Аппаратно-программные модули для реализации распределенных информационно-управляющих систем

• Автор: Мокрецов, Максим Олегович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ ИНФОРМАЦИОННОУПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

1.1. Структурная модель сложной РИУС

1.2. Интерфейсы РИУС.

1.2.1. Параллельные интерфейсы.

1.2.2. Последовательные интерфейсы.

1.3. Модули РИУС.

1.3.1. Аппаратные модули фирмы i

1.3.2. Аппаратные модули фирмы .

1.3.3. Аппаратные модули фирмы v.

1.3.4. Аппаратные модули РИУС отечественных производителей.
1.4. ВЫВОДЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
ГЛАВА 2. МОДИФИЦИРОВАННАЯ СТРУКТУРНАЯ МОДЕЛЬ РИУС
2.1. Функциональная модель узла РИУС.
2.2. Транзитный трафик и пропускная способность коммуникационной среды в узлах РИУС с шинной топологией связей
2.3. Критерий сравнения эффективности процессорных архитектур для реализации алгоритмов обработки информационного потока
2.4. Методика оценки загрузки процессора при обработке информационного потока в узлах РИУС С РАЗЛИЧНОЙ КОНФИГУРАЦИЕЙ
2.5. Менеджер информационных потоков.
2.6. Варианты реализации МИП.
2.6.1. Реализация МИП на отдельной плате.
2.6.2. Реализация МИП на одной тате с ОУ.
2.7. Выводы
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ РИУС С КОММУНИКАЦИОННОЙ ПОДСИСТЕМОЙ НА ОСНОВЕ МИП
3.1. Этапы проектирования РИУС с использованием МИП
3.2. Методика синтеза структурной схемы РИУС.
3.3. Метод оценки пропускной способности элементов коммуникационной подсистемы РИУС
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. УПРАВЛЯЮЩИЕ МОДУЛИ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ РИУС
4.1. Требования к управляющим модулям РИУС уровней функциональных узлов и агрегатов
4.2. Микроконтроллерные МОДУЛИ для реализации контроллеров агрегатного уровня.
4.2.1. Управляющий модуль на базе разрядиого микроконтроллера.
4.2.2. Удаленный модуль сбора и обработки информации на базе разрядного микроконтроллера.
4.2.3. Удаленный модуль сбора и обработки информации 5.
4.2.4. Удаленные модули сбора и обработки информации на базе 8разрядных микроконтроллеров
4.3. Процессорнокоммуникационныемодули ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ контроллеров уровня ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ УЗЛОВ.
4.3.1. Универсальный процессорнокоммуникационный модуль Е0УМЕ
4.3.2. Процессорнокоммуникационный модуль МРС0СМ для разработки систем управления АЭС
4.4. Комплект лабораторных стендов.
4.4.1. Лабораторный стенд ЛС1
4.4.2. Лабораторный стенд ЛС3
4.4.3. Лабораторный стенд ЛС4
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Необходимо отметить, что в составе блока управления данного и последующих уровней требуется иметь явно выраженный коммуникационный модуль, выполняющий функции обмена данными и управляющей информацией между блоками данного уровня и уровнем, лежащим на ступень ниже. Таким образом, этот модуль не принимает непосредственного участия в обработке информации на агрегатном или другом уровне, а служит лишь в качестве устройства доступа к КС нижнего уровня, поэтому в дальнейшем будем называть его коммуникационным адаптером (КЛ). Как следует из его назначения, КА содержит два ИБ: один - для доступа к КС своего уровня, и другой - для доступа к КС нижнего уровня. Рис. Типовая структура контроллера агрегатного уровня. На уровне функционального узла реализуются блоки, решающие задачи управления законченными технологическими узлами (рис. Состав функциональных модулей определяется спецификой функционального узла объекта управления. Обычно контроллер функционального узла выполняет сбор данных и выдачу управляющей информации для контроллеров агрегатного уровня. Рис. Типовая структура контроллера функционального узла. Уровень подсистемы по структуре похож на уровень функциональных узлов с тем лишь отличием, что здесь решается задача по управлению подсистемами сложного объекта управления. Полная структурная модель РИУС приведена на рис. Здесь пунктирными линиями выделены блоки, входящие в части операционной (ОП) и коммуникационной (КП) подсистем. Рис. Структурная модель распределенной системы управления. На каждом уровне системы управления можно выделить операционные устройства, коммуникационную среду (КС), коммуникационные адаптеры (КА) и интерфейсные блоки (ИБ), которые являются пограничными устройствами между операционной частью системы и коммуникационной подсистемой. Такие элементы как КС, КА и ИБ всех уровней составляют коммуникационную подсистему. Коммуникационная среда осуществляет “горизонтальные'' связи в системе управления, поэтому она должна обладать достаточной пропускной способностью для обмена данными между модулями определенного уровня. Коммуникационные адаптеры осуществляют “вертикальные” связи и должны обладать достаточной пропускной способностью для передачи данных с уровня N на уровень N+1. Оценим требуемую пропускную способность для каждой части коммуникационной подсистемы. Пропускная способность для коммуникационной среды с номером ш для уровня п должна быть равна сумме максимальных трафиков от всех интерфейсных блоков и коммуникационных адаптеров, подключенных к этой среде. Кроме того, следует учесть, что выходной трафик какого либо блока является входным для другого блока, поэтому весь трафик необходимо разделить на 2. В™ = Г*с = (Е + С,)И)/2, (1. КС с КС верхнего уровня. Пропускная способность каждого отдельного КА определяется из расчета максимального трафика, проходящего через данный адаптер. Для различных уровней значение максимального трафика различно и определяется задачами, решаемыми блоками системы управления на данном уровне. Для полевого уровня, весь объем данных, получаемых от УС, передается на агрегатный уровень. Кроме того, с агрегатного уровня передается управляющая информация для ИУ. На более высоких уровнях присутствуют функциональные блоки, выполняющие обработку полученных данных, поэтому для оценки пропускной способности различных элементов коммуникационной подсистемы необходимо выделить задачи, решаемые этими функциональными блоками, и рассмотреть влияние различных видов трафика на общий трафик в коммуникационной подсистеме, что является одной из задач данной диссертации. Интерфейсы РИУС. При объединении различных компонентов в систему необходимо согласовывать механические, электрические, тепловые, информационные и функциональные характеристики [5]. Такая совместимость гарантируется при использовании общепринятых интерфейсов. Широко распространенные интерфейсы стандартизованы международными организациями и получили название “открытые” [2-4]. Интерфейсы характеризуются физическими параметрами и логическим протоколом. Наиболее важными параметрами интерфейса являются дальность передачи, пропускная способность и его физическая реализация. Все интерфейсы делятся на два больших класса: параллельные и последовательные.