Коммутатор с распределенными выходными очередями для параллельных систем логического управления

• Автор: Сусин, Павел Викторович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 220 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

ГЛАВА 1. ПРОЦЕДУРЫ И УСТРОЙСТВА КОММУТАЦИИ В МНОГОПРОЦЕССОРНЫХ УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМАХ

1.1. Организация многопроцессорных систем логического управления

1.1.1 Структурная модель

1.1.2 Функциональная организация

1.2. Задача коммутации в многопроцессорных управляющих системах

1.2.1 Содержательная характеристика задачи коммутации.

1.2.2 Влияние алгоритма управления на коммутацию

1.2.3 Варианты взаимодействия модулей управления и коллектива объектов управления

1.3. Коммутаторы для многопроцессорных управляющих систем.

1.3.1 Статические коммутаторы.
1.3.2 Динамические коммутаторы
1.4. Динамические коммутаторы с коммутацией пакетов.
1.5. Коммутация в отказоустойчивых многопроцессорных управляющих системах
1.6. Выводы по главе
ГЛАВА 2. ПРОЦЕДУРА КОММУТАЦИИ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ВЫХОДНЫМИ ОЧЕРЕДЯМИ ДЛЯ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ МНОГОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ ЛОГИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
2.1. Содержательная постановка задачи.
2.2. Формализованная постановка задачи
2.3. Процедура коммутации с распределенными выходными очередями
2.3.1. Общие особенности процедуры
2.3.2. Концептуально логические основы процедуры.
2.3.3. Функционирование предложенной процедуры, алгоритм коммутации
2.4. Анализ свойств процедуры коммутации.
2.4.1. Исследование графа коммутации.
2.3.2. Исследование процедуры на наличие тупиковых ситуаций
2.3.3. Оценка аппаратной сложности процедуры коммутации
2.5. Выводы по главе.
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕДУРЫ
С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ВЫХОДНЫМИ ОЧЕРЕДЯМИ
3.1. Постановка эксперимента.
3.2. Описание аппарата расширенных 2схем.
3.3. Архитектура библиотеки классов моделирования
3.4.,2схемы исследуемых коммутаторов
3.5. Анализ результатов моделирования.
3.6. Выводы по главе
ГЛАВА 4. АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ КОММУТАТОРА
4.1. Функциональная схема базового модуля коммутации
4.2. Построение масштабируемого коммутатора.
4.3. Коммутатор отказоустойчивой многопроцессорной системы логического управления
4.4. Выводы по главе
Заключение
Список литературы


Модули управления, напротив, выдают информацию в УС в параллельном коде, после чего устройство сопряжения осуществляет параллельно-последовательное преобразование и организует сеанс связи с УУВУ. Одним из примеров используемых параллельных многопроцессорных систем логического управления является продукт фирмы Siemens - МАТ1С -0(0) - рис. Система автоматизации МАТ1С -0 имеет модульную конструкцию, комплектуется широким спектром модулей, устанавливаемых в монтажных стойках в произвольном порядке. Система может включать в свой состав разнообразные элементы [7,2]. Модули блоков питания (Р8), используемые для подключения МАТ1С -0 к источникам питания = / / / 0 / 0 или «0/0В. Модули центральных процессоров (СРП): в составе контроллера могут использоваться центральные процессоры различной производительности. Все центральные процессоры оснащены встроенными интерфейсами РЯОРШШ-ОР. При необходимости, в базовом блоке контроллера может быть использовано до 4 центральных процессоров. Сигнальные модули (8М) для ввода вывода дискретных и аналоговых сигналов. Коммуникационные модули (СР) для организации последовательной передачи данных по Р1Р интерфейсу, а также сетевого обмена данными. Функциональные модули (ИМ) для решения специальных задач управления, к которым можно отнести счет, позиционирование, автоматическое регулирование и т. Интерфейсные модули (IM) для связи базового блока контроллера со стойками расширения. К одному базовому блоку контроллера SIMATIC S7-0 может подключаться до стойки расширения. Внутренняя шина, встроенная в монтажные стойки. Во все монтажные стойки встроена параллельная шина (Р-шина) для скоростного обмена данными между модулями центральных процессоров, сигнальными и функциональными модулями. На рис. АСУ ТП. Данная МСЛУ включает в себя сеть нижнего (полевого) уровня, реализованную на основе AS-Interface, PROFIBUS и EIB сетей. Сеть реализована через встроенные интерфейсы центральных процессоров, коммуникационные процессоры и интерфейсные модули автоматизации SIMATIC S7. Модули объединены общей межмодульной шиной базового блока, обеспечивающей скоростной обмен данными между ними. Обмен между интеллектуальными партнерами по связи (УУВУ, программируемыми контроллерами, промышленными компьютерами, системами человеко-машинного интерфейса и т. SIMATIC выполняет через сети МР1 (Multi Point Interface), PROFIBUS, Industrial Ethernet. Таким образом, система SIMATIC S7-0 может обеспечить коммутацию между -мя -х сигнальными модулями по параллельной внутренней общей шине базового блока, что составляет «0 коммутируемых сигналов, а при использовании последовательной межмодульной шины расширения, объединяющей до блока, со значительным увеличением средней задержки «0 коммутируемых сигналов. Подобные коммутационные ограничения не позволяют создать многопроцессорные системы логического управления, от которых требуется высокоскоростное управление объектами при достаточно сложном управляющем алгоритме. Рис. С ? Л { І . Г'Гг+»г г •_• ¦* у- * *"*" :У. Ж». Б!. Г^_7^гг,. С«*» >«. ГКГ'ПГ. ИЧ-. ИЧУ>! ЙГ-! Рис. Процесс работы МСЛУ, построенной на основе коллектива модулей управления может быть описан моделью функционирования, изображенной на рис. Функционирование МСЛУ инициируется устройством управления верхнего уровня и происходит циклически. Фаза Ф] - фаза «настройки», на этой фазе УУВУ инициализирует объекты управления, устанавливая начальные значения параметров, производит контроль работоспособности подсистем. Происходит определение множества задействованных модулей управления, необходимых для решения алгоритма управления, организация линий связи межмодульного взаимодействия. Также выполняется настройка сети связи с объектами управления на конкретный алгоритм управления. Фаза Ф2 - фаза сбора информации, на этой фазе происходит формирование сигналов логических условий коллективом ОУ, которые преобразуются группой УСО в согласованные сигналы логических условий, передаваемые коллективу МУ. Фазы Фз и Ф4 - фазы реализации информационного обмена между элементами коллектива модулей управления.