17.07.2019
 
 

 

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:

СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ И ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ ТЕПЛОСЕТЕЙ

News image

Заказчик: ООО «Радуга Хит», Московская область Объект: теплосети (котельные, ИТП) городов Климовск, Подольск, пос. Мещерское Функции системы: Автоматика объекта (контроллер Трансформер, Элек...

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...

Система диспетчеризации распределенных объектов Курганводоканала

News image

Объект: городские сети водоснабжения, пункт водозабора, насосные станции третьего подъема, канализационные насосные станции. Для сбора данных с объектов используется радиоканал. Система диспетчер...

 

Теория АСУ:

Автоматизированная система управления технологическим процессом АСУ ТП

News image

Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) — комплекс программных и технических средств, предназначенный для автоматизации управления технологическим оборудованием на п...

Применение автоматизированных тепловых пунктов - ключ к энергосбережению в систе

News image

Существующие системы централизованного теплоснабжения были спроектированы в условиях социалистического хозяйства, и этот факт в значительной степени определяет их низкую энергетическую эффективность...

Применение гидравлических регуляторов

News image

Применение гидравлических регуляторов ограничено спецификой вида энергоносителя сигналов (например, масло не применяется на пожаро - и взрывоопасных производствах). Устройства гидравлической ветви п...

Автоматика для инженерных систем, автоматика котла

News image

Современные системы отопления — это системы закрытого типа с принудительной циркуляцией. Для монтажа используются трубы малых диаметров, они прокладываются в стенах и полах, что позволяет выгодно ис...

Показатели уровня механизации и автоматизации

News image

Показатели уровня механизации и автоматизации можно распределить на два больших класса: структурные и функциональные, которые оценивают по показателям либо структуры, либо процесса функционирования ...

 
 

Программные решения в автоматизации:

Java: новая исполнительная среда для встроенных систем?

News image

Рассмотрим теперь различные модели, лежащие в основе парадигмы встроенный Java , и покажем, что Java мог бы использоваться, в одной из моделей, одн...

Java поменьше

News image

Компания Sun в настоящее время работает над сокращением размеров виртуальной Java-машины и системы исполнения для использования их в приложениях с б...

Индикатор алармов (Alarm Clock)

News image

С помощью меню System Редактора проектов (Project Editor) для сервера алармов определяются алармы. В Citect различаются четыре типа алармов: цифровы...

Преимущества и недостатки

News image

Основными преимуществами Remote Scripting для разработчика являются прозрачность, простота и гибкость решений для веб-базированного доступа к технол...

Java здесь, Java там

News image

Чем объясняется попуярность языка Java на рынке встраиваемых систем? Есть ли реальная основа под уверенностью в том, что Java - это давно ожидаемое ...

Бесшовная инсталляция

News image

Citect поставляется на компакт-диске и устанавливается бесшовно. Кроме пиктограммы Read Me , есть ещё две: Citect Explorer для запуска системы разра...

 

Примеры удачного внедрения:

Область применения БЭСТ-5

Система управления предприятием БЭСТ-5 предназначена для использования малыми и средними предприятиями. Она обеспечивает ведение оперативного, бухга...

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...

ЗАО Киевмлын использует АСУ iRenaissance

В прошлом году компания Softline начала реализацию проекта комплексной автоматизации процессов управления предприятием на ЗАО КиевМлын . АСУ iRenai...

SMART-SPRECON – современное решение для построения систем ав

Леонид Орлов, директор отраслевых проектов компании «РТСофт» Рассматривается комплексное решение для АСУ ТП на базе ПТК SMART-SPRECON и РЗА SIEME...

Комплексная автоматизация управления предприятием на базе решений 1С, является одним из ключевых направлений бизнеса компании «Микротест». Многолетн...

Внедрение системы

Внедрение рассматриваемой концепции означает широкую перестройку всего процесса осуществления организационной стратегии. В этой связи важны два с...