|
Реферат: Производство электронно-вычислительных машин (Программирование)
Воронежский промышленно-гуманитарный колледж
Отделения микроэлектроника и радиоаппаратостроения
Курсовой проэкт
по курсу “Производства электронно вычичлительных машин”
курсовой проэкт
выполнил
студент IV курса
группы ВМ-962
Аксенкин Александр Валентинович
курсовой проэкт
проверил
преподаватель: Вадянов
Воронеж 2000
Оглавление
Введение 4
Конструктивно - технологические особенности жгутов 4
Подготовка монтажных проводов 6
Раскладка проводов 9
Вязка жгутов 10
Монтаж жгутов в аппаратуре 12
Жгутовой монтаж
узлов и блоков ЭВМ
Введение
Жгутовой монтаж представляет собой электрический монтаж узлов ЭВА с
помощью объемных изолированных проводов, объединенных в жгут.
При жгутовом монтаже должны выполняться следующие требования:
минимальная длина связей, надежность электрических и механических
контактов, помехозащищенность, использование разноцветных проводов для
цепей различного типа, соблюдение допустимых расстояний между
оголенными участками проводов и металлическими деталями каркасов,
пересечение высокочастотных цепей, монтируемых неэкранированными
проводами, под углом, близким к 90°, технологичность при настройке и
ремонте аппаратуры. Применение жгутов обеспечивает высокую
механическую прочность и виброустойчивость монтажа и значительно
упрощает технологию монтажных работ.
КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЖГУТОВ
Конструкции жгутов определяются особенностями конструкций каркасов
и требованиями к обслуживанию и ремонту аппаратуры. Жгуты делят на
межблочные и внутриблочные, которые, в свою очередь, подразделяют на
плоские, объемные, с подвижными ответвлениями. Различают их и по
степени сложности (рис. 15.1): числу ответвлений и замкнутых ветвей.
Жгутовой монтаж осуществляют с помощью монтажных проводов и кабелей
различного типа и назначения. Изоляция проводов может быть волокнистой
из капроновых нитей (МШДЛ, МГШ, МГШД) или стекловолокна (МГСЛ, МГСЛЭ);
полихлорвиниловой (ПМВ, МГВ) и волокнисто-полихлорнивиниловой (МШВ,
МГШВ, ЬПБЛ), пластмассовой в виде оболочки из поливинилхлорида (МКШ,
МПКШ); резиновой (ЛПРГС, ПРП, АПРФ, ПРГ) и фторопластовой (МГТФ).
Выбор изоляции определяется электрическим напряжением и условиями
эксплуатации аппаратуры. При нормальной температуре и влажности
применяют провода с волокнистой или полихлорвиниловой изоляцией, при
повышенной температуре и влажности—с изоляцией из стекловолокна или
фторопласта.
В случае необходимости защиты от внешних электростатических полей
монтаж ведут экранированными проводами и кабелями с обязательным
заземлением каждого экрана.
Часть монтажных проводов и в первую очередь с резиновой изоляцией
поставляются с лужеными токопроводящими жилами. Это сохраняет
электрическое сопротивление и механическую -прочность медной
проволоки, находящейся в резине или вулканизированном каучуке, и
ускоряет процесс подготовки проводов для монтажа и пайки.
К проводам для жгутового монтажа предъявляют следующие требования:
соответствие сечения, и изоляции току и допустимому падению
напряжения; механическая прочность, гибкость и эластичность;
отсутствие повреждений (подрезов, поджогов), снижающих механическую и
электрическую прочность; применение цветной изоляции или маркировочных
бирок; наличие на ответвлениях запаса по длине, обеспечивающего 1—2
перепайки и компенсирующего изгибы у распаиваемых неподвижных
элементов.
Рис. 1. Схемы плоских жгутов различной степени сложности:
а—прямой: б—простой с ответвлениями: в— сложный; г — сложный с
замкнутыми ветвями
При проектировании допуски на параметры жгута могут быть определены
аналитическим путем . При расчете размерной цепи' берут провод с
запасом на перепайку и компенсацию изгибов у контактных соединений.
Отклонения замыкающего звена должны учитывать допуски на
геометрические размеры каркаса, крепление -жгута, длину проводов при
раскладке, установку технологических шпилек на шаблоне.
Первоначальную отработку конструкции жгута осуществляют следующим
образом. На собранном каркасе укладывают провода согласно монтажной
или принципиальной схеме. Концы проводов маркируют с двух сторон
бирками с указанием номера-трассы (^—2; 1—6; 3—5 и т. д.), после чего
измеряют их длину и заносят данные в таблицу монтажных соединений
(табл. 1).
Таким образом, соединение контакта / реле Р2 с контактом 10
штепсельного разъема Ш1 следует выполнить проводом марки МГШВ сечением
0,5 мм2 и длиной 30 мм, уложив его на трассе с обозначением /—2 (рис.
2).
По окончании укладки проводов их связывают в жгут и освобождают концы
от предварительного крепления на контактах, Жгут снимают с каркаса,
правят, накладывают па лист ватмана и обводят его контур (если жгут
плоский). Эскиз используют для разработки шаблона и. в частности, для
определения мест размещения технологических шпилек. На шаблоне
осуществляют сборку опытного жгута, а после его установки на каркасе
производят корректировку шаблона.
Таблица 1. Трассировка монтажных соединений
|№ провода | Марка |Сечение |Длина |Трасса |
| | |провода, |провода, |соединений |
| |Провода |мм2 |мм | |
| 1—2 МГШВ 0,5 |
|30 1Р2—10Ш1 |
|1—6 БПВЛ 1,0 |
|160 6Ш2—ЗП7 |
[pic] [pic]
Рис. 2. Технологическое членение жгута на Рис. 3.
Номограмма для определения диаметра
трассы:
жгута
1—2: 1—6; ... — трассы;
Т1, Т 2... — места установки
технологических шпилек
Кроме того, для определения размеров скоб крепления жгута на
каркасе необходимо знать его диаметр. Диаметр можно определить,
пользуясь номограммой рис. 15.3. Если жгут состоит из проводов одного
диаметра, то на оси абсцисс берут точку, соответствующую числу
проводов п, комплектующих жгут. Из этой точки проводят перпендикуляр
до пересечения с кривой, соответствующей диаметру провода д.. Через
полученную точку проводят линию, параллельную оси абсцисс, до
пересечения с осью ординат, на которой определяют диаметр жгута О.
Если жгут состоит из проводов с различными диаметрами, то искомый
результат получают путем последовательного перехода с кривых большего
диаметра проводов на кривые меньшего диаметра. Положение точек
пересечения Е и N (рис. 15.3) ищут, откладывая из точек С и М
горизонтальные отрезки, соответствующие числу проводов данного
диаметра.
Следует учитывать наличие погрешностей диаметра жгута из-за
неравномерности расположения и натяжения проводов, их изгибов и
ответвлений, неравномерности диаметров по длине проводов,
неравномерности натяжения нитей при вязке жгута.
Жгутовой монтаж в отличие от монтажа по кратчайшим расстояниям
(неупорядоченного) позволяет из объемных проводов и кабелей
изготовить, жгут вне аппаратуры, т. е. параллельно с ее сборкой и
другими видами электрического монтажа. Конструктивно-технологический
анализ позволяет выделить следующие основные этапы изготовления
жгутов: подготовка монтажных проводов (кабелей). раскладка проводов на
шаблоне, вязка жгута, размещение жгута на каркасе и получение
контактных соединений.
ПОДГОТОВКА МОНТАЖНЫХ ПРОВОДОВ
[pic]
Рис. 4. Схема автомата для мерной резки монтажных проводов:
7 — нож; 2 — направляющая втулка; 3 —• прижимные ролики; 4,
6—направляющие ролики; 5—катушка с проводом; 7—поводок; 8—подающий
мерный ролик; 9— провод
Подготовка монтажных проводов состоит из следующих операций: мерной
резки, удаления изоляции и заделки концов проводов, маркировки,
обслуживания и свивания проводов. Если технологическим процессом
предусмотрена непрерывная раскладка провода на шаблоне, то резку,
удаление изоляции и заделку концов производят после формирования
жгута.
Резку проводов вручную выполняют простыми инструментами (ножницы,
кусачки), определяя длину провода по образцу или с помощью линейки.
В серийном производстве эта операция автоматизирована (рис. 4).
Универсальными являются автоматы для мерной резки и одновременного
снятия изоляции с концов провода [4]. По принципу действия они
аналогичны автомату, изображенному на рис. 12.7. С их помощью можно
получать мерные провода длиной 50—1500 мм 2000 шт/ч.
Зачистка концов проводов от изоляции должна обеспечить
технологичность монтажа и надежность контактного соединения. Для
большинства соединений зачистку осуществляют на 7—10 мм, для
многожильных проводов—на 10—15 мм. В зависимости от вида изоляции
применяют различные способы зачистки: надрез (рис, 15.5. а),
электрообжиг или терморазмягчение (рис. 5, б) с последующим
механическим стягиванием изоляции, и определенные способы заделки
концов проводов.
Текстильную, пластиковую и пленочную изоляции удаляют путем надреза
или электрообжигом. Снятие многослойной изоляции имеет ряд
особенностей. Так, при наличии стекловолокна наружную пластиковую
изоляцию удаляют электрообжигом, а внутреннюю (стекловолокно)
расплетают, скручивают и отрезают на расстоянии 1 мм от торца внешней
изоляции. Наружные текстильные оплетки требуют ступенчатой разделки
концов проводов. Например, между хлопчатобумажной оплеткой и жилой
провода оставляют участок (3—10 мм) основной полихлорвиниловой или
резиновой изоляции. Конец оплетки закрепляют клеем, изоляционной
трубкой или нитяным бандажом, покрытым клеем.
[pic]
Рис. 5. Способы удаления изоляции:
1 — провод; 2 — губки-ножи
Зачистку теплостойкой фторопластовой изоляции осуществляют
элекгрообжигом при повышенной температуре нити накала. При этом
выделяется токсичный газ — фтор, который необходимо удалять из рабочей
зоны с помощью системы отсоса.
Зачистка должна сохранить качество не удаляемой изоляции, исключить
надрез или обрыв токоведущих жил и быть достаточно
производительной. Кроме автоматов для резки проводов и снятия изоляции
разработаны специальные приспособления для термомеханической зачистки
. Их основными рабочими элементами являются нить накаливания и губки-
ножи (см. рис. 14.3). Нить прожигает изоляцию при повороте провода
вокруг своей оси. Губки являются опорой для провода при прожигании
изоляции, предохраняют ее от обугливания и нить от механических
повреждений, обеспечивают совместно с нитью стягивание изоляции.
Рабочие кромки губок имеют радиус округления 0,08 мм и отполированы,
что исключат надрез, и обрыв токоведущих жил. Приспособления—съемники
изоляции— могут быть оснащены устройством подключения к вакуумной
системе для отсоса токсичных продуктов обжига изоляции.
Термомеханический способ позволяет снимать изоляцию в один прием с
проводов сечением 0,07—0,35 мм2.
Для монтажа применяют экранированные провода и радиочастотные
коаксиальные кабели, имеющие наружное полихлорвиниловое покрытие
сверху экранирующей оплетки. Отделение покрытия надрезом трудоемко и
не обеспечивает высокого качества разделки концов. Термомеханический
способ (рис. 5, 6 ) позволяет в течение 2—3 с снять пластиковую
изоляцию без повреждения оплетки. Губки-ножи 2, снабженные
нагревателями, проникают сквозь изоляцию и охватывают по диаметру
экранирующую оплетку. Участок изоляции, находящийся внутри губок,
нагревается и расширяется, что позволяет легко удалить его путем
стягивания с конца провода /.
Дальнейшая разделка концов экранированных проводов 4 заключается в
удалении на определенном участке экранированной оплетки /. Одним из
способов удаления является круговая отсечка оплетки с помощью режущей
пары пуансон—матрица
(рис. 6).
Рабочая часть пуансона 3 выполнена в виде конуса, переходящего в
сферу, что позволяет ему достаточно легко двигаться внутри оплетки и
обеспечивает ровный срез торца экрана на острых кромках матрицы 2.
Способ реализован с помощью различных по конструкции приспособлений,
которые позволяют произвести отсечку за 3— 4 с . Существуют и другие
способы удаления экранирующей оплетки: винтовой срез вращающимися
фрезами и ножами, отсечка кольцевого утолщения оплетки .
Для извлечения конца изолированного провода 2 через экранирующую
оплетку 3 острым инструментом раздвигают жиль: оплетки и через
образовавшееся отверстие протаскивают провод (рис. 7). Наиболее
распространенным инструментом является
[pic] [pic]
Рис. 6. Схема удаления участка
Рис. 7. Схема извлечения иглой конца
экранирующей оплетки
провода из экранирующей оплетки
желобчатая игла /, которую вводят с торца экранированного провода
между оплеткой и изолированным проводом. В определенном месте острием
иглы раздвигают оплетку и с помощью ушка иглы вытягивают конец
провода. Эту операцию выполняют за 3—4 с вручную, направляя иглу с
помощью простых приспособлений.
Заделка концов экранированных проводов заключается в заземлении
экранов или фиксации конца оплетки относительно провода, Заземление
осуществляют путем крепления свободного конца оплетки к элементам
каркаса, подпайкой дополнительного провода, наложением бандажа из
голого луженого провода с последующей пропайкой его. Места пайки
защищают изоляционными трубками.
Не заземляемую оплетку заделывают между двумя изоляционными
трубками, размещая одну под экраном, а другую снаружи или между слоями
изоляционной ленты. Торец оплетки фиксируют нитяным бандажом или
проволочным бандажом с последующей пропайкой.
После снятия изоляции, оголенные концы проводов зачищают, а
многопроволочные жилы скручивают под углом 15—300 к оси провода.
Последнюю операцию выполняют вручную (сечение жилы менее 0,11 мм2 ),
плоскогубцами или с помощью специальных приспособлений. Подготовленные
концы проводов подвергают горячему облуживанию путем погружения в
ванну с припоем.
.Маркировка проводов необходима для облегчения монтажа, контроля,
нахождения неисправностей и ремонта. Применяют провода с цветной
изоляцией и маркируют их с помощью бирок, липких лепт или путем
нанесения маркировочных обозначений непосредственно на изоляцию
проводов. Провода с цветной изоляцией обычно используют при внутреннем
монтаже ЭВА. На электромонтажных схемах указывают цвет монтажных
проводов сокращенными обозначениями или цифровыми шифрами.
Маркировка проводов липкими лентами заключается в наложении на
концы проводов бандажей из этой ленты. Наибольшее применение получила
маркировка с помощью маркировочных бирок, изготовленных из
полихлорвиниловых трубок. Бирку закрепляют на конце провода. При этом
бирка должна перекрывать обрез его изолирующей оплетки на 1—3 мм.
Бирки надевают на провода таким образом, чтобы было исключено
сползание их при тряске и вибрациях. Условные обозначения на
поверхности маркировочных бирок оговорены в электромонтажных схемах и
выполняются в соответствии с отраслевыми стандартами. Изготовление
бирок (маркировка, сушка, отрезка) производят на специальных
автоматах.
Монтажные провода свивают для исключения электрических наводок и
уменьшения взаимного влияния цепей. Шаг свивания составляет 10—40 мм и
увеличивается в зависимости от возрастания сечения провода (0,05—0,75
мм2). Эту операцию выполняют вручную с помощью дрели или на
специальных станках.
РАСКЛАДКА ПРОВОДОВ
Конструктивно-технологическая отработка жгута дает возможность
изготовить его вне ЭВА путем раскладки монтажных проводов и кабелей на
шаблоне. В зависимости от конфигурации жгутов применяют плоские или
объемные шаблоны. Плоский шаблон (рис. 8) представляет собой
основание 2, на котором в соответствии с трасси-
Рис. 8. Плоский шаблон для раскладки ровкой (см. рис. 2) 'и
конфигурацией жгута
проводов расположены
металлические шпильки 1.
Между шпильками производят укладку монтажных проводов. Чтобы
предохранить провода от повреждения, на шпильки надеты изоляционные
трубки. Для фиксации концов проводов в конструкции шаблона
предусмотрены отверстия, расположенные рядом со шпильками, или
специальные зажимы. Объемный шаблон имеет дополнительные элементы,
позволяющие вести раскладку проводов и фиксацию их в трех плоскостях.
Существуют универсальные плоские шаблоны, которые имеют отверстия,
расположенные с определенным шагом и предназначенные для установки
шпилек. Схема размещения шпилек на шаблоне может быть изменена в
зависимости от трассировки и конфигурации жгута.
Разработаны конструкции электрифицированных шаблонов, которые
повышают производительность изготовления жгутов и исключают ошибки
монтажа. На таком шаблоне концы монтажных проводов фиксируют
специальными зажимами, электрически связанными с сигнальными (зеленые)
и контрольными (красные) лампами. Лампы и зажимы-кнопки коммутированы
таким образом, что при включении шаблона в сеть загораются две
лампочки первой трассы. При правильной укладке и фиксации провода
загораются лампочки второй трассы и т. д. Электрифицированные шаблоны
дороже обычных, и их целесообразно применять в серийном производстве
ЭВА.
При раскладке проводов на шаблонах, определены некоторые общие
правила. Из проводов различного сечения следует изготавливать
несколько жгутов, объединяя провода, близкие по диаметрам. изоляции
(например, от 1 до 3 и от 3 до 6 мм). Экранированные привода должны
быть расположены внутри жгута, поэтому с них начинают раскладку.
Экраны предварительно разделывают и спаивают, при наличии наружной
металлической оплетки ее обматывают киперной лентой или изолируют
трубкой. Внутрь жгута укладывают короткие провода малых сечений.
Длинные провода укладывают снаружи с образованием лицевой стороны.
Запасные провода должны находиться сверху с обеспечением доступа к их
концам. Эти правила достаточно легко выполнить при раскладке вручную.
Последовательность раскладки проводов на шаблоне вручную
устанавливается таблице» соединений с учетом перечисленных правил.
Часто на шаблоне размещают чертеж-схему с обозначением трасс. Конец
провода, смотанного с бухты, маркируют с помощью бирки и фиксируют на
шаблоне. Провод отрезают по месту после раскладки между шпильками и
маркируют его конец. Эти переходы повторяют многократно. Разделку
концов при такой последовательности операций осуществляют после вязки
жгута. Ручную раскладку на шаблоне выполняет монтажник, и она весьма
трудоемка. В серийном производстве она может быть механизирована с
помощью устройства с программным управлением.
ВЯЗКА ЖГУТОВ
Два (и более) параллельно идущих по одной трассе изолированных
провода длиной более 50 мм должны быть связаны в жгут. Исключением
может явиться только недопустимое увеличение взаимных наводок в
электрических цепях. Для вязки применяют нитки, шнуры, тесьму,
изоляционные ленты, термоусадочные трубки и др. Операцию осуществляют,
как правило, на шаблоне.
Шаг вязки t зависит от сечения проводов, числа проводов n и
диаметра D жгута (табл. 2). На криволинейных участках шаг должен быть
уменьшен в зависимости от диаметра н радиуса изгиба жгута. В местах
разветвления проводов вязка должна иметь 2—5 витков на всех ветвях,
бандажи должны быть сделаны из 2—3
рядом лежащих петель. Концы жгута должны иметь бандажи и оконечные
узлы
(рис. 9).
Таблица 2. Шаг вязки жгутов
|Сечение проводов менее |Сечение проводов более 0,35|
|0,35 мм2 |мм2 |
| | | D,| |
|n, шт. |t, мм |мм |t,мм |
| | 5-10 | | |
|20 |12-18 |30-40 | |
| |( 25 | | |
| |> 30 | | |
[pic]
Рис. 9. Способы вязки жгута
Вязку осуществляют в одну, две нитки и более с натяжением вручную
или с помощью приспособлений. Для снижения трудоемкости процесс вязки
жгутов механизируют, используя пневматические пистолеты [4], а иногда
и автоматизируют, осуществляя вязку жгутов на специальных
полуавтоматических станках. Последовательность вязки жгутов показана
на рис. 10, а—д.
Для защиты от механических повреждений жгут по всей длине или на
определенном участке обматывают изоляционной лентой. Если он состоит
из проводов с хлопчатобумажной или' шелковой изоляцией, то для защиты
от влаги жгут пропитывают водоотталкивающим составом. Для защиты от
воздействия высокой температуры или агрессивной среды жгуты помещают в
трубчатые, ленточные, полосовые или плетеные оболочки. Их надевают
вручную или на станке после снятия жгута с шаблона. Таким образом,
вязка жгутов является не менее трудоемкой операцией, чем раскладка и
маркировка проводов.
Кроме применения различных приспособлений для механизации операций
изготовления жгута целесообразно в условиях серийного производства
использовать конвейерные линии. В этом случае технологический процесс
разбивают на ряд мелких операций. На каждом рабочем месте полностью
осуществляют раскладку проводов одного сечения и марки. При
определении, такта работы конвейера ориентируются на операцию
раскладки исходя из того, что операцию вязки легче подчинить
выбранному ритму. Например, на вязку 16—24 петель затрачивается 3—5
мин. Чаще всего такт работы составляет 5 или 7,5 мин.
[pic]
^ е)
Рис. 10. Последовательность механизированной вязки жгутов
Конвейерный способ изготовления жгутов имеет и другие особенности.
Раскладку проводов ведут непрерывно, сматывая их с катушек. На конец
провода предварительно надевают комплект бирок для маркировки всех
трасс, выполняемых на данном рабочем месте. Применяют универсальные
шаблоны, оснащенные шпильками как в местах перегибов и ответвлений,
так и в местах последующей резки проводов. Трассы раскладки размечают
с помощью специальных трафаретов, размещенных на шаблонах. Для вязки
жгутов применяют нитки, выдерживающие достаточно большие усилия
натяжения. После вязки следует резка проводов, удаление жгута с
трафарета и разделка концов.
Конвейер для изготовления жгутов расположен в горизонтальной
плоскости, замкнут и транспортирует шаблоны с помощью тележек. Помимо
шаблонов он оснащен пистолетами для вязки жгутов, приспособлениями для
снятия изоляции, установкой для лужения. Конвейерный способ упрощает
операции, выполняемые па каждом рабочем месте, и позволяет снизить
общую трудоемкость изготовления жгутов. Недостатками его являются
натяжение проводов при раскладке и деформация жгута после снятия с
шаблона, ухудшающая качество вязки.
МОНТАЖ ЖГУТОВ В АППАРАТУРЕ
Жгуты в аппаратуре укладывают согласно монтажной схеме и чертежу
прибора. Перед монтажом контролируют качество заделки концов проводов
и экранов, наличие маркировки, отсутствие повреждений токоведущих жил
и изоляции, качество лужения. Целостность электрических цепей
проверяют прозвонкой пробниками. В цепях с большим числом
промежуточных соединений измеряют • сопротивление.
Жгут на каркасе крепят металлическими скобами с установкой под ними
изоляционных трубок, или прокладок из лакоткани или прессшпана.
Расстояние между скобами (200—500 мм) зависит от диаметра жгута. При
размещении скоб учитывают возможность снятия жгута без демонтажа
элементов схемы. Одновременно с укладкой жгута разводят концы проводов
к соответствующим контактам с последующей коммутацией пайкой или
накруткой. Допускается наложение жгутов или их участков друг на друга.
В местах огибания острых ребер и при прокладке жгута на переходе от
неподвижном части аппаратуры к подвижной на соответствующие его
участки накладывают бандажи из текстовинита или лакоткани. Для
предохранения жгутов из неэкранированных проводов от механических
повреждений в местах их прокладки через отверстия в стенках
металлических- шасси или экранов предусматривают изоляционные трубки
(втулки). Отверстия втулок должны быть достаточными для свободного
пропускания через них проводов. Вместо втулок часто применяют
полихлорвиниловую липкую ленту, лакоткань или линоксиновые трубки. При
прохождении жгутов через изоляционные материалы не обязательно
осуществлять дополнительную защиту изоляции проводов. Отверстия, через
которые проходят жгуты .и провода, должны иметь закругленные кромки.
При контроле ленточные кабели проверяют на отсутствие обрывов
проводников, сопротивление изоляции между проводниками и шинами
«земля», наличие электрических связей между контактами соединителей и
ленточным проводом. Для контроля разработаны специальные
автоматизированные стенды, например с числом проверяемых точек 90 и
основным технологическим временем проверки
•изделия не более 30 с. Контроль осуществляют путем проверки
электрических цепей, сравнения состояний коммутаторов и последующей
передачи результатов на панель световой индикации. Стенды могут
работать в автоматическом и ручном режимах.
-----------------------
[pic]
Реферат на тему: Промышленные компьютеры
Малоизвестные страницы из жизни промышленных компьютеров
Многочисленные публикации, посвященные промышленным компьютерам, уже
познакомили читателя с этими замечательными устройствами и их удивительными
качествами, позволяющими работать там, где обычные системы оказываются
просто бессильны. И хотя даже сегодня на многих предприятиях отечественной
промышленности и транспорта вместо «индустриальных крепышей» частенько
можно встретить многострадальные «офисные машинки», завернутые в тонкую
целлофановую пленку, якобы защищающую их от пыли и влаги (в это трудно
поверить, но автор имел несчастье увидеть это собственными глазами),
хочется верить, что уже в ближайшем будущем хотя бы в наиболее
ответственных промышленных приложениях будут использоваться современные
специализированные вычислительные системы. Однако не будем о грустном.
Настала пора раскрыть еще несколько малоизвестных страниц из «личной»
жизни промышленных компьютеров, которые, возможно, помогут им занять
должное место и в нашей «околопромышленной» жизни.
Уникальные функциональные возможности промышленных компьютеров успешно
находят применение в областях, весьма далеких от производства и не
характеризующихся сложными условиями эксплуатации. Поскольку любой
промышленный компьютер обладает более высокой надежностью по сравнению со
своим офисным собратом, многие государственные и частные организации
предпочитают использовать именно их для решения наиболее ответственных
задач. требующих круглосуточной работы. Например, национальные банки
Швейцарии и Франции, а также некоторые биржи в США на протяжении ряда лет
эксплуатируют промышленные компьютеры Texas Microsystems (модели 5014 и
8514). Высокая надежность наряду с ремонтопригодностью и неприхотливостью
позволяют снижать простои, смертельно опасные для банковской и финансовой
деятельности,
При этом достаточно продолжительные сроки средней наработки на отказ,
заложенные в на протяжении многих лет, в промышленные компьютеры и
технические средства с восстановлением их работоспособности. Сроки
восстановления промышленных компьютеров, определяемые их архитектурой,
существенно ниже по сравнению с обычными и составляют менее 30 минут, что
также сокращает время простоя информационной системы в случае поломок
техники. Поскольку подавляющая
Неказистый на вид сервер 5014, используемый в банках и биржах для обработки
информации, а также в качестве телефонных систем, позволяет существенно
уменьшить финансовые затраты.
Таблица 1
|№ |Характеристика |5014 |S013P |
|1.|Тип корпуса |Башня |Башня |
|2.|Количество и тип слотов расширения (модель |14 / ISA |13 |
| |5014 позволяет монтировать два компьютера в | |ISA/PC! |
| |одном корпусе) | | |
|3.|Рабочая температура, С" |0-55 |0-55 |
|4.|Влажность, % |5-95 |5-95 |
|5.|Удар, Q (продолжительность 10 мс) |1,0 |1,0 |
|6.|Вибрация, G (в диапазоне 5-100 Гц) |0,25 |0.25 |
Модель 8514 - один из наиболее защищенных компьютеров фирмы Texas
Microsystems. Используется на биржах США благодаря своей высокой
надежности.
Поскольку подавляющая часть компьютеров на процессорах ____ и
существенная часть компьютеров на RISC-процессорах использует архитектуру
пассивной объединительной платы, кстати, разработанную уже упоминавшейся
выше фирмой Texas Microsystems, при выходе из строя, например, платы ЦПУ
для ее замены достаточно открыть крышку и. открутив всего один винт.
извлечь плату (для замены материнской платы в обычном офисном компьютере
его иногда приходится почти полностью разбирать). То же касается и
модернизации современных промышленных компьютеров — хотя остается общая для
всех систем проблема совместимости с вновь выпускаемыми процессорами,
процесс модернизации промышленных компьютеров обычно проходит менее
болезненно.
Высоконадежные компьютеры незаменимы в космосе. но не менее важную роль
они играют и на Земле в процессе обеспечения космических полетов. Высокая
стоимость, плотный, расписанный на многие годы вперед, график проведения
научных экспериментов в космосе предъявляют исключительно высокие
требования ко всем техническим средствам, применяемым в ходе этих
экспериментов. В связи с этим дополнительные затраты на приобретение и
использование компьютеров, удовлетворяющих промышленным стандартам,
выглядят не только обоснованными, но и необходимыми. Так, в ходе серии
экспериментов по выращиванию растений в условиях невесомости, проводившихся
в лаборатории «Спейслэб», установленной на борту американского космического
корабля «Шаттл». для сбора и обработки на Земле данных применялись
компьютеры SP5500 фирмы Texas Microsystems. Компьютер этой модели
представляет собой промышленный сервер для ответственных приложений,
предназначенный для работы под управлением основных операционных систем.
Сервер имеет до 4 процессоров Intel Pentium, ОЗУ с коррекцией ошибки
емкостью до 768 Мбайт и 20 слотов расширения. В связи с таким назначением
компьютера при его разработке был реализован целый ряд технических решений,
повышающих телеотказоустойчивость.
Компьютер МСН_202 имеет 14 слотов расширения. Разработчики постарались
оптимизировать систему охлаждения основных блоков компьютера за счет
управления внутренними потоками воздуха. Корпус компьютера разделен на два
отсека горизонтальной перегородкой. В нижнем отсеке размещаются блоки
питания (до двух, избыточной мощности с автоматическим распределением
нагрузки), два съемных блока вентиляторов (по три вентилятора
производительностью 18 куб. футов воздуха в минуту в блоке), а также
накопители: три размером 5,25" (НЖМД, оптический накопитель CD-ROM,
магнитооптический накопитель, стример и т.д.), один размером 3,5" (НГМД),
размещаемые горизонтально, и шесть вертикально расположенных съемных НЖМД.
Блоки питания, вентиляторы и НЖМД могут заменяться в горячем режиме без
выключения компьютера. В верхнем отсеке устанавливается пассивная
объединительная плата, платы ЦПУ и расширения, плата контроля, индикатор
состояния основных подсистем и два мощных вентилятора производительностью
105 куб. футов воздуха в минуту. Поток внешнего воздуха осуществляется
через защищенные фильтрами отверстия всасывающих вентиляторов. что наряду с
эффективным обдувом основных компонентов обеспечивает поддержание
избыточного давления внутри корпуса и исключает возможность попадания
внутрь пыли и влаги. Температура внутри корпуса, параметры работы
вентиляторов и блоков питания компьютера контролируются встроенными
средствами диагностики. которые и управляют работой вентиляторов, повышая
или понижая скорость их вращения в зависимости от реальной температуры.
Блоки питания имеют мощность 400 Вт каждый, а распределение нагрузки на
каждый блок производится автоматически. В случае выхода из строя одного из
блоков второй берет на себя всю нагрузку.
Дисковая подсистема представляет собой встроенный отсек с разъемами, в
который могут устанавливаться до 6 НЖМД стандарта L'SCSI или LAVSCSI
емкостью до 4 Гбайт каждый, позволяющих создавать матричную дисковую
подсистему типа RAID с возможной заменой отдельных дисков в «горячем»
режиме.
Данные о состоянии компьютера и отдельных его подсистем выводятся на ЖКД
или флуоресцентный экран на передней панели.
Компьютер предназначен для монтажа в стандартный 19-дюймовый шкаф и
первоначально создавался для использования в составе цифровых АТС и систем
компьютерной телефонии. Данная область применения уже давно освоена и
надежно удерживается промышленными компьютерами. Связано это в первую
очередь с необходимостью установки в такой компьютер большого количества
специализированных телефонных плат, расширяющих функциональные возможности
цифровых АТС.
Американские фирмы AT&T и Dialogic, на протяжении ряда лет используют
компьютеры Texas Microsystems модели 3220 с 20 слотами расширения в составе
своих систем.
Такое качество промышленных компьютеров, как наличие большого
количества слотов расширения, делает их незаменимыми в приложениях,
требующих установки в компьютер большого количества функциональных плат
либо монтажа в одном корпусе нескольких (обычно до 4) компьютеров. Выпуск
полупроводников и оптических дисков для накопителей CD-ROM может быть смело
отнесен к высокоточному производству, не допускающему сильных вибраций или
колебаний температур, характерных для «привычных» условии эксплуатации
промышленных компьютеров. Тем не менее именно это производство является
крупным потребителем промышленных компьютеров. На их базе строятся системы
управления технологическим процессом и контроля качества. Примером такого
использования могут быть подсистемы управления установками по производству
полупроводников, созданные на базе оборудования, выпускаемого фирмой
Keithley Metrabyte (США).
В последнее время все более широкое распространение получают так
называемые smart-карты, которые служат средством электронных платежей,
обеспечивают доступ в помещения или к компьютерным системам, используются в
качестве носителей информации и помогают решать многие другие задачи.
Например, в ходе выполнения программы модернизации телефонной сети Тайваня
было принято решение о выпуске smart-карт для оплаты населением страны всех
телефонных переговоров. При этом на каждой карточке записывается ее
уникальный номер и пароль доступа. Процесс выпуска таких карт связан с
необходимостью организации ввода и вывода многочисленных потоков данных.
Задача была решена за счет использования промышленного компьютера МСН-202
производства фирмы Mitac (Тайвань). Установленные в компьютер, имеющий 14
слотов расширения, платы сбора и обработки данных обеспечили выпуск smart-
карт с темпом 3000 единиц в час.
И уж совершенной неожиданностью стало применение промышленных
компьютеров в индустрии развлечений. Те, кто бывал в кегельбанах Японии,
наверняка обратили внимание на установленные там компьютерные мониторы, на
которых можно «понаблюдать со стороны» за собственным броском или поточнее
узнать о ходе игры, а на широкоформатном мониторе получить
видеопоздравление после удачного броска (ни одного одинакового в течение
дня!) или «слова утешения» в случае неудачи. Управление всеми мониторами
(по одному малому и одному широкоформатному на каждые две дорожки)
производится с помощью компьютеров MSC-242 производства фирмы Mitac (по
одному компьютеру на каждые четыре монитора). При этом компьютеру
приходится ежедневно выдерживать вибрацию, возникающую при каждом броске,
что является не таким уж простым испытанием даже для промышленного
компьютера (хотя японские игроки будут, пожалуй, «помельче» наших). В общей
сложности в японских кегельбанах таким образом оборудованы 450 дорожек, на
которых ежедневно пробуют свои силы не одна тысяча игроков.
Знакомство с представленной выше информацией позволяет смело
утверждать, что промышленный компьютер является средством применения в
разных областях науки, техники и повседневной жизни землян.
Индустриальные компьютеры Advantech
Фирма Advantech является одним из крупнейших производителей индустриальных
компьютеров. В данной статье рассмотрены производимые ею шасси (корпус
системного блока с кросс-платой и источником питания), а также системные
платы и видеомониторы.
Пользователь обладает широким выбором базовых вариантов изделий и их
модификаций. В табл. 2 указаны основные технические характеристики шасси
индустриальных компьютеров IPC-622, IPC-620, IPC-615, IPC-614, IPC-610, IPC-
6806, MBPC-641, IPC-6006, производимых фирмой Advantech. Рассмотрим
особенности конкретных технических средств подробнее.
Шасси IPC-620 (Industrial PC Chassis) специально разработано для
приложений, требующих большего количества слотов расширения и накопителей
на магнитных дисках или для интеграции множества вычислительных систем в
одном корпусе, На его передней панели расположена запирающаяся на ключ
пыленепроницаемая дверца. Она предотвращает несанкционированный доступ к
расположенным за ней выключателю питания, блоку накопителей на магнитных
дисках и четырем наборам органов управления (кнопкам сброса, индикаторам
питания). Кроме того, на передней панели корпуса размещаются четыре 5-
пиновых разъема типа DIN для подключения нескольких (до четырех) клавиатур
и легко убирающиеся ручки. Шасси также включает кросс-плату РСА-6120М
(размеры 418х 200 мм) с индикаторами питания (2 набора светодиодов для +5В,
—5В, +12В, —12В), содержащую 20 слотов шины ISA для размещения
полноразмерных плат (338 мм х 122 мм). Кросс-плата имеет 4 слоя с
отдельными слоями для питания и земли. Данная кросс-плата допускает гибкую
модернизацию с возможностью конфигурации одной вычислительной системы
(имеющей 20 слотов), двух систем (по 10 слотов е каждой), трех (5, 5 и 10
слотов) или четырех независимых вычислительны? систем (по 5 слотов в
каждой). Размещаемый внутри корпуса блок НМД может включать до восьми
накопителе! на гибких или жестких дисках размером 3х» (НЖМД или НПМД),
доступ которым осуществляется после открытия дверцы на передней панели. В
состав IPC-620 также входят:
• источник питания мощностью 350 В
• 4 высокоскоростных охлаждающих вентилятора 86 CFM;
• два заменяемых воздушных фильтра, размещаемые за передней
панель! Возможно комплектование шасси IPC-620 двумя кросс платами с 8
слотами ISA/PCI и двумя источниками питания, каждый из которых имеет
мощное' 250Вт.
Другой тип шасси — IPC-622 — одна из последних разработок фирмы Advantech.
Так же как IPC-620, данное шасси предназначено для приложений, требующих
большего количества слотов расширения с возможностью размещения
полноразмерных плат. Основными особенностями шасси данного типа являются
повышенная надежность, средства обнаружения неисправностей и аварийной
сигнализации. Для использования совместно с IPC-622 разработаны четыре
варианта кросс-плат. Кросс-плата РСА-6120 предназначена для создания
вычислительной системы с 20 слотами расширения с шиной ISA. Другой вариант
кросс-платы — РСА-6120D — позволяет образовать две независимые
вычислительные системы в одном корпусе (по 10 слотов ISA в каждой). Кросс-
плата РСА-6120Q образует 4 системы по 5 слотов, а РСА-6120Р4 — одну с
пятнадцатью слотами ISA. четырьмя PCI и одним слотом для системной платы. В
корпусе может размещаться до шести НМД, в том числе четыре доступных с
передней панели накопителя размером до 5.25» половинной высоты, а также два
НЖМД 3,5».
Таблица 2
|Технические |1РС-в2|tPC-62|(PC-61|IPC-6|IPC-S|IPC-68|MBPC-6|»РОв00|
|хара1яврй|Число слотов |20 |20 |15 |14 |14 |6 |4 |6 |
|ISA | | | | | | | | |
|Мощность |300 |350 |300 |250 |250 |150 |65 |- |
|источника | | | | | | | | |
|питания, Вт | | | | | | | | |
|Число НМД (3S")|2 |8 |3 |1 |1 |2 |- |- |
|Число НМД (5)")|4 |- |- |3 |3 |- |- |- |
|Размеры |482х26|482х17|482х17|482х1|482х1|166х17|114х19|368х18|
|(ширина, |7х457 |7х610 |7х478 |77х44|77х45|0х393 |7х245 |6х1 |
|высота, длина),| | | |8 |2 | | | |
|мм | | | | | | | | |
|Вес,кг |30 |25 |20 |20 |19 |5,6 |2,8 |2,2 |
|Монтаж |стойка|стойка|стойка|стойк|стойк|поверх|поверх|поверх|
| |19" |19" |19" |а 19"|а 19"|ность |ность |ность |
Шасси IPC-622 имеет большую высоту по сравнению с IPC-620, но значительно
меньшую длину, что достигнуто за счет размещения конструктивных элементов
на двух уровнях: на нижнем — НМД и источники питания, на верхнем — отсек
для размещения плат. Корпус оборудован четырьмя высокоскоростными
охлаждающими вентиляторами 49CFM с воздушными фильтрами. Разъемы для
подключения клавиатур располагаются на передней и задней панелях (по 4 на
каждой). За дверцей находится выключатель питания, кнопка сброса аварийной
сигнализации, четыре НМД, четыре кнопки броса системных плат и разъемы
подключения клавиатуры. На самой крышке размещаются светодиодные индикаторы
напряжений питания +5В,+12В, -5В, -12В, индикаторы работы НМД и аварийного
состояния источника питания, вентилятора, повышенной температуры. Система
обнаружения неисправностей постоянно контролирует работоспособность шасси.
Если выйдет из строя источник питания или один из вентиляторов, либо
температура воздуха внутри шасси превысит 65°С, то соответствующий
светодиодный индикатор поменяет цвет с зеленого на красный и включится
звуковой сигнал. После нажатия на кнопку сброса аварийной сигнализации
звуковой сигнал прекратится, но соответствующий светодиод останется красным
до устранения неисправности.
Источник питания шасси IPC-622 мощностью 300 Вт обладает избыточностью,
повышающей надежность системы и продлевающей ее жизнь. Он состоит из двух
одинаковых 300-ваттных независимых модулей, которые во время нормальной
работы системы совместно несут всю нагрузку. Если один из модулей выйдет из
строя, другой автоматически начнет работать с полной нагрузкой без
остановки системы. Звуковой сигнал и индикатор аварийного состояния
источника питания известят пользователя об аварии. После этого неисправный
модуль может быть вынут со стороны задней панели корпуса и заменен
исправным без выключения системы.
Для приложений, требующих меньшие габаритные размеры и вес системного
блока и допускающих меньшее число свободных слотов кросс-платы и НМД,
разработано шасси IPC-614. На передней панели его стального корпуса
расположены разъем для подключения клавиатуры и защитная дверца,
закрывающая выключатель питания и НМД. а также 2 высокоскоростных
охлаждающих вентилятора 86 CFM со сменными воздушными фильтрами. Воздушный
поток создает дополнительное давление внутри корпуса, не допускающее
проникновения в него пыли и грязи. IPC-614 имеет кросс-плату РСА-6114 или
РСА-6114D с 14 слотами шины ISA с возможностью размещения в корпусе 10
полноразмерных и 4 плат половинного размера. Кросс-плата имеет размеры 315х
1"'5 мм, содержит светодиодные индикаторы питания (+5В,-5В.+12В.-12В).
Кросс-плата РСА-6114D отличается от РСА-6114 тем, что она предназначена для
поддержки двух независимых вычислительных систем в одном корпусе с 8 и 6
слотами. Для размещения НМД в корпусе имеется металлическая коробка с ударо-
поглощающей резиновой подкладкой, вмещающая до 3 доступных с передней
панели 5-дюймовых накопителей на сменных магнитных дисках и один постоянный
НЖМД размером ЗУ,». Шасси включает также источник питания мощностью 250 Вт
и динамик.
Технические характеристики шасси IPC-610 близки соответствующим
параметрам IPC-614, но в их конструкциях имеются небольшие различия. На
передней панели шасси IPC-610 размещается запирающаяся на ключ дверца,
которая защищает НМД и переключатели от несанкционированного доступа и
попадания инородных частиц. Под ней находится выключатель питания, кнопка
сброса и кнопка, позволяющая блокировать клавиатуру, а также светодиодные
индикаторы питания, работы НЖМД и блокировки клавиатуры. Разъемы типа DIN
для подключения клавиатуры расположены на передней и задней панелях
корпуса. Кросс-плата РСА-6114, устанавливаемая в данное шасси, содержит 14
слотов ISA. это позволяет разместить в корпусе IPC-610 10 полноразмерных
плат и 4 платы половинного размера.
Шасси следующего типа IPC-615. также как и IPC-622, является одной из
последних разработок фирмы Advantech и отличается повышенной надежностью и
наличием средств контроля неисправностей и аварийной сигнализации. Шасси
позволяет размещать до 15 полноразмерных плат. Его габаритные размеры
близки соответствующим размерам шасси IPC-614 иIPC-610. Шасси IPC-615
оборудуется кросс-платой РСА-6115, имеющей 15 слотов с шиной ISA. или кросс-
платой РСА-6114Р4, содержащей 9 слотов ISA, 4 слота PCI и один слот для
размещения системной платы (PICMG). В корпусе могут быть установлены два
НМД половинной высоты и один размером 3.5». Ко всем НМД обеспечивается
доступ с передней панели.
Корпус оборудован запирающейся на ключ дверцей, которая
закрывает доступ к НМД, выключателю питания, кнопкам сброса процессора,
сброса аварийной сигнализации, блокировки клавиатуры и контроля динамика.
На самой дверце размещаются светодиодные индикаторы питания (+5В, +12В.-5В,-
12В).
Системные платы Advantech
Возможности индустриальных компьютеров, построенных на базе
рассмотренных выше шасси, во многом определяются используемыми системными
платами. Существует множество разновидностей основных вариантов системных
плат, производимых фирмой Advantech, и в табл. 2 и 3 приведены их основные
характеристики. Рассмотрим характерные черты индустриальных системных плат
на примере платы РСА-615".
В основных чертах системная плата РСА-6157 идентична системным платам
обычных бытовых персональных компьютеров, за исключением того. что она не
содержит слотов для размещения в них дополнительных плат, а сама
вставляется в слот кросс-платы индустриального компьютера (что позволяет ее
быстро заменить в случае выхода из строя), имеет меньшие размеры, вес,
более устойчива к неблагоприятным факторам внешней среды (температура,
влажность. механические воздействия и т.д.).
Системная плата РСА-6157 является полноразмерной и содержит процессор
Intel Pentium с тактовой частотой 75, 90, 100, 120, 133, 150 или 166 МГц.
РСА-6157 вставляется в свободный слот кросс-платы индустриального
компьютера со стандартной шиной ISA или ISA/PCI. Кроме внутренней кэш-
памяти процессора Pentium (16 Кбайт) плата РСА-6157 может дополнительно
содержать 256 или 512 Кбайт кэш-памяти второго уровня. На ней размещается
от 8 до 128 Мбайт ОЗУ на нескольких (до четырех) 72-пиновых модулях типа
SIMM (Single In-line Memory Module), каждый из которых может содержать 4.
8, 16 или 32 ' Мбайт памяти.
Таблица 3
|Технические |РСА-6153 |РСА-6151 |РСА-6145 |PCA-6144V |РСА-6143Р|
|характеристики | | | | | |
|Шина |ISA |ISA |ISA |ISA |ISA |
|Тип процессора |Pentium |Pentium |80486 |80486 SX/ |80486 SX/|
| | | |DX/DX2/DX4|DX/DX2/DX4|DX/DX2/DX|
| | | | | |4 |
|Тактовая частота |75..200 |75..200 |33/50/66/1|25/33/50/6|25/33/50/|
|процессора, МГц | | |00 |6/ |66/100 |
| | | | |75/100/120| |
|Кэш-память |256/512 |256/512 |128Кбайт(д|128 Кбайт |Нет |
| |Кбайт |Кбайт |оп) | | |
|ОЗУ |1..64Мбай|1..64 |1..32 |1..64 |1..32 |
| |т |Мбайт |Мбайт |Мбайт |Мбайт |
|BIOS |Award |Award |Award |Award |AMI |
|Таймер Watchdog |Есть |Есть |Есть |Есть |Есть |
|Сопроцессор |Встроенны|Встроенный|Встроенный|Встроенный|Встроенны|
| |й | | | |й |
|Последовательный |RS-232 |RS-232 |RS-232 |RS-232 |RS-232 |
|порт СОМ1 | | | | | |
|Последовательный |RS-232 |RS-232 или|RS-232 или|RS-232 или|RS-232 |
|порт COM2 |или |RS-422/485|RS-422/485|RS-422/485|или |
| |RS-422/48| | | |RS-422/48|
| |5 | | | |5 |
|Параллельный порт |SPP/EPP/E|Spp/EPP/EC|ЕСР/ЕРР |SPP/EPP/EC|ЕСР/ЕРР |
| |CP |P | |P | |
|Контроллер НЖМД |2xEIDE |2xBDE |2xEIDE |2xEIDE |2xlDE |
|Контроллер НГМД |2 |2 |2 |2 |2 |
|Контроллер SCSI |Нет |Нет |Нет |Нет |Нет |
|Диагностические |Нет |Нет |Нет |Нет |Нет |
|светодиоды | | | | | |
|Напряжение питания |+5 В |+5В.±12В |+5 В |+5 В |+5 В |
|Интерфейс РС/104 |Есть |Есть |Есть |Есть |Есть |
|Контроллер VGA |Есть (с |Есть |Есть (с |Есть |Нет |
| |возможнос| |возможност| | |
| |тью | |ью работы | | |
| |работы с | |с | | |
| |панельным| |панельными| | |
| |и | |дисплеями)| | |
| |дисплеями| | | | |
| |) | | | | |
|Flash-диск |Нет |Нет |512Кбайт |Нет |до 1,44 |
| | | | | |Мбайт |
|Контроллер Ethernet|Нет |Нет |Есть |Нет |Нет |
Промышленные мониторы
Для работы в составе индустриальных компьютере разрабатываются специальные
видеомониторы. Они, как правило, отличаются от традиционны офисных
мониторов высокой надежностью, малыми размерами, легким весом и низким
энергопотреблением. Для использования с индустриальным ПК фирма Advantech
предлагает серию плоских панельных мониторов FPM-30 (Flat Panel Monitors),
обладающих всеми вышеперечисленными свойствами. Данные технические средства
выполняются в прочных корпусах, сделанных из алюминия и стали.
FPM-30 имеют толщину всего 58 мм что оправдывает слово «плоский» в их
названии. Весит такой мо-1тор 3,5 кг. Комплект FMP включает стандартную
видеокарту и плоский панельный жидкокристаллический четной или монохромный
дисплей, соединяемые помощью достаточно длинного кабеля (1,8 м). Малые
размеры FPM-30, его конструктивные особенности и длинный кабель позволяют
легко монтировать его в стенд, панель или на стену. Дополнительно может
быть реализована функция сенсорного экрана (touchscreen), предоставляющая
широкие возможности по созданию дружественных интерфейсов.
Компьютеры в Космосе
Словосочетание «космические технологии» вполне заслуженно является
синонимом самых передовых и высококачественных решений. Не случайно многие
компьютерные компании используют в своей рекламе образы расправившей
солнечные батареи станции или рвущегося ввысь «Спейс Шаттла». К сожалению.
в последнее время российские СМИ уделяют внимание космической тематике в
основном в связи с печальными происшествиями на борту, связанными с
техническими неполадками. Само словосочетание «бортовой компьютер» стало
восприниматься как название источника необъяснимой угрозы. Действительно,
за последнее время он отказывал не менее восьми раз. Порой кажется, что
начинают оправдываться невеселые прогнозы, сделанные великим футурологом
Артуром Кларком. Но нельзя забывать, что, нагнетая обстановку вокруг
отечественных космических программ, мы рубим сук, на котором сидим: снижаем
конкурентоспособность и инвестиционную привлекательность отрасли, которая
имеет реальные шансы стать локомотивом нашей экономики.
Именно поэтому моей задачей стало описание точки зрения специалистов,
непосредственно работающих над «компьютерными вопросами» в российской
космической индустрии: О.Волкова, специалиста Центра управления полетами,
который занимается кругом вопросов, связанных с персональными компьютерами
для космических станций, и В.Бранеца, руководителя отделения систем
управления, ориентации и навигации ракетно-космической корпорации
«Энергия». Вот что они рассказали.
Компьютеры, используемые в космосе, подразделяются на два типа: служебные
и персональные. К первым относятся специализированные ЭВМ, ответственные за
системы ориентации и управления движением. На борту есть два таких
компьютера. «Салют-ЗБ непосредственно управляет гиродинами. Эти устройства,
которые по сути являются наборами гироскопа обеспечивают оптимальное
позиционирование станции. например по отношению к Солнцу. Это важно для
эффективного функционирования солнечны;
батарей. Гиродины, в свою очередь, приводятся в движение электричеством,
что позволяет не расходовав дефицитное топливо. Второй компьютер, «Аргон»
используется как резервный и управляет ориентацией на двигателях, если
выходит из строя первая машина . Собственно, «Аргон» и управлял базовым
блоком станции «Мир», когда она была запущена в 1986 году, после того как к
ней пристыковался модуль дооснащения, появились гиродины, и был
интегрирован новый компьютер системы управления движением. Естественно, что
бортовой компьютер «Салют-5Б» не имеет никакого сходства с современными
компьютерами: это тяжелая троированная машина со своим языком и кодами. Он
был изготовлен в 70-х годах специально для станции «Мир». «Салют»
производился по бескорпусной технологии (то есть полупроводники в
буквальном смысле не оснащались корпусами, ножками, что позволяло добиться
более «плотного их расположения). По словам В.Бранеца, он производит
операцию сложения за две микросекунды (что конечно, очень много), но у него
очень быстрые операции обмена. Второй, более приземленной группой машин,
используемых на орбите, являются пять блокнотных ПК: два Hewlett-Packan,
OmniBook, два Toshiba, Tecra и один IBM ThinkPac. Они, по словам О.Волкова,
выполняют функции информационной и сервисной поддержки экипажа: на два
поста управления, интегрированные с «космическими» IBM ThinkPad.
Троированные отказоустойчивые контрольный и терминальный компьютеры.
Например, задействуют баллистико-навигационные программы, используя
которые экипаж может определить, в какой точке он находится, может делать
грансфокацию, смотреть укрупненный масштаб карты той точки, над которой он
пролетает в настоящий момент, или определить точку, над которой он будет
находиться через час. Три из пяти компьютеров, расположенных в разных
модулях станции, объединены в одно-ранговую локальную сеть под управлением
операционной системы Windows 95. Космонавты пишут отчеты, используя милые
сердцу приложения Word и Excel. Из «экзотики» на борту присутствует
мультимедийный ноутбук Toshiba Tecra (Pentium 133 МГц, 32 RAM, HDD 2
Гбайт), который позволяет наслаждаться музыкой и фильмами. Кстати, пока это
самый мощный ПК на борту. На персональных компьютерах установлены также и
тренажерные программы. Интеграция ноутбуков с научной аппаратурой дает
новый подход к проведению экспериментов и исследований (на дисплее, к
примеру, можно наблюдать процесс роста кристаллов). С помощью ноутбуков
космонавты получают радиограммы, работают с электронной почтой. Полученные
с Земли инструкции и другие материалы распечатываются на струйном принтере
Hewlett-Packard DeskJet 340. Примечательно, что через инфракрасный порт
этого принтера работать нельзя (срабатывают различные чувствительные
датчики), поэтому он остается заклеенным. Стоит отметить, что все
блокнотные ПК — это обычные коммерческие машины, которые не адаптировались
специально для работы в космосе. Другими словами, на борту есть компьютеры
для работы, образования и развлечений — этакий небольшой уютный домашний
офис.
Есть ли на борту Internet? По полученным мною сведениям, о полноценном
Internet'e на борту «Мира» говорить еще рано, но такой проект имеется. «По
электронной почте мы и сейчас общаемся. — рассказывает О. Волков. — Hewlett-
Packard OmniBook подсоединен через пакетный контроллер к любительской
радиостанции, и через него осуществляется почтовый обмен. Ноутбук также
подсоединен к штатному каналу связи». Электронная связь с «Миром» есть не
постоянно: лишь когда станция пролетает над Россией (сеанс связи происходит
каждые полтора часа в течение 15-20 минут) или при работе через спутник-
ретранслятор, то есть тогда, когда есть канал, Кстати, американцы на
«Шаттле» работают через сеть спутников. связь есть постоянно, и такого
понятия, как сеанс связи, у них нет. В будущем на Международной космической
станции (МКС) связь будет, видимо, осуществляться через американский
спутник. У России тоже есть спутник-ретранслятор. «Но у нас другая логика:
не нужно постоянно быть на связи с экипажем, это отвлекает его от работы,
— поясняет О.Волков.
— Достаточно того, что мы каждые полтора часа общаемся с ними 10-15 минут,
оговариваем все вопросы, и космонавты продолжают работать». В случае
экстренной ситуации можно воспользоваться УКВ-связью с сетью наземных
станций. Но это, по словам специалистов. не очень хороший канал.
Качество канала пока является серьезным сдерживающим фактором. Но грядут
перемены. Для обеспечения нормальной двухмегабитной связи (сейчас
реализован цифровой канал лишь на 1200 bps) планируется задействовать
бортовую телевизионную систему. В настоящее время на станции «Мир»
установлена узконаправленная антенна; геостационарный спутник-ретранслятор
«Луч» принимает сигнал и передает его на Землю. Скоро на борт будет
доставлена специальная видеокарта, устанавливаемая в компьютер, которая
позволит интегрировать компьютерный сигнал в полосу телевизионного сигнала
и далее осуществлять связь через обычный TCP/IP-протокол.
Тогда вновь возникнет вопрос об Internet, который «нужен хотя бы для того,
чтобы спускать на Землю данные не на дискетах, а по нормальному цифровому
каналу». Сам по себе этот проект достаточно дорог. Точнее, дорого обходится
не аппаратная часть, а задействование средств (вывод на орбиту и
обслуживание спутников). Сейчас российская сторона ищет партнера для
осуществления такого проекта. Можно предположить, что им станет Microsoft,
которая проявляет явный интерес к отечественным космическим технологиям.
Казалось бы, зачем на «Мире», где всего пять модулей и три члена экипажа,
создавать локальную сеть, обеспечивать доступ в Internet? Может быть, стоит
сконцентрировать все усилия на создании МКС? Оказывается, «Мир» оценивается
специалистами отнюдь не как «тупиковая ветвь», а рассматривается в качестве
полигона для отработки технологий для Международной космической станции.
Ведь на ней будет трудиться гораздо больше представителей разных стран, и
нужны будут современные коммуникации. «Заказчики экспериментов, которые
будут проводиться на МКС, — рассказывает О.Волков. — могут находиться в
любых странах и должны иметь возможность посылать управляющие команды
находящемуся на борту оборудованию, сидя у себя в офисе». С другой стороны,
после установки цифрового канала можно будет находить заказчика
экспериментов на борту того же «Мира». Грубо говоря, российская сторона
может доставлять «черный ящик» с оборудованием заказчика, с ним будет
интегрирован цифровой канал, а дальше заказчик из своего офиса сможет
управлять аппаратурой и получать с нее информацию.
Таким образом, перспективы дальн | |
