 خط آدرس براي آدرس دهي ماكزيمم 256 نقطه.

5- خط مخصوص وقفه.

6- خطوط كنترلي: بمنظور تعيين جهت گذرگاه و همچنين كنترل توالي عمليات مدولهاي خروجي (STB*).

7- خطوط تغذيه GC/L, -12V, +12V, +5V

3-13- تجهيزات عيب يابي و برنامه ريزي پايانه

مقدمه

تجهيزات تست، عيب يابي و پيكره بندي پايانه شامل يك كامپيوتر Notebook يك عدد مودم قابل تنظيم و نرم افزار تستر پايانه مي باشد.

3-14- مشخصات نرم افزار تستر پايانه

نرم افزار تست پايانه براي تست دستگاه پايانه بر اساس چهار پروتكل فوق طراحي شده است. اين نرم‌افزار بر روي كامپيوترهاي مدل 386 و در محيط Windows قابل اجرا است. براي ارتباط با دستگاه پايانه از درگاه سريال RS232 استفاده شده است. اين نرم افزار كليه عمليات پروتكل را مطابق سه لايه Application, Physical, Link از استاندارد IEC870-5-101 و پروتكل هيتاچي و Indactic 2033 و كرمان تابلو (كه هر يك بطور جداگانه قابل انتخاب مي‌باشند) از جانيب مركز كنترل كننده انجام مي‌دهد.

نمايش فريمهاي ارسالي و دريافتي و تفسير آنها، نمايش وضعيت نقاط اطلاعاتي پايانه چه بصورت گرافيكي (بر روي نقشه تك خطي) و چه بصورت text امكان اراسل فريم با فرمت تعريف شده توسط كاربر، ثبت عملايت فريمها و تغيير وضعيتها روي فايل از ديگر قابليتهاي اين برنامه است.

انتخابهاي برنامه كه پارامترهايي نظير سرعت انتقال و شماره درگاه را شالم مي‌وشد و پيگره‌بندي مشخصات پايانه روي فايل ذخيره مي‌شود و قابل تغيير است . برنامه داراي دو مود مهندسي و اپراتوري است كه هر يك قابليتهاي مختلفي را ارائه مي‌كنند.

سرعت انتقال تا جايي كه درگاه سريال كامپيوتر و درگاه سريال دستگاه پايانه اجازه مي‌دهد قابل تنظيم است. كامپيوترهاي شخصي معمولاً داراي دو درگاه سريال خروجي (COM1, COM2) هستند كه هر كدام قابل استفاده است.

اين نرم افزار بازبان Visual C نوشته شده است.

اين نرم افزار داراي محيطي مي‌باشد كه امكان تعريف ديتابيس و تصوير سازي را دارا مي‌باشد. در نتيجه با اوارد كردن مشخصات هر ايستگاه (نقشة تك خطي و ديتابيس مربوط به آن) به كامپيوتر مي‌توان پايانه مربوطه را تست نمود.

نرم افزار تستر تقريباً تمامي عمليات مركز ديسپاچينگ را شبيه سازي مي‌نمايد.

اين نرم‌افزار بطور كلي شامل سه بخش مي‌باشد: User Interface, Data Base, Poller نرم افزار از طريق Poller اطلاعات RTU را كسب كرده و در Data Base قرار مي‌دهد. همچنين فرمانهاي صادره از User از طريق User Interface به Poller اعمال و از آنجا به RTU منتقل و پاسخ آن بازگردانده مي‌شود.

Intrface User علاوه بر دريافت فرامين از User و ارسال آنها به Poller و دريافت پاسخ آنها، اطلاعات موجود در Data Base را نيز روي دياگرام تك خطي در اختيار User قرار مي‌دهد و بعلاوه از وقايع مختلفي كه در سيستم اتفاق مي‌افتد شامل eventهاي رسيده از RTU و فرمانهاي صادره از طريق User گزارش تهيه كرده و به دستگاه خروجي مورد نظر ارسال مي‌نمايد.

Data Base مطابق با استاندارد DAO (Data Access Object) پياده سازي مي‌شود. DAO قابل دسترسي توسط نرم افزار Access بوده و در محيط Visual C++ بطور كامل پشتيباني مي‌گردد.

User Interface نماي پست تحت كنترل RTU را با يك دياگرام تك خطي در اختيار User قرار مي‌دهد و با مرور دائمي Database اطلاعات را روي دياگرام Update مي‌نمايد.

همچنين فرامين صادر شده از طريق User را به Poller ارسال و پاسخ آنها را دريافت مي‌نمايد. امكان مشاهده وقايع اتفاق افتاده در سيستم به ترتيب زمان وقوع در پنجره Report كه محتواي آن در فايل نيز ذخيره مي‌گردد وجود دارد.

ضمن اينكه مي‌توان Report را روي چاپگر چاپ نمود. همچنين مي‌توان با انتخاب نقاط مشخصي از دياگرام تك خطي مقادير كسب شده در طول زمين را براي تجزيه و تحليل‌هاي آتي مورد استفاده قرار گيرد. نرم افزار كلاً در محيط Windows پياده سازي و اجرا مي‌گردد.

3-15- دستگاه آزمايش پايانه

مشخصات سخت افزاري دستگاه:

1-1- نوع كامپيوتر و مشخصات آن:

• كامپيوتر قابل حمل (Note book).

• حافظه اصلي 4G.

• حافظه 32M RAM.

• مانيتور LCD رنگي.

• MS-Windows 2000.

• درايور فلاپي ديسك 3.5”.

• پردازنده Intel Pentium.

• پورت سريال با كانكتور نوع D (9 يا 25 پايه).

• پورت موازي.

2-1- مودم قابل تنظيم و LTE

در زمان تست پايانه در صورتي كه كاربر بخواهد مودم داخل پايانه را نيز تست نمايد يك دستگاه مودم (بصورت External) مابين Notebook و پايانه قرار خواهد گرفت.

3-16- تابلو پايانه

3-16- 1- مشخصات مكانيكي

• بدنه تابلو از ورق آهن روغني به ضخامت 5/2 ميليمتر ساخته شده است.

• اسكلت اصلي تابلو از پروفيلهاي مشبك ساخته شده و كليه قطعات توسط پيچ و مهره به يكديگر متصل شده‌اند و از انجام اتصالات جوشي و پرچي در تابلو كلاً پرهيز شده است،‌به همين منظور تغييرات در اين تابلو به سهولت انجام خواهد گرفت.

• كليه قطعات فلزي ، يراق الات و پيچ و مهره‌هاي استفاده شده از نوع گالوانيزه ضد زنگ و يا آلومينيوم مي‌باشد.

• براي هر تابلو محل مناسب جهت قرار دادن نقشه‌هاي ضروري پيش بيني شده است.

• دو عدد شينه يكي مربوط به زمين كردن تابلو و تجهيزات و قطعات فلزي بدون برق و ديگري مربوط به كارتهاي الكترونيكي پايانه پيش بيني شده است.

• تابلو داراي درب يك تكه از جلو مي‌باشد و سابراكهاي مربوط به كارتهاي الكترونيكي بصورت سوئينگ و دسترسي از جلو مي‌باشد.

• كانالهاي پلاستيكي منساب جهت كابلهاي ورودي و خروجي در تابلو نصب شده است.

• كليه ترمينالها، ترمينال بلاكها و المانهاي تابلو توسط برچسب و پلاك مشخص شده‌اند.

• تسمه هاي مخصوص از جنس فيبر استخواني نسوز با ضخامت 5/1 سانتيمتر جهت محكم كردن كابلهاي ورودي در تابلو پيش بيني شده است.

• قلابهاي مخصوص جهت حمل و نقل در بالاي تابلو و متصل به شاسي اصلي، نصب گرديده است.

3-16- 2- رنگ آميزي

- بدنه تابلو ابتدا با مواد مخصوص چربي گيري و فسفاته شده و سپس با رنگ الكترواستاتيكي (بدنه و رنگ با بارهاي مخالف باردار مي‌شوند و سپس رنگ را با فشار به بدنه پاشيده مي‌شود و بدين صورت رنگ تمام خلل و فرج سطح ورق را پر مي‌كند) حداقل به ضخامت 60 ميكرون رنگ آميزي مي‌شود.

3-16- 3- تجهيزات اضافي

• پيش بيني سيستم روشنايي كه با كليد اتوماتيك بطور يكه با باز شدن درب جلو تابلو، لامپ فلورسنت با توان مصرفي 15 وات در تابلو روشن مي‌شوند.

• ترموستات جهت ارسال آلارم حرارت زياد تابلوبه مركز كنترل اين ترموستات طوري در داخل تابلو نصب شده است كه سنسور مربوطه در بالاترين قسمت تابلو بوده و بمحض فعال شده (حرارت بيش از 55 درجه سانتيگراد) آلارم مربوطه را به مركز ارسال مي‌كند.

• ترمينالهاي 220V-AC جهت تغذيه پريز و سيستم روشنائي تابلو در قسمت تحتاني تابلو نصب شده و حفاظ شيشه‌اي مناسب جهت جلوگيري از خطرات احتمالي نيز براي ترمينالهاي مربوطه پيش بيني شده است. سيستم 220V-AC بوسيله يك كليد فيوز مينياتوري 6A تغذيه مي‌گردد.

• ترمينالهاي مخصوص جهت تركردن سيگنالهاي وضعيت و نيز انجام سيم كشي آلارمهاي داخلي RTU در تابلو پيش بيني شده است.

• ترمينالهاي ورودي 48VDC از نوع لينك دار بوه كه در مواقع لزوم مي‌توان با برداشتن لينك مربوطه ولتاژ ورودي به پايانه را قطع نمود.

• كليد Remote/Local جهت تغيير وضعيت كنترلي پايانه از حالت اتوماتيك به حالت دستي در داخلي تابلو نصب شده است.

• لامپ RTU Fail كه در صورت بروز هرگونه اشكالي در سيستم پايانه، روشن مي‌شود در روي درب تابلو و برنگ قرمز نصب شده است.

• لامپ 48V On كه در صورت برقراري ولتاژ 48Vdc در سيستم پايانه روشن مي‌باشد كه بر روي درب تابلو و برنگ سبز نصب شده است.

• يك عدد هيتر 200W كه توسط يك عدد ترموستات كنترل مي‌گردد كه زمان نصب بر اساس محيط تنظيم مي‌گردد. اين هيتر جهت جلوگيريا ز ايجاد شبنم در داخل تابلو نصب شده است.

3-16- 4- درجه حفاظت و سيستم خنك كننده

باعنايت به اين مسئله كه در كليه ايستگاهها، اطاقي جهت نصب تجهيزات اسكادا پيش بيني شده است، درجه حفاظت تابلو مطابق با استاندارد IP54, I.E.C بوده و سيستم خنك كنندگي داخل تابلو بصورت طبيعي مي‌باشد.

3-16- 5- امكان گسترش

در اين تابلو، با برداشتن ديواره‌هاي جانبي مي‌توان دو يا چند سلول پايانه را بدون هيچ‌گونه تغييراتي در كنار هم نصب نمود.

3-16- 6- وزن وابعاد

وزن تابلو خالي بدون تجهيزات 132 كيلوگرم و با تجهيرات كامل حدود 150 كيلوگرم مي‌باشد. ابعاد تابلو استاندارد تك سلولي برابر 80*60*206 (طول *عمق ارتفاع) سانتيمتر مي‌باشد.

3-16- 7- طراحي تابلو پايانه

ايده اصلي در طراحي تابلو پايانه، ارائه يك سيستم كامل پايانه بود كه نصب آن آسان و تعميرات آن بسهولت انجام پذيرد. بر اين اساس در اين سيستم تعداد قفسه‌ها قابل افزايش تا شش عدد مي‌باشد.

قفسه بالا محل نصب كارتها I/O بردهاي اصلي (UIOC, Main) منبع تغذيه و مودم مي‌باشد و قفسه‌هاي بعدي فقط محل نصب كارتهاي I/O مي‌باشد.

روكش كابلهاي ورودي به پايانه پس از عبور از گلندهاي مخصوص، جدا شده و سيمهاي با عبور از كانالهاي مخصصو كه در قسمت عقب تابلو و روي ديوارة پشتي نصب شده‌اند وارد يك سري ترمينال كه بر روي ديواره نصب شده مي‌شوند و از اين طريق توسط سيمهاي افشان نمرة 5/0 پس ازطريق سيني زير ساب راك عبور كرده و از طريق كانكتورهاي مخصوص،‌از جلو به كارتهاي I/O وارد مي‌گردد.

از طرفي بعلت نصب كانالهاي پلاستيكي در قسمت عقب تابلو، علاوه بر حفظ مسئله زيبائي، از دست گير بودن كابلها نيز جلوگيري شده است بطوري كه در جلوي تابلو تنها نماي كارتهاي مربوط به دو قفسه وجوددارد.

در طراحي تابلو سعي بر اين بوده است كه از فضاي داخل حداكثر استفاده بعمل آيد تا از افزايش بي مورد حجم آن جلوگيري شود و همچنين پيش بيني آينده جهت نصب قفسه‌هاي بيشتر تا تعداد شش عدد شده است. بر اين اساس ابعاد تابلو متناسب با ابعاد ساب راكها و كانالهاي پشت (هريك با عرض 9 و عمق 6 سانتيمتر) انتخاب شده است.

طراحي سيستم الكتريكي تابلو نيز بر اساس تامين حداثكر حفاظت و ايمني براي تجهيزات صورت گرفته است. بدين صورت كه سيستم DC,AC با حفاظت فيوزي مجهز شده و نيز كليه خطاهايي كه باعث نقص در پايانه مي‌شوند نيز توسط چراغ RTU Fail مي‌شوند عبارتنداز:

• قطع هر يك از ولتاژهاي 48-24-12-5 ولت.

• ظاهر شدن آلارم مودم Modem Fail.

• ظاهر شدن الارم شارژر Charger Fail.

علاوه بر اين هرگونه افزايش حرارت در پايانه، توسط ترموستات مخصوص كه دربالاترين قسمت تابلو نصب گرديده احساس و به مركز كنترل ارسال مي‌گردد.

جهت افزايش ضريب ايمني نيز كليد Remote/Local روي پيشاني داخل تابلو نصب شده است كه در هنگام تعميرات و يا بروز اشكال در ايستگاه مي‌توان با تغيير وضعيت كليد از Remote به Local از اعمال فرامين توسط مركز كنترل به تجهيزات ايستگاه جلوگيري كرد.

3-17- عيب يابي،‌نگهدراي و پيكربندي پايانه

3-17- 1- نرم افزار پيكربندي

پيكربندي پايانه به معني مشخص نمودن پارامترهاي استاتيك موجود در برنامه ها جهت تطبيق پايانه و پروسه تحت كنترل مي‌باشد كه يكبار براي هميشه مي‌بايست وضعيت آنها روشن گردد و بر اساس آنها عملكردهاي پايانه مشخص مي‌گردد. عمل پيكربندي پايانه از طريق بردهاي UIOC انجام مي‌گيرد. هر برد UIOC مجهز به يك درگاه سريال مي‌باشد كه با اتصال آن به يك كامپيوتر PC و استفاده از يك برنامه ترمينال ساده (نظير ترمينال Procom Plus, Norton, Windows….) مي‌توان اطلاعات پيكربندي را به بردهاي UIOC وارد نمود.

اطلاعات پيكربندي شده در حافظه EEPROM مربوط به بردهاي UIOC نوشته مي‌شود و براي هميشه قابل استفاده خواهند بود. برد Main از طريق حافظه دو درگاهه براحتي مي‌تواند اطلاعات پيكربندي شده در هر UIOC را بخواند. اطلاعات پيكربندي شامل مواردزير مي‌باشد:

1- تعدادبردهاي DI متصل به UIOC.

2- تعداد بردهايAI متصل به UIOC/

3- تعداد بردهاي DO متصل به UIOC.

4- تعداد بردهاي A0 متصل به UIOC.

5- آيا پروسس جمع‌آروي مژرندها بصورت وقفه‌اي است.

6- آيا پروسس جمع‌آوري مژرندها نسبت به تغيير مژرند نيز حساس است.

7- پارامترهاي مربوط به Chatter fillter.

8- تعيين نوع گروه وروديهاي ديجيتال (وضعيت، شمارنده پالس، رزرو).

9- تعداد رله‌هاي دائمي فعال در مدول خروجي ديجيتال.

10- نوع رله‌هاي خروجي ديجيتال (پايين /بالا، بسته/باز، دائمي)

3-17- 2- نحوه پيگربندي بردهاي UIOC

در هنگام پيكربندي بردهاي UIOC نبايد برد Main بر روي گذرگاه VME قرار داشته باشد. با اتصال يك كامپيوتر PC از طريق درگاه سريال به هر يك از بردهاي UIOC و پس از روشن نمودن پايانه پيغام زير بر روي ترمينال ظاهر مي‌گردد:

Main Module not available. Starting stand alone mode of uioc

F: Get Config Data P:Report I:Initialize

S:SAS A:About M: RunMcx

C:Menu N:Reset Auto Start U: Set Auto Start

در اين حالت چنانچه براي مدت چهار ثانيه كليدي زده نشود نرم افزار بطور اتوماتيك شروع به تشخيص بردها I/O موجود بر روي گذرگاه I/O Channel مي‌:ند و پس از آن سيستم عامل MCX11 اجرا مي‌گردد. در صورتي كه كليدي زده شود نرم افزار با يك علامت Prompt(: ) منتظر دريافت فرامين استفاده كننده مي‌ماند.

همانطور كه ديده مي‌شود با زدن هر يك از كليدهاي فوق عمليات متناظر با آن انجام خواهد گرفت. بمنظور پيكربندي UIOC مي بايست ابتدا كليد F زده شود در اين حالت نرم افزار يكسري سوالات در مورد نحوه پيكربندي بردها از استفاده كننده مي‌پرسد كه مي‌بايست به هر يكا ز آنها جواب دقيق بصورت بلي و خير داده شود. سپس در پايان اين عمليات (پرسش و پاسخ) مي‌بايست بعد ظاهر شدن Prompt(: ) كليد I زده شود كه اين موجب ذخيره شدن پارامترهاي پيكربندي شده در حافظه EEPROM مي‌گردد. پس از آن مي‌بايست دورابره سيستم را باز نشاني نمود.

3-17- 3- نحوه پيكربندي برد Main

با اتصال يك كامپيوتر PC به درگاه سريال P5 از برد Main و پس از روشن شدن پايانه پيغام زير بر روي ترمينال (نرم افزار ترمينال مانند Norton Terminal PCPluse )ظاهر مي‌گردد.

Main Debugging Monitor

M:RunMcx S:SAS

N: Reset Autostart I: Initialize

U: Set Autostart

در اين حالت چنانچه پس از شش ثانيه كليدي زده نشود نرم افزار بطور اتوماتيك شروع به تشخيص بردهاي UIOC موجود بر روي گذرگاه VME مي‌كند و پس از آن سيستم عالم MCX11 اجرا مي‌گردد. در صورتي كه كليدي زده شود نرم افزار با يك علامت (: ) منتظر دريافت فرامين استفاده كننده مي‌ماند. بمنظر پيكر بندي برد Main مي‌بايست ابتدا كليد I زده شود. در اين حالت نرم افزار با پيغام شماره يك

TER RTU Address (00..FF)>

EntER Energizing Time of DO Coil Relaies (000..FFFF)>

منتظر وارد نمودن آردس پايانه مي‌گردد. (آدرس پايانه معمولاً به مقدار 01 مي بايست مقداردهي گردد) سپس پيغام شماره (2) ظاهر خواهد شد. اين پارامتر مدت زمان اكتيو بودن رله‌هاي مدول DO درهنگام انتخاب (Sel) و اجرا (EXE) مربوط به فرامين مركز مي‌باشد. مقدار واحد برابر ms10 خواهد بود. بعنوان مثال عدد مدت زمان 256ms را بدست خواهد داد. در اين حالت رله‌هاي برد DO بمدت 2.56 ثانيه اكتيو خواهند بود و سپس آزاد مي‌گردند.

پس از مقداردهي به دو پارامتر فوق مي بايست با زدن كليد U نرم افزار را بصورت Auto Start قرار داد. سپس با زدن كليد M نرم افزار اصلي اجرا خواهد شد. با زدن كليد U نرم افزار براي هميشه به طور اتوماتيك اجرا خواهد شد و زدن كليد N و دادن رمز عبور مورد نياز موجب برطرف شدن اين حالت مي‌گردد. كليد S مربوط به استفاده كنندگان نيست و توسط مهندس سيستم مي‌بايست اجرا گردد.

3-17- 4- عيب يابي و نگهداري

پايانه از قسمتهاي سخت افزاري و نرم افزاري مختلفي تشكيل شده است. به اين جهت مسئله عيب يابي و نگهداري اين سيستم نياز به آشنايي كامل با سخت افزار و نرم افزارهاي پايانه دارد. مسئله عيب يابي مي‌تواند در سه سطح زير انجام گيرد:

1- سطح برد

2- سطح بردهاي UIOC

3- سطح پايانه

سطح اول مربوط به تشخيص و عيب يابي در محدوده يك برد (I/Oيا هوشمندد يا

Back-Plane) مي‌باشد. در اين حالت مي‌بايست با استفاده از نقشه‌هاي شماتيك هر برد و عملكردهاي آن محل بروز خطا را مشخص كرد.

در سطح دوم پايانه تا سطح بردهاي UIOC كامل مي‌گردد (منبع تغذيه، كارتهاي I/O كارتهاي ترمينالي و برد UIOC در پايانه قرار مي‌گيرند ) و سپس با استفاده از نرم افزارهاي موجود در برد UIOC و روشهاي توضيح داده شده در گزارش مربوطه عيب يابي انجام مي‌پذيرد.

در سطح سوم پايانه به طور كامل سرپا مي‌شود و از طريق نرم افزار RTU-Tester و با كمك دستگاه شبيه ساز پست تستهاي مورد نياز بر روي آن انجام مي‌گيرد. با استفاده از نرم افزار تعبيه شده در برد UIOC و دستگاه RTU-Tester براحتي مي‌توان محدوده خطا را مشخص نمود. اين محدوده شامل ترمينال بردهاي I/O بردهاي پايه I/O كابل ريبون I/Oبرد I/Oبرد UIOC برد پايه MVE و I/O Channel و منبع تغذيه مي‌باشد.

برخي نكات بسيار مهم در راه اندازي و عيب يابي پايانه بشرح زير مي‌باشند:

1- برد پايه I/O Channel قبل از اتصال بردهاي I/O مي‌بايست بطور كامل تست شود و از آنجا كه بر روي اين برد خطوط داده و آدرس و همچنين خطوط تغذيه –12,+12,+5 قرار دارد و امكان اتصالات ناخواسته به اين خطوط وجوددارد به اين جهت دقت در سالم بودن اين برد از اهميت زيادي برخوردار است.

2- منبع تغذيه پايانه نيز از جمله قسمتهاي بسيار اساسي آن محسوب مي‌شود. قبل از اتصال منبع تغذيه مي‌بايست چك كرد كه ايا تمامي فيوزهاي مربوطه بر روي برد قرار دارند يا خير. همچنين اتصال ولتاژ +48 به ترمينالهاي موجود بر روي برد پايه VME مي‌بايست از نظر جهت كاملاً‌ درست باشند. پس از روشن نمودن پايانه (دقت شود كه در اين حالت تنها منبع تغذيه داخل قفسه بردها قرار دارد و بطور مجزا تست مي‌شود) مي‌بايست تمامي ديودهاي نوراني موجود بر روي آن كه نشانه درستي برد مي‌باشد روشن گردد. سپس مي‌بايست با دستگاه ولتمتر ولتاژهاي –12,+12,+5 را تست نمود و با استفاده از پتانسيو متر موجود بر روي برد ولتاژ +5 را دقيقاً‌تنظيم نمود. (چنانچه ولتاژهاي فوق بدست نيامد نشانه خرابي منبع تغذيه مي‌باشد).

3- مي‌بايست دقت كامل هنگام اتصال كابل ريبوني موجود در پشت پايانه براي اتصال بردهاي I/O و ترمينالي نمود به گونه‌اي كه هر برد I/O دقيقاً‌ به ترمينال برد مربوط به آن وصل شود. اشتباه در اين امر مي‌تواند به بردهاي I/O صدمه بزند.

4- كليد Remote/Local در وضعيت مناسب آن قرار گيرد.

5- هيچ يك از كارتهاي I/O نبايد اشتباهاً در قفسه بردهاي ترمينالي قرار گيرد و هيچ يك از كارتهاي ترمينالي نيز نبايد در قفسه‌كارتهاي I/O (حتي براي چند لحظه) قرار گيرد.

6- جهت ولتاژها (پلاريته مثبت و منفي) همانگونه كه بر روي ترميناليهاي پيچي ماركاژ شده است از اهميت بسياري برخوردار است و مي‌بايست حتماً رعايت گردند.

7- هنگام اتصال دستگاه RTU-Tester به پايانه ازكابلهاي DTE-DTE استفاده شود و هنگام اتصال به مودم از كابلهاي DTE-DCE.

8- هنگام راه‌اندازي پايانه با بيش از دو برد UIOC دقت شود كه شماره شناسايي UIOC ها از طريق Dip-Switch موجود بر روي آنها بدرستي تعيين گردند و در هر صورت نبايد شماره شناسائي دو UIOC با هم يكسان باشند.

9- در هنگام روشن بودن پايانه به هيچ عنوان نبايد هيچ نوع برد I/O به سيستم اضافه يا كم شود. اين كار در مور بردهاي ترمينالي مانعي ندارد.

10- در هنگام استفاده زمودم دقت شود كه كليدهاي Digital Loop Back, Analog Loop Back فعال نباشند (داخل نباشند).

11- هنگام روشن شدن پايانه دقت به ديودهاي LED موجود بر روي بردها از اهيمت زيادي برخوردار است زيرا اين ديودها يك نوع مكانيزم كشف خطا با سرعت بالا محسوب مي‌گردند.

ديود تغذيه تمامي بردها رد حالت عادي بايد روشن باشد.

ديود قرمز موجود بر روي برد Main بايد خاموش باشد. (روشن بودن و يا چشمك زن بودن آن نشانه خرابي برد و اجرا نشدن نرم افزار باشد).

ديود تغذيه بردهاي DI در حالت عادي چشمك زن مي باشد.

ديود تغذيه بردهاي DO ثابت است.

ديود تغذيه بردهاي AI در حالت عادي ثابت است و نمايشگر هفت قسمتي بطور متناوب در حالت كار مي باشند و ديود نوراني بالاي آن بصورت چشمك زن مي‌باشد.

ديود تغذيه برد UIOC ثابت است. چنانچه خطائي در برد UIOC پيش آيد. ديود قرمز رنگ آن چشمك زن مي شود كه لبته پس از خوانده شدن خطا از طرف برد Main قطع مي‌گردد. چنانچه بردهاي DI به UIOC متصل باشند آنگاه چراغ سبزرنگ موجود بر روي آن روشن مي‌گردد. در هنگام وقوع C.O.S اين ديود به حالت چشمك زن قرار مي‌گيرد و پس از خوانده شدن C.O.S مجدداً‌ به حالت ثابت قرار مي‌؛يرد. چنانچه بردهاي DO به UIOC متصل باشند آنگاه چراغ زرد رنگ موجود بر روي آن روشن مي‌گردد. در هنگام عمل كنترل اين چراغ به حالت چشمك زن مي‌رود.

12- هنگام اتصال بردهاي ترمينالي نكات زير در نظر گرفته شوند:

ترمينال بردهاي ورودي ديجيتال داراي چهار فيوز و تعدادي جامپر جهت پذيرش سيگنالهاي خشك و تر دارند كه مي‌بايست دقت كامل در صحيح گذاشتن جامپرهاي مربوطه نمود.

ترمينال بردهاي خروجي ديجيتال داراي يك جامپر براي اتصال ولتاژ –48 به بردهاي DO مي‌باشند كه مي‌بايست حتماً‌گذاشته شوند.

پتانسيومتر موجود بر روي برد ترمينالي ورودي آنالوگ مي‌بايست به مقدرا 0.5v تنظيم شود و همچنين جامپرهاي موجود بر روي آن بطور صحيح جاگذاري شوند.

12- جامپرهاي مربوط به كنترل دو مرحله‌اي يا يك مرحله‌اي بر روي بردهاي DO بدرستي تعيين و جاگذاري شوند.

13- در هنگام عيب يابي در سطح برد تراشه‌هايي كه ممكن است آسيب بيشتري ببيند بر روي سوكت قرار گرفته‌اند و به اين جهت مي‌بايست قبل از هر چيز از صحت آنها مطمئن شد.

15- هنگام اتصال سيگنالهاي آنالوگ به پايانه دقت شود كه در صورت اعمال سيگنال بصورت ولتاژي، مقاومتهاي موجود بر روي برد AI جاگذاري نشده باشند.

16- بردهي هوشمند پايانه مي‌بياست قبل از استفاده پيكر بندي شوند و به هيچ عنوان در هنگام بهره‌برداري عملي از سيستم نمي‌بايست بردهاي هوشمند ايستگاههاي مختلف را با يكديگر تعويض نمد. (قبل از پيكر بندي مجدد).

17- در هنگام اتصال بردهاي I/O به برد UIOC سعي شود حداكثر چهار برد DI به هر UIOC وصل شود و در صورت بيشتر بودن كارتهاي DI از بردهاي UIOC بيشتر استفاده شود. همچنين ترتيب چيدن بردهاي I/O به گونه‌آي بشاد كه ابتدا بردهاي ورودي ديجيتال و سپس بردهاي ورودي انالوگ و در انتها بردهاي خروجي ديجيتال قرار گيرند.

18- تشخيص ناحيه معيوب در پايانه با تعويض بردها يا قسمتهاي مشكوك با بردهاي سالم و تست مجدد عملي مي‌باشد. بعنوان مثال چنانچه تغيير وضعيت يك نقطه به مركز ارسال نشود مي‌بايست ابتدا پاينه ارا در سطح UIOC سرپا نمود و از برد UIOC به پايين سيستم را چك كرد. تعويض ترمينال برد، برد DI و كابل ريبون مربوطه مي‌تواند بعنوان سريعترين راه حل براي كشف علت خرابي باشد.

19- نرخ تبادل اطلاعات با پايانه هنگامي كه از نرم افزار RTU-Tester استفاده مي‌شود در حالت سنكرون 9600 و درحالت آسنكرون 600 مي‌باشد. همچنين نرخ تبادل اطلاعات با درگاه Diagnostic پايانه 9600 مي‌باشد.

**seyed mehdi hoseyni** · 30 دی، ۱۳۹۳

راهنمای جامع پروتوکلهای اسکادا

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

ورود

اصول کارکرد سیستم های scada درمونیتورینگ شبکه های قدرت

ارسال های توصیه شده

seyed mehdi hoseyni 27119

لینک به دیدگاه

seyed mehdi hoseyni 27119

لینک به دیدگاه

seyed mehdi hoseyni 27119

لینک به دیدگاه

seyed mehdi hoseyni 27119

لینک به دیدگاه

seyed mehdi hoseyni 27119

لینک به دیدگاه

seyed mehdi hoseyni 27119

لینک به دیدگاه

seyed mehdi hoseyni 27119

لینک به دیدگاه

seyed mehdi hoseyni 27119

لینک به دیدگاه

seyed mehdi hoseyni 27119

لینک به دیدگاه

seyed mehdi hoseyni 27119

لینک به دیدگاه

سایت نواندیشان

انجمن نواندیشان

جریان فعالیت های من

کسب درآمد کنید