Geum.ru

Архитектура промышленной сети BitBus

Дипломная работа - Компьютеры, программирование

Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование



Введение

Любая современная система управления состоит из двух компонентов: компьютера и системы связи. Любой из них может преобладать в зависимости от конкретных функций, но оба существуют в той или иной степени. Существуют системы для зданий, заводов, больниц, железных дорог, кораблей, автодорог, квартир и т.д. По пути следования электроэнергии от электростанции к подстанциям, распределительным трансформаторам, питающим дома и предприятия, существует управляющая система, использующая компьютеры. В больнице за пациентом наблюдают с помощью мониторов, диагностического и лечебного оборудования, подключенного к компьютерной сети. Спутники тоже имеют свою управляющую систему, где компьютеры хранят и обрабатывают информацию. Количество датчиков и электроприводов в управляющих системах обычно составляет от десятков до сотен тысяч единиц. Обычно, каждое управляемое устройство имеет 2-3 порта ввода/вывода. В таких системах количество узлов (датчиков и электроприводов) значительно больше, чем управляющих компьютеров, и все они должны быть обеспечены связью.

В настоящее время технологии сетей управления отстают от передовых компьютерных решений примерно на десять лет. Основным направлением развития является улучшение связей внутри распределенных систем. На первый взгляд, требования к системам контроля, работающим в различных областях должны быть также различны. Но, оказывается, подобно компьютерам, установленным на различных предприятиях, в офисах или дома, системы контроля выполняют схожие функции. Также похожи и требования к адресации, надежности, размеру пакетов и др. Конечно существуют и различия в типах разъемов и кабелей, установке и управлении.

  1. Обзор сетевых технологий контроля
  1. Определение требований к системам управления

Существуют общие функции систем для работы в любой среде и существуют уникальные, то есть присущие каждому конкретному использованию.

Требования к системе можно разделить на семь направлений:

  1. Размер системы и взаимоувязанность составляющих ее частей
  2. Надежность системы
  3. Гибкость системы
  4. Производительность системы
  5. Системная интеграция
  6. Установка, обслуживание и диагностика
  7. Расходы в течение жизненного цикла

Все эти пункты и направления должны определяться в контексте конкретной системы iелью получения правильных результатов.

  1. Размер системы и взаимоувязанность составляющих ее частей

Размер системы и ее разделение на подсистемы обуславливает адресное пространство, (количество отдельно адресуемых узлов системы) его деление между подсистемами, что сказывается на удобстве использования и производительности системы. Обычно один агрегат или машина содержит 10 100 адресуемых элементов. Подсистема может содержать 10 32000 узлов и в системе может существовать более 100 подсистем. Можно организовать систему по иерархическому принципу, и обходится на каждом уровне небольшим адресным пространством, но такие системы уже устарели, т.к. одноуровневая архитектура обладает лучшими характеристиками. В случае использования одноуровневой архитектуры сегментация осуществляется логически. С этой целью применяются маршрутизаторы сетевого уровня. Внутри одноуровневой архитектуры гибкая система адресации позволяет использовать короткие адреса в небольших системах и длинные в системах контроля крупных предприятий, офисных зданий и транспортных объединений.

  1. Надежность системы

Задача, решаемая системойПрименяемое решение.Надежная передача сообщений, контроль целостности

  • N-кратная передача сообщения без подтверждения.
  • Передача сообщений одноадресных, мультиадресных, циркулярных с получением подтверждения от каждого (а не любого) адресуемого узла.
  • Проверочная циклическая контрольная сумма.
  • Механизм запрос-ответ для подтверждения успеха приема.
  • Система аутентификации отправителя сообщений. Защита от сбоев
  • Избыточность за счет дублирования узлов, линий, сетей.
  • Кольцевые топология для сохранения связи при локализованном обрыве.Изоляция сбойных участков и восстановление.
  • Применение маршрутизаторов и кольцевой топологии
  • Автоматическая идентификация сбойного узла.
  • Дистанционное управление посредством удаленных команд процессом изоляции и отключения узлов.Таблица 1.1.
На первый взгляд кажется, что наличие механизма передачи сообщений без подтверждения приема отрицательно влияет на надежность системы, но на самом деле это не так. В случае если необходимо передать сообщение большому количеству устройств одновременно, их подтверждения получения вызовут приостановку передачи других сообщений, к тому же, многие узлы не имеют устройств обратной связи. Ожидание подтверждения может создавать состояния ожидания в системе. Конечно, никто не спорит, что тотальное применение этого механизма снижет общую надежность системы.

В случаях повышенных требований к надежности системы применяется механизм обязательного подтверждения. Функция подтверждения приема повышает надежность системы. Множественные подтверждения позволяют получить подтверждения от большого количества узлов. Однако, следует учитывать, что этот механизм предъявляет повышенные требования к протоколу и его реализации.

Аутентификация отправителя сообщений необходима для защиты от несанкцио