Kosmiczne testy NASA pod kontrolą systemu GE FANUC

21 kwietnia 2004 r.

Współpraca GE Fanuc z NASA miała na celu potwierdzenie, że laboratorium Destiny jest przygotowane do pracy w przestrzeni kosmicznej, nie utraci szczelności i będzie bezpieczne dla astronautów. Obecnie jest ono wykorzystywane przez NASA jako bezgrawitacyjne laboratorium służące do badań nad rakiem i cukrzycą.

To, co kiedyś było możliwe jedynie w powieściach science fiction, obecnie staje się rzeczywistością. 14,5-tonowe amerykańskie laboratorium naukowo-badawcze Destiny jest jednym z ostatnich komponentów mających połączyć się z Międzynarodową Stacją Kosmiczną (ISS – International Space Station) za pomocą promu kosmicznego Atlantis. Destiny umożliwia przeprowadzanie doświadczeń i badań nad rakiem, cukrzycą oraz nad właściwościami materiałów w nowych warunkach – bez grawitacji.
Przed podróżą do docelowej bazy kosmicznej laboratorium zostało poddane testom szczelności w specjalnie odnowionej komorze próżniowej, sterowanej za pomocą systemu bezpieczeństwa GE Fanuc GMR – Genius® Modular Redundancy, który dla uzyskania maksymalnej wiarygodności pracuje w konfiguracji z głosowaniem 1 z dwóch 1oo2D.
"System GE Fanuc GMR wyeliminował konieczność przeprowadzenia rozległych testów, koniecznych do stwierdzenia, na ile wybrane elementy konstrukcyjne są odpowiednie" – mówi Michele Taylor, projektant systemów w NASA – "Ponieważ system ten jest konfigurowany przez użytkownika, bez konieczności zapewnienia algorytmów diagnostycznych i algorytmów głosowania, jego wdrożenie było błyskawiczne."
Wdrożony system, oparty na wyspecjalizowanych, odpornych mechanicznie i niezależnych modułach, zgodny jest z międzynarodowymi normami bezpieczeństwa. Personel obsługujący i technicy- konserwatorzy mają dostęp do automatycznych raportów o błędach.
Dzięki implementacji systemu GMR komora próżniowa spełniła swoje zadanie, jakim było potwierdzenie, że laboratorium Destiny jest w pełni bezpieczne dla astronautów i sprzętu.

Do przetestowania Destiny wykorzystano jedną z dwóch komór próżniowych zbudowanych w NASA w roku 1964 w celu sprawdzania elementów konstrukcyjnych słynnego programu Apollo, a zdezaktywowanych jedenaście lat później po zakończeniu projektu Apollo-Sojuz.
Dla potrzeb przeprowadzenia testów ponownie uruchomiono i odnowiono jedną z komór. Aby teksty były efektywne, wybrano certyfikowany przez TÜV system bezpieczeństwa GE Fanuc GMR 1oo2D, zapewniający wysoki poziom niezawodności. Zmodernizowany system sterowania komorą wykorzystywał GMR do nadzorowania funkcji ciśnienia/próżni, czujników wykrywania gazu, temperatury oraz wilgotności, integralności systemu i bezpieczeństwa obiektu, a także do sterowania pompowaniem i wyposażeniem, elementami sterowni oraz osprzętem obracającym i manewrującym laboratorium Destiny podczas umieszczania go w komorze próżniowej o szerokości 10m i wysokości 15m.

Aby zwiększyć niezawodność działania komory, zespół NASA zdecydował o zastosowaniu zaawansowanych technik sterowania testami i diagnostyką – oznaczonych jako "D" w 1oo2D. System GMR 1oo2D pozwolił na konfigurację systemu zarówno w funkcji zabezpieczenia przed uszkodzeniami (fail-safe), jaki w funkcji odporności na pojedyncze uszkodzenia systemu sterowania (fault-tolerant) oraz umożliwił zmniejszenie liczby sygnałów o błędach komponentów poprzez zwiększenie dostępności systemu. Łącząc elastyczność i możliwości dwóch sterowników PLC GE Fanuc serii 90-70 z zaawansowaną funkcjonalnością wejść/wyjść Genius, system GE Fanuc GMR zabezpiecza przed uszkodzeniami za pomocą trzech typów obwodów: duplex, triplex oraz simplex. Konfiguracja wejść/wyjść, stosowana w systemie sterowania komorą, jest zdalnie połączona z redundantnymi procesorami. System GMR jest automatycznie i kompleksowo sprawdzany pod względem elektrycznym, tak więc każdy błąd jest natychmiast wykrywany, zgłaszany i obsługiwany przez jeden lub obydwa równoległe procesory jednostek centralnych.
W obrębie środowiska odpornego na uszkodzenie (fault-tolerant) wykrywany pojedynczy błąd jest ignorowany, a pozostałe działające poprawnie obwody podtrzymują działanie systemu. Jeżeli jednocześnie wystąpi błąd wielu obwodów równoległych, system natychmiast odłącza instalację (tryb fail-safe) oraz/lub uruchamia odpowiednie systemy i procedury awaryjne, jednocześnie kontynuując śledzenie wszystkich parametrów. Zaawansowany program wykonawczy GMR nieprzerwanie wykrywa jawne i ukryte błędy, redukując średni czas naprawy (MTTR), oraz generując automatyczne raporty o błędach dla personelu obsługującego i techników-konserwatorów. Inne automatyczne funkcje diagnostyczne obejmują sprawdzanie błędów pamięci oraz sprawdzanie danych i adresów. Podczas wykrycia odchyłki parametru system GMR uruchamia zabezpieczenie, zapobiegające zniszczeniu urządzenia i uwolnieniu niebezpiecznych gazów do otoczenia, a także chroniące personel przed doznaniem obrażeń.
Poza monitorowaniem i sterowaniem jednostkami czujników ciśnienia, sterowniki programowalne serii 90-70 monitorują również analizator gazu pozostałego w komorze, sprawdzając występowanie częściowych ciśnień wody, węglowodoru, azotu, helu oraz tlenu. Obydwa sterowniki programowalne umieszczone są w pomieszczeniu sterowni wraz z serwerem Windows NT 4.0
oraz stacjami master i slave. Układ  wejść/wyjść rozproszonych Genius umożliwia monitorowanie działania wejść/wyjść innych specjalizowanych urządzeń w systemie komory oraz zapewnia automatyczną diagnostykę. Układ Genius oferuje również pełną gamę bloków dyskretnych, analogowych oraz przekaźnikowych, od 6 do 32 obwodów. Moduły te zapewniają większą wydajność wejść/wyjść Genius w porównaniu z tradycyjnymi konfiguracjami wejść/wyjść. Dodatkowo konstrukcja bloku Genius oraz zaawansowana diagnostyka umożliwiły NASA skrócenie czasu dokonywania ustawień początkowych oraz skrócenie całkowitego czasu niesprawności instalacji (overall downtime).
System GE Fanuc GMR jest pierwszą technologią PLC zakwalifikowaną do stosowania przy 6 klasie ryzyka przez znaną niemiecką organizację TÜV Rhineland certyfikującą systemy bezpieczeństwa. System został również zaprojektowany w taki sposób, by spełniać normy bezpieczeństwa procesu wytycznych ISA S84.01 organizacji Instrument Society of America, oraz międzynarodowej normy IEC 65.