21.01.2018
 
 

 

Компьютерные сети на борту МКС
Автоматизация - Проблемно-ориентированные системы

компьютерные сети на борту мкс

Создание стандартизованной аппаратной платформы космических компьютеров — это лишь первый шаг в автоматизации управления космической станцией. Следующая проблема — объединить десятки и сотни работающих на орбите компьютеров в единую сеть, обеспечить возможность построения единой комплексной, распределенной, отказоустойчивой, работающей в реальном времени компьютерной сети автоматического управления сложнейшим динамическим объектом с множественными контурами управления большим числом взаимодействующих между собой бортовых систем МКС. Задача усложняется еще и тем, что отдельные орбитальные модули и, соответственно, отдельные бортовые вычислительные подсети МКС изготавливаются в различных странах различными коллективами разработчиков, с различными технологическими традициями и различным опытом создания компьютерных систем управления космическими аппаратами. Собрать полный натурный комплекс МКС где-нибудь в одном месте на Земле для проведения отладок и испытаний практически невозможно, орбитальные модули реально стыкуются только в космосе и там они сразу становятся единым космическим объектом с общей динамикой полета, единой внутренней средой, единой системой электропитания и терморегулирования, с общими ресурсами и единым международным экипажем. Все это требует быстрых, продуманных и отлаженных механизмов интеграции управляющих вычислительных комплексов отдельных модулей и систем МКС в единую управляющую компьютерную сеть станции в целом.

Определяющую роль для решения этих задач выполняют базовые архитектурные принципы построения вычислительной сети МКС и широкое применение открытых стандартов и технологий всех уровней — от совместимости разъемов до совместимости операционных систем, протоколов передачи данных и прикладного программного обеспечения. Архитектурные принципы построения управляющей вычислительной сети МКС жестко привязывают каждый управляющий компьютер МКС к одному из трех уровней управления (рис. 6).

На первом (высшем) уровне обеспечивается управление в масштабах всей Международной космической станции.

Хотя каждый космический модуль или отдельные системы МКС имеют собственные компьютерные управляющие сети, на станции выделены главные управляющие компьютеры первого уровня управления (для надежности их три одинаковых: основной — работающий; резервный — дублирующий, в режиме горячего резерва; и запасной — в режиме холодного резерва, т.е. выключенный). Именно с этими главными компьютерами взаимодействуют компьютеры интерфейса экипажа и Центров управления полетами.

Именно эти главные компьютеры обеспечивают управление на уровне режимов станции: на основании сбора и анализа обобщенной информации о состоянии всех подсистем МКС и команд, поступающих от интерфейсных компьютеров экипажа или с Земли, определяется один из заранее заданных режимов, в которых может находиться станция: стандартный, режим микрогравитации для выполнения научных экспериментов; режим сближения и стыковки с транспортными кораблями; режим для выхода экипажа в открытый космос; режим выживания с отключением наименее важных экспериментов и систем; режим аварийного покидания экипажем МКС.

Компьютеры следующего, второго уровня управляют модулями МКС и отдельными подсистемами в целом, например, системами движения, электропитания, термоконтроля и т.д.

И только на третьем уровне управления находятся компьютеры, непосредственно управляющие датчиками и исполнительными механизмами (клапанами, двигателями, насосами, переключателями и т.д.), относящимися к конкретной системе.

Все компьютеры бортовой сети связаны с целым набором шин, проложенных как по каждому модулю (локальные шины), так и через все модули станции (общие шины), что обеспечивает обмен командами и данными, как по вертикали через все уровни управления, так и по горизонтали — между компьютерами, относящимися к одной системе и расположенными в разных местах станции.

Общие шины проложены по всем модулям станции и выведены на специальные разъемы в стыковочных узлах, таким образом при стыковке МКС с новым модулем или транспортным кораблем происходит объединение бортовой вычислительной сети МКС с компьютерной сетью вновь прибывшего космического объекта.

В качестве стандартной шины обмена на МКС применяется шина стандарта MIL1553В. Хотя передача данных по шине MIL1553В весьма медленна (1 Мбит/с), скоростью было пожертвовано по нескольким причинам. Шина MIL1553В хорошо себя зарекомендовала в условиях космоса, она имеет хорошие характеристики по резервированию. Каждая шина состоит из двух каналов. Если один из каналов отказывает, другой принимает на себя его функции с минимальным отрицательным воздействием на операции. Каналы прокладываются отдельно, обычно по разным сторонам космических модулей.

Вообще, резервированию бортовой вычислительной системы по вполне понятным причинам уделяется большое внимание. Главные компьютеры имеют трехкратное аппаратное резервирование, компьютеры второго уровня — двукратное. Уровень резервирования в Российском сегменте МКС в целом выше, чем у зарубежных партнеров, все наши компьютеры имеют трехкратное резервирование. Существуют также специальные программные средства для обеспечения отказоустойчивости, то есть выявления, локализации и устранения отказов как шин обмена данными, так и компьютерного оборудования.

Таким образом, архитектурное построение бортовой вычислительной системы предусматривает поэтапное наращивание вычислительной сети МКС и ее надежное и длительное функционирование на орбите — ведь эксплуатация станции предусматривается в течение десятков лет.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Диспетчеризация пунктов:

Автоматизированная система диспетчеризации и мониторинга Энергоучет сахарного к

News image

Объект контроля: Объектом контроля является технический учет всех материальных и энергопотоков сахарного комбината: газа, пара, воды, конденсата, сырья и продукции. Сахарный комбинат состоит из д...

Автоматизированная система энергоучета тепловой энергии на тепловыводах Новосиби

News image

Система энергоучета и диспетчеризации охватывает тепловые выводы четырех ТЭЦ в г. Новосибирске и одной ТЭЦ в Новосибирской области. На каждой из пяти ТЭЦ Master SCADA установлены узлы энергоучета...

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОММЕРЧЕСКОГО УЧЕТА ОТПУСКА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ ПОТРЕБИТЕЛЯ

News image

Заказчик: Комитет по управлению Жилищно-коммунальным хозяйством Администрации г. Новороссийск Объект: I-я очередь системы, включающая потребителей одной из зон водоснабжения (110 узлов учета). ...

 

Теория АСУ:

Автоматизации технологических процессов. Основные сведения о проектировании

News image

Проектная документация по разделу автоматизации технологических процессов в проектах строительства, расширения, реконструкции и технического перевооружения действующих предприятий выполняется соглас...

История развития автоматизации

News image

Процесс автоматизации начался намного раньше чем нам могло бы казаться, автоматизация на самом деле появилась практически сразу же с возникновением производства, а само по себе производство существу...

Образцовые и эталонные рабочие приборы

News image

По метрологическому назначению приборы делятся на рабочие, образцовые и эталонные. Рабочие приборы подразделяются на технические и лабораторные. Первые предназначены для практических целей измере...

Малобюджетный вариант СМС-диспетчеризации. Контроллер РС-420, работающий по GSM

News image

Одним из направлений работы компании Контэл (г. Владимир) является разработка и производство систем, программного обеспечения и приборов для мониторинга промышленных объектов, работающих без постоян...

Общность управления процессов в технике

News image

Н. Винеру принадлежала мысль об общности процессов управления в технике, живых организмах и в экономике и необходимости совместной деятельности учёных различных специальностей. Этот вывод подготовля...

 
 

Программные решения в автоматизации:

Задачи сервера

News image

В системе CiTect сервер выполняет пять функций. Во-первых, сервер ввода/вывода является выделенным коммуникационным сервером, организуя обмен информ...

Функциональные возможности системы

News image

Имея приведенную выше конфигурацию, система позволяет, на уровне управления технологическим оборудованием выполнять следующие функции: на нижнем ...

Структура Windows DNA

News image

Cтруктура Windows DNA это, в первую очередь, реализация трехуровневой модели приложения, включающей следующие уровни (рис.2): · уровень представ...

Wonderware

News image

Важный вопрос защита технологической информации от несанкционированного доступа для Web-сервера. В FactorySuite Web Server обеспечивается стандартна...

Реляционные БД и БД реального времени

News image

Важными компонентами, используемыми на данных уровнях, являются системы управления базами данных (СУБД). Именно они позволяют предоставить пользоват...

О технологиях ActiveX

News image

Говоря о технологиях Active X, предлагается выделить следующие аспекты: · выбор типов, ActiveX-объектов, используемых в конкретной SCADA-системе...

 

Примеры удачного внедрения:

Перетягивание каната

Какая система подходит предприятию больше? Мнение некоторых руководителей ИТ-служб по этому вопросу достаточно жесткое: Раз систему надо дорабатыва...

Клиент-серверные технологии

В настоящее время оптимальным решением для автоматизации крупных и средних предприятий, особенно быстро развивающихся, является использование информ...

Автоматический контроль качества продукции на рабочем месте

Как уже отмечалось, двумя основными принципами производственной системы «Тоёта» являются принцип «точно вовремя» и автономность («дзидока»). Для без...

Секреты построения ERP-систем для проектно-ориентированных п

Система управления современным предприятием должна базироваться на новых методах управления и новых информационных технологиях, которые обеспечивают...

IDEA — путь к успеху

Президент компании OSI Software (Сан-Леандро, Калифорния) Пэт Кеннеди (Pat Kennedy) предложил технологию под названием IDEA — Infrastructure, Data c...

Совершенствование системы управления предприятием

В связи с тем, что рисунки организационных структур, упомянутые в статье, имеют очень большой размер, они не вошли в электронную версию публикации (...