Пожарно-защитное устройство: назначение и принцип работы¶
Пожарно-защитное устройство (ПЗУ) — электронное устройство, предназначенное для обнаружения и локализации отказов (повреждений) в элементах электронных схем, в первую очередь в программируемых логических контроллерах (ПЛК) и системах автоматизации. В более узком и распространённом значении ПЗУ — это программируемое запоминающее устройство, тип полупроводниковой памяти, содержимое которого может быть записано пользователем и при необходимости изменено.
¶Программируемое запоминающее устройство
¶Определение и место в классификации памяти
Программируемое запоминающее устройство относится к полупроводниковым запоминающим устройствам с возможностью записи информации пользователем. В отличие от маскируемой памяти (ROM), содержимое которой задаётся на этапе изготовления чипа и не может быть изменено, ПЗУ допускает запись данных после изготовления, а в ряде случаев — многократное перепрограммирование.
Классическое ПЗУ является энергонезависимым: сохраняет информацию при отключении питания. Это свойство делает его незаменимым для хранения микропрограмм, начальных загрузчиков (firmware), таблиц инициализации и справочных данных.
¶Основные разновидности
По возможности изменения содержимого программируемые запоминающие устройства подразделяются на:
- Однократно программируемые (OTP, One-Time Programmable) — запись выполняется один раз, после чего содержимое неизменно. Реализуются на основе плавких предохранителей (fusible links).
- С ультрафиолетовым стиранием (UVEPROM, Ultraviolet Erasable PROM) — корпус чипа снабжён кварцевым окном, через которое под действием ультрафиолетового излучения содержимое стирается, после чего возможна повторная запись.
- Электрически стираемые (EEPROM, Electrically Erasable PROM) — стирание и запись выполняются электрическими импульсами, без демонтажа из схемы и без ультрафиолета.
- Флеш-память (Flash memory) — разновидность EEPROM с блоковой организацией стирания, получившая широчайшее распространение в качестве накопителя прошивок и файловой памяти.
¶Принцип работы
В однократно программируемых ПЗУ запись информации осуществляется путём «пережигания» тонких перемычек (fusible links), соединяющих ячейки памяти с шинами данных. Подача повышенного напряжения на выбранные адреса приводит к необратимому разрушению перемычек, фиксируя тем самым логические нули и единицы в ячейках.
В EEPROM запись и стирание основаны на туннелировании носителей заряда через тонкий диэлектрик (эффект Фаулкнера — Норда) либо на инжекции горячих электронов. Флеш-память использует аналогичные механизмы, но организует ячейки в блоки, что ускоряет стирание и повышает плотность размещения.
¶Применение
Программируемые запоминающие устройства применяются в:
- компьютерной технике — для хранения BIOS, микрокодов процессоров, начальных загрузчиков;
- встраиваемых системах — прошивки микроконтроллеров, бытовая и промышленная электроника;
- телекоммуникационном оборудовании — конфигурационные файлы, прошивки сетевых устройств;
- автомобильной электронике — блоки управления двигателем, системы впрыска;
- военной и космической технике — там, где требуется энергонезависимое хранение критически важных данных.
¶ПЗУ как пожарно-защитное устройство
В отечественной промышленной автоматизации аббревиатура ПЗУ трактуется иначе — как пожарно-защитное устройство. Такие устройства входят в состав систем пожарной автоматики и служат для обнаружения очагов возгорания, передачи тревожных сигналов и управления средствами пожаротушения.
ПЗУ данного типа, как правило, реализовано на базе программируемых логических контроллеров и выполняет функции:
- опроса извещателей (дымовых, тепловых, ручных) и приёма их сигналов;
- формирования команд на включение сирен, оповещателей и задерживающих устройств;
- управления задвижками, клапанами дымоудаления, системами дымоподавления;
- передачи извещения о пожаре на пульт централизованного наблюдения.
Такие устройства проектируются в соответствии с требованиями сводов правил по пожарной безопасности (СП 5.13130, СП 485.1311500) и правилами устройства электроустановок.
¶Отличие ПЗУ от смежных понятий
| Параметр | ROM | ПЗУ (PROM) | EEPROM | Flash |
|---|---|---|---|---|
| Запись после изготовления | Нет | Один раз | Многократно | Многократно |
| Стирание | Невозможно | Невозможно | Электрически | Электрически, блоками |
| Скорость записи | — | Высокая | Низкая | Средняя |
| Энергонезависимость | Да | Да | Да | Да |
¶Историческая справка
Первые однократно программируемые ПЗУ появились в конце 1960-х годов и использовались в военной и космической электронике, где требовалась гибкость при разработке микропрограмм. Переход к EEPROM в 1970-е годы (компания Intel) позволил многократно перепрограммировать устройства, что ускорило циклы разработки и отладки. Флеш-память, предложенная компанией Toshiba в 1984 году, объединила преимущества EEPROM с высокой плотностью размещения и низкой стоимостью хранения.
¶Источники
- ГОСТ Р 53325-2012. Техника пожарная. Извещатели пожарные. Общие технические требования и методы испытаний.
- СП 5.13130.2009. Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические.
- Бессонов Л. А. Электронные схемы. — М.: Высшая школа, 2006.
- Классификация полупроводниковой памяти. Справочник по архитектуре ЭВМ.