Спосіб міжмодульного інформаційного обміну системи автоматизованого керування за допомогою мультиплексних каналів

Реферат: Винахід належить до систем автоматизованого керування, зокрема транспортних засобів, гнучких автоматизованих виробництв, автоматизованих технологічних ліній і ділянок, керування транспортними системами, керування житлово-комунальним господарством, об'єктів і систем енергетики, систем військового призначення, екологічного моніторингу, систем метеорологічного спостереження, керування космічними апаратами, зв'язку, тощо. Спосіб міжмодульного інформаційного обміну системи автоматизованого керування за допомогою мультиплексних каналів полягає в тому, що цикли операцій приймання передачі інформації та контролю на різних каналах зміщені за фазою, один відносно одного на частку фази, що є кратною кількості каналів. Технічним результатом є підвищення частоти обміну кожною одиницею інформації між модулями систем автоматизованого керування. UA 108658 C2 (12) UA 108658 C2 UA 108658 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до обчислювальної техніки для цифрової обробки сигналів, обробки даних и керування в системах автоматизованого керування, зокрема транспортних засобів, гнучких автоматизованих виробництв, автоматизованих технологічних ліній і ділянок, керування транспортними системами, керування житлово-комунальним господарством, об'єктів і систем енергетики, систем військового призначення, екологічного моніторингу, систем метеорологічного спостереження, керування космічними апаратами, зв'язку, тощо. Відомий спосіб міжмодульного інформаційного обміну системи автоматизованого керування за допомогою мультиплексних каналів [MIL-STD-1553B. Tutorial. (1600100-0028) Condor Engineering, Inc., Santa-Barbara, CA93101. http://www.condoreng.com]. Даний спосіб полягає в тому, що окремі модулі системи (датчики, вимірювальні пристрої та інші блоки збору інформації, блоки обробки, відображення, зберігання даних, виконавчі механізми) з'єднують двома або більше дубльованими незалежними каналами з електронно-обчислювальним пристроєм контролером шини даних. Всі модулі приєднують до кожного каналу, а приймання або передачу однієї і тієї ж інформації здійснюють синхронно, по усіх каналах водночас, причому усі операції приймання та передачі інформації, а також контролю працездатності усіх модулів здійснюють в певному порядку, циклічно їх повторюючи. В такий спосіб забезпечують надійність роботи системи у випадку пошкодження або виходу з ладу якогось із каналів або модулів. Недоліком згаданого способу є обмеження частоти обміну інформацією між модулями а також обмеження обсягу інформації, викликані обмеженою пропускною здатністю шини. Вказане обмеження є суттєвим у випадках необхідності здійснювати інтенсивний обмін значними обсягами інформації в реальному часі при значній кількості абонентів. Відомий спосіб з іншої галузі техніки, а саме, спосіб забезпечення скорострільності стрілецького озброєння - так званий "кулемет Гатлінга", який полягає в тому, що автоматичну зброю виготовляють у вигляді поєднання на одному лафеті двох, або більше автономних систем, кожну з яких оснащують повним комплектом підсистем для підготовки і здійснення пострілу (спосіб реалізований, наприклад, у радянському авіаційному кулеметі ЯкБ [Болотин Д.Н. История советского стрелкового оружия и патронов. // Полигон. Спб. MCMXCV.-304 с. ISBN 5-85503-072-5]). Функціонування кожної системи полягає у виконанні робочої операції - пострілу - для чого має бути виконаною певна послідовність підготовчих операцій: відкриття затвору, викидання стріляної гільзи, витягання з магазину нового патрона, досилання його в казенник та закриття затвору. Кожна система виконує підготовчі і робочу операцію, незалежно від інших, і роботи цих під систем організовують в такий спосіб, що сукупність підготовчих операцій кожної системи здійснюється за час циклу, необхідний для виконання робочих операцій іншими системами. В такий спосіб досягають максимальної швидкодії зброї в цілому, яка обмежується тільки часом виконання робочої операції кожною системою. Принцип дії "кулемета Гатлінга" може бути використаний для усунення недоліків вищезгаданого міжмодульного інформаційного обміну. Загальний принцип можна сформулювати таким чином: систему, яка виконує робочу операцію після здійснення певної послідовності підготовчих операцій, виготовляють у вигляді кількох однакових, незалежних один від одного, функціональних модулів, і здійснюють циклічне почергове виконання модулями робочих операцій в такий спосіб, що підготовчі операції кожного модуля здійснюються за час виконання робочих операцій іншими модулями, і, по завершенні циклу модуль є готовим до поновного виконання робочої операції. Технічним результатом винаходу, що пропонується, є кількаразове - відповідно до кількості незалежних каналів - підвищення частоти обміну кожною одиницею інформації між модулями систем автоматизованого керування. А отже - й відповідне підвищення підсумкової пропускної здатності шини обміну інформацією. При цьому вважається: абоненти інформаційного обміну, тобто передавач і приймач, мають технічну можливість і потребують, відповідно, генерувати та приймати інформацію з високою частотою, (наприклад абонент-приймач потребує відстежувати зміну в часі якогось параметру, джерелом якого є абонент-передавач) - а частота інформаційного обміну обмежується саме пропускною здатністю шини обміну. Наприклад, в разі значної кількості абонентів, або низької швидкодії контролера шини, тощо. При такому обмеженні до приймача можуть надходити значення необхідного параметру тільки з частотою, що дорівнює пропускній здатності шини, наслідком чого є періодичне "старіння" інформації, "заморожування" параметру на час, що дорівнює часу циклу інформаційного обміну. Проміжні значення параметру абонент отримати не може. Дана обставина є суттєвою для систем автоматизованого керування швидкоплинними процесами, в реальному масштабі часу: аерокосмічній галузі, енергетиці, промисловості, тощо. Даний технічний результат забезпечується тим, що у відомому способі міжмодульного інформаційного обміну системи автоматизованого керування за допомогою мультиплексних 1 UA 108658 C2 5 10 15 20 каналів, який полягає в тому, що окремі модулі системи (датчики, вимірювальні пристрої та інші блоки збору інформації, блоки обробки, відображення, зберігання даних, виконавчі механізми) з'єднують двома або більше дубльованими незалежними каналами з електроннообчислювальним пристроєм - контролером шини даних - в такий спосіб, що всі модулі приєднують до кожного каналу, а приймання або передачу однієї і тієї ж інформації здійснюють синхронно, по усіх каналах водночас, причому усі операції приймання та передачі інформації, а також контролю працездатності усіх модулів здійснюють в певному порядку, циклічно їх повторюючи - і який (спосіб), відрізняється тим, що, згідно з винаходом, однакові цикли операцій приймання передачі інформації та контролю на різних каналах зміщені за фазою, один відносно одного, на величину частки циклу, що є кратною до кількості незалежних каналів, або ж за якимось іншим розподіленням. Наприклад, у випадку двох незалежних каналів, послідовність операцій інформаційного обміну в одному з них зміщена за фазою на ½ циклу відносного другого каналу. У випадку трьох незалежних каналів, послідовність операцій інформаційного обміну в другому каналу зміщена за фазою на 1/3 циклу відносно першого каналу, а в третьому каналі - зміщена за фазою на 2/3 циклу відносно першого каналу. В такий спосіб забезпечують приймання або передачу кожної одиниці інформації, почергово по кожному каналу, через проміжки часу, що дорівнюють зміщенню фази між каналами. Тобто, у випадку, якщо частота приймання або передачі і-ї одиниці інформації по кожному каналу дорівнює f, кількість каналів дорівнює n, то фактична частота приймання або передачі і-ї одиниці інформації по усій системі дорівнює n f. Принцип дії за вказаним способом, може бути проілюстрований на фігурі 1, де фіг. 1а представляє циклограми передачі i-го параметра по окремих каналах і підсумкову циклограму в способі-прототипі. А на фіг. 1б подано циклограми передачі i-го параметра по окремих каналах і підсумкову циклограму в способі, що є предметом даного винаходу. 25 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 Спосіб міжмодульного інформаційного обміну системи автоматизованого керування за допомогою мультиплексних каналів, який полягає в тому, що окремі модулі системи з'єднують двома або більше дубльованими незалежними каналами з електронно-обчислювальним пристроєм - контролером шини даних - так, що всі модулі приєднують до кожного каналу, а приймання або передачу однієї і тієї ж інформації здійснюють синхронно, по усіх каналах водночас, причому усі операції приймання та передачі інформації, контролю працездатності усіх модулів здійснюють в певному порядку, циклічно їх повторюють, який відрізняється тим, що однакові цикли операцій приймання, передачі інформації та контролю на різних каналах формують таким чином, щоб вони були зміщені за фазою, один відносно одного, на величину частки циклу, що є кратною кількості незалежних каналів. 2 UA 108658 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3