مقدمة

يُعدّ نظام Mark* VIe نظام تحكم مرنًا لتطبيقات متعددة. يتميز بوحدات إدخال/إخراج عالية السرعة ومتصلة بالشبكة لأنظمة أحادية الاتجاه، وثنائية الاتجاه، وثلاثية الاتجاه ذات التكرار. تُستخدم اتصالات إيثرنت القياسية في الصناعة لوحدات الإدخال/الإخراج، ووحدات التحكم، وواجهة الإشراف لمحطات التشغيل والصيانة، وأنظمة الجهات الخارجية.

يُستخدم برنامج ToolboxST* مع نظام Mark VIe ووحدات التحكم ذات الصلة كمنصة برمجية مشتركة لبرمجة وتكوين وحدات الإدخال/الإخراج، وتحليل الاتجاهات، وتشخيص الأعطال. وهو يوفر مصدرًا واحدًا لبيانات عالية الجودة ومتسقة زمنيًا على مستوى وحدة التحكم والمصنع لإدارة أصول المعدات بكفاءة.

بنيان

تُعدّ وحدة التحكم أحادية اللوحة جوهر النظام، إذ تتضمن المعالج الرئيسي وبرامج تشغيل إيثرنت احتياطية للتواصل مع وحدات الإدخال/الإخراج الشبكية، بالإضافة إلى برامج تشغيل إيثرنت إضافية لشبكة التحكم. ويُستخدم نظام تشغيل QNX® متعدد المهام في الوقت الحقيقي للمعالج الرئيسي ووحدات الإدخال/الإخراج. ويُقدّم برنامج التطبيق بلغة تحكم قابلة للتكوين، ويُخزّن في ذاكرة غير متطايرة، ويتوافق مع معيار IEEE-854 لتنسيق الفاصلة العائمة 32 بت.

IONet هو بروتوكول مخصص، ثنائي الاتجاه، من نقطة إلى نقطة، يوفر شبكة اتصالات حتمية عالية السرعة بسرعة 100 ميجابايت، مناسبة للإدخال/الإخراج المحلي أو البعيد عبر واجهة ألياف ضوئية. يوفر هذا البروتوكول اتصالاً بين المعالج (المعالجات) الرئيسي ووحدات الإدخال/الإخراج المتصلة بالشبكة، والتي تُسمى حزم الإدخال/الإخراج.

تُثبّت كل وحدة إدخال/إخراج على لوحة مزودة بموصلات طرفية من نوع الحاجز أو الصندوق. تحتوي وحدة الإدخال/الإخراج على منفذي إيثرنت، ووحدة تغذية طاقة، ومعالج محلي، ولوحة تجميع بيانات. تزداد القدرة الحسابية مع إضافة وحدات إدخال/إخراج إلى نظام التحكم، مما يُمكّن من الوصول إلى معدل إطارات إجمالي لنظام التحكم يبلغ 10 مللي ثانية في التكوينات أحادية الاتجاه، أو ثنائية الاتجاه، أو ثلاثية الاتجاه. تتطلب بعض الأنظمة الفرعية للمعالجة أداءً أعلى؛ لذا، تُشغّل المعالجات المحلية في كل وحدة إدخال/إخراج الخوارزميات بمعدلات أعلى حسب متطلبات التطبيق.

واجهة الإدخال/الإخراج

تُركّب وحدة إدخال/إخراج واحدة أو أكثر على كل لوحة لتحويل إشارة المستشعر إلى إشارة رقمية، وتنفيذ الخوارزميات، والتواصل مع وحدة تحكم منفصلة تحتوي على المعالج الرئيسي. تحتوي وحدات الإدخال/الإخراج على لوحة معالج محلي تعمل بنظام تشغيل QNX، ولوحة تجميع بيانات خاصة بنوع جهاز الإدخال. تُشغّل المعالجات المحلية الخوارزميات بسرعات أعلى من نظام التحكم الرئيسي.

يُعد جهاز الإرسال والاستقبال بالأشعة تحت الحمراء مفيدًا لتشخيص الأعطال على مستوى منخفض. إذ يُمكن من خلاله مراقبة قيم الإدخال/الإخراج، وبرمجة أسماء مضيف/وظائف حزمة الإدخال/الإخراج، والتحقق من حالات الخطأ. ويتطلب ذلك أداة تشخيصية تعمل بنظام ويندوز® على جهاز كمبيوتر محمول أو جهاز لوحي.

• منفذان إيثرنت مزدوجان بسرعة 100 ميجابايت
• منافذ ثنائية الاتجاه بسرعة 100 ميجابايت
• إصلاح عبر الإنترنت لكل حزمة إدخال/إخراج
• نطاق التشغيل من -30 درجة مئوية إلى 65 درجة مئوية (-22 درجة فهرنهايت إلى 149 درجة فهرنهايت)
• دقة القياس من -30 درجة مئوية إلى 65 درجة مئوية (-22 درجة فهرنهايت إلى 149 درجة فهرنهايت)
• وحدات الإدخال/الإخراج المصنفة من الفئة 1، القسم 2
• مستشعر درجة الحرارة المحيطة
• مؤشرات LED: حالة الطاقة ومؤشرات الانتباه
• مؤشرات LED: اتصال برابط إيثرنت ونشاط الاتصال
• مصابيح LED: خاصة بالتطبيقات
• المعالج: وحدة معالجة مركزية RISC 32 بت بتردد 266 ميجاهرتز
• جهاز إرسال واستقبال بالأشعة تحت الحمراء: تشخيص منخفض المستوى، مراقبة الإدخال/الإخراج، تعيين أسماء المضيف/الوظيفة، حالة الخطأ
• الطاقة: 28 فولت تيار مستمر (نموذجي)
• قاطع دائرة داخلي ذو حالة صلبة وبدء تشغيل ناعم

تحتوي وحدة معالجة الإدخال/الإخراج على مستشعر حرارة بدقة تصل إلى ±2 درجة مئوية (±3.6 درجة فهرنهايت). عند اكتشاف ارتفاع مفرط في درجة الحرارة، يتم إطلاق إنذار تشخيصي، وتتوفر بيانات المنطق في قاعدة البيانات (مساحة الإشارة) لتسهيل اتخاذ إجراءات تحكم إضافية أو إرسال رسائل إنذار خاصة بالعملية. بالإضافة إلى ذلك، تتوفر بيانات درجة الحرارة باستمرار في قاعدة البيانات.

يُوفر مصدر الطاقة تيارًا مستمرًا مُنظمًا بجهد 28 فولت لكل وحدة إدخال/إخراج. يتم تأريض الطرف السالب للتيار المستمر 28 فولت عبر الغلاف المعدني لوحدة الإدخال/الإخراج وقاعدة تثبيتها. أما الطرف الموجب، فيحتوي على حماية مدمجة للدائرة الإلكترونية في وحدة الإدخال/الإخراج، بنقطة فصل اسمية تبلغ 2 أمبير. يُمكن إجراء الإصلاح أثناء التشغيل عن طريق فصل موصل التيار المستمر 28 فولت، وإعادة تركيب وحدة الإدخال/الإخراج، ثم إعادة توصيل موصل الطاقة، وتنزيل البرنامج من أدوات صيانة البرامج.

كتل طرفية

يبدأ تدفق الإشارة من مستشعر متصل بلوحة طرفية. يتوفر نوعان من اللوحات: لوحات من النوع T، تحتوي على لوحتين طرفيتين قابلتين للإزالة، كل منهما مزودة بـ 24 نقطة توصيل. تستوعب كل نقطة سلكين بقطر 3.0 مم² (12AWG) بعزل 300 فولت، مع أطراف توصيل من نوع الشوكة أو الحلقة. بالإضافة إلى ذلك، تتوفر مشابك تثبيت لتوصيل الأسلاك المكشوفة. تبلغ المسافة بين مراكز البراغي 9.53 مم (0.375 بوصة) كحد أدنى.

يُزوَّد كلُّ مُكوِّن بشريط حماية، وهو في الواقع الجانب الأيسر من القاعدة المعدنية التي تُثبَّت عليها اللوحة. تُرتَّب اللوحات العريضة والضيقة في أعمدة رأسية من الأسلاك ذات المستويات العالية والمنخفضة، والتي يُمكن الوصول إليها من مداخل الكابلات العلوية و/أو السفلية. ومن أمثلة اللوحات العريضة، اللوحة التي تحتوي على مُرحِّلات مغناطيسية مزودة بدوائر مُؤمَّنة لمُشغِّلات الملفات اللولبية. تُثبَّت لوحات النوع T عادةً على السطح، ولكن يُمكن أيضًا تثبيتها على سكة DIN.

تحتوي لوحات النوع S على وحدة إدخال/إخراج واحدة للأنظمة أحادية الاتجاه والأنظمة ذات التكرار المزدوج. وهي أصغر حجمًا بنصف حجم لوحات النوع T، ويمكن تركيبها على سكة DIN أو على السطح. يتوفر منها إصداران: H1 وH3. تتميز لوحات H1 بكتل طرفية ثابتة، بينما تتميز لوحات H3 بكتل طرفية قابلة للإزالة. كما يتوفر إصدار H2 لتركيب كتل طرفية مخصصة، مثل كتل القفص الزنبركي أو كتل إزاحة العزل.

تحتوي لوحات النوع S على موصلات طرفية من نوع الصندوق، تقبل سلكًا واحدًا بمساحة مقطع 3.0 مم² (رقم 12AWG) أو سلكين بمساحة مقطع 2.0 مم² (رقم 14AWG) مع عزل 300 فولت لكل نقطة. تبلغ المسافة بين مراكز البراغي 5.08 مم (0.2 بوصة) كحد أدنى. يوجد شريط حماية على يسار كل موصل طرفي. يمكن توصيله بقاعدة معدنية للتأريض الفوري، أو تركه حرًا لتوصيل أسلاك التأريض الفردية من كل لوحة بشريط تأريض مركزي داخل الخزانة.

أنواع الإدخال/الإخراج
تُستخدم وحدات الإدخال/الإخراج للأغراض العامة في تطبيقات التوربينات والتحكم في العمليات. أما وحدات الإدخال/الإخراج الخاصة بالتوربينات فتُستخدم للربط المباشر مع أجهزة الاستشعار والمشغلات الفريدة الموجودة على التوربينات. هذا يقلل أو يلغي كمية كبيرة من أجهزة القياس الوسيطة. ونتيجة لذلك، يتم التخلص من العديد من نقاط الفشل المحتملة في أكثر المناطق حساسية، مما يُحسّن موثوقية التشغيل ويقلل من الصيانة على المدى الطويل. كما يُتيح الربط المباشر مع أجهزة الاستشعار والمشغلات إمكانية فحص أجهزة المعدات مباشرةً لتحقيق أقصى قدر من الفعالية. تُستخدم هذه البيانات لتحليل أداء الجهاز والنظام. بالإضافة إلى ذلك، تقل الحاجة إلى قطع الغيار.