18.11.2018
 
 

 

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 учета водоотведения канализационной насосной станции

News image

Объект автоматизации - районная канализационная насосная станция (КНС) c насосными агрегатами производительностью 1500 – 7000 м3/час с электродвигателями 6 кВ. Для реализации учета КНС оборудована п...

РЕГИОНАЛЬНАЯ ДИСПЕТЧЕРСКАЯ СИСТЕМА ГАЗОПРОВОДНОЙ СЕТИ

News image

Заказчик: ОАО «Уральские газовые сети», Екатеринбург. Региональная газораспределительная организация Свердловской области. Описание технологического процесса: Наблюдаемыми объектами системы тел...

СИСТЕМА МОНИТОРИНГА И УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕМ СКЛАДСКОГО КОМПЛЕКСА

News image

Заказчик: ООО «Юг Логистик - сервис», г. Москва Описание технологического процесса: Объектом мониторинга и удалённого управления являются системы электрооборудования и отдельные агрегаты складск...

 

Теория АСУ:

Принцип и функционирование устройства

News image

Подвесные газовые обогреватели воздуха представляют особенную комбинацию классических напольных обогревателей воздуха и подвесных вентиляторных конвекторов, которые пользуются водой из котельной. ...

Регулирование температуры воды в подающем трубопроводе

News image

В этом случае осуществляется регулирование температуры в подающем трубопроводе, которая является регулируемой величиной. Она косвенным образом влияет на температуру в помещении. Регулирование позвол...

Средства измерения физических величин состоят из мер и измерительных приборов

News image

Мерой называется физическое тело, вещество или устройство, предназначенное для конкретного воспроизведения единицы измерений, либо ее кратного или дольного значения (например, гири, измерительные ко...

Пропорциональная составляющая

News image

Пропорциональная составляющая стремится устранить непосредственную ошибку (SP-PV) в значении стабилизируемой величины, наблюдаемую в данный момент времени. Значение этой составляющей прямопропорцион...

Автоматизация контроля

News image

Вычислительные машины для связи с другими частями системы управления снабжаются устройствами ввода и вывода информации, а также запоминающими устройствами для временного хранения исходных данных, пр...

 
 

Программные решения в автоматизации:

Пятьсот функций

News image

CiCode это развитый язык программирования типа C/Pascal, на котором написана SCADA-система Citect. Он включает свыше 500 функций, которые позволяют ...

Интеграционный слой

News image

Интеграция разнородных подсистем в единую систему диспетчеризации технологического процесса позволяет сконцентрировать важную информацию о процессе ...

SCADA-системы, или муки выбора

News image

У разработчиков SCADA-систем на платформе Windows NT появилась возможность использовать расширение реального времени (RTX), чтобы преодолеть недоста...

IndustrialSQL Server (компания Wonderware) и Plant2SQL (Ci T

News image

Основные функции БДРВ, построенные на основе MS SQL Server заключаются в следующем: · сохранение некритичной во времени информации в БД Microsof...

Коммуникационные аппаратно-программные решения

News image

Для указанных плат предлагается многоуровневое программное обеспечение. Количество уровней зависит от используемой операционной системы. Так, Applic...

Java: первая система программирования эпохи Internet

News image

Когда несколько лет назад Java впервые появился на свет, многие относились к нему как к игрушечному языку. Ну кому, говорили они, может понадобится ...

 

Примеры удачного внедрения:

ПТК АРЗ

Программно-технический комплекс управления оборудованием водоприемника (предтурбинные затворы, аварийно-ремонтные затворы (АРЗ)) – ПТК АРЗ предназна...

Сроки окупаемости, эффективность

Это достаточно сложный вопрос даже для специалистов (не верьте тем, кто вам говорит, что это не так). Дело в том, что эффект от применения системы а...

Работа системы

В 1998 г. Каплан и Нортон организовали в г. Линкольн (шт. Массачусетс, США) консультационную группу BSC Collaborative, Inc., задача которой заключае...

ПТК АУГ

Программно-технический комплекс автоматического управления гидроагрегатом – ПТК АУГ выполняет функции технологической автоматики и предназначен для ...

Система изнутри

Чтобы не получилось как у М. Жванецкого - снаружи уже можем, теперь бы изнутри , проанализируйте использованные при разработке системы информационн...

Идеальная организация производства

Обратимся к оптимизации производства с помощью карточек «канбан». Допустим, что цех по изготовлению двигателей должен в соответствии с производствен...