УДК 620.92

Вероятностный метод контроля для восстановления систем массового обслуживания (СМО)

с шинной организацией обмена данных.

А. А. Шабронов

shabronov@ngs.ru

Приведено описание вероятностного метода контроля для восстановления систем массового обслуживания (СМО) с шинной организацией обмена данных. Приведено описание схемы подключения компьютера к шине CAN для измерения качества работы системы СМО. Это позволяет уменьшить затраты на эксплуатацию, поиск неисправности, время восстановления и увеличивает ремонтопригодность СМО.

Ключевые слова: CAN-шина, сигнатура, гистограмма, протокол обмена RS232, RS485.

1. Исходные сигналы в последовательности обмена данных типа «шина», для систем массового обслуживания.

На рисунке 1, представлена модель СМО по CAN-шине.

Сервер Ws обслуживает станции Si, где i=1..k. – количество станций обслуживания.

Рассмотрим организацию обмена по шине данных:

Станция формирует запрос на передачу данных. В этой последовательности обязательно присутствует идентификационная информация. Она зависит от вида протокола, типа канала данных и т.д. Это может быть и один байт и последовательность байтов. Обязательно должна быть уникальная последовательность при первом обращении, и таким образом, сервер определяет с какой станцией ему дальше работать. На рисунке 2 представлена последовательность обмена.

Исходной информацией для анализа работы СМО выбираем уникальную последовательность кодов передаваемых данных. За контролируемый период работы СМО будет передано количество в Кn(Si).

Число передаваемых уникальных последовательностей Кn(Si) зависит от работоспособности, состояния станций, алгоритма работы и от множества других факторов влияющих на СМО. Это случайная величина, которую отобразим в виде гистограммы, представленной на рисунке 3.

Данные гистограммы характеризуют СМО за контролируемый промежуток времени.

2. Анализ гистограммы уникальных последовательностей кодов СМО.

Вариант равномерного распределения, показан на рисунке 4.

Число измерений увеличивается и соответственно увеличивается значение в гистограмме. При равномерной загрузке СМО и работе всех станций, общий график огибающей гистограммы представляет собой случайным образом расположенную кривую линию. Варианты неравномерной, с «горбом на разных участках», работы станций, показаны на рисунке 5.

Очевидно, что увеличение определенных отсчетов гистограммы, отображает и увеличение количества обслуживания этих станций.

Если определить пороги гистограммы, за которые СМО не может выходить в нормальной работе, то таким образом можно определять ее работоспособность. Например, если обязательно должно быть, хотя одно значение за период наблюдения. Или разница между рядом расположенными участками не должна превышать определенного значения. На рисунке 6 показан вариант таких событий на гистограмме.

3. Схема адаптера CAN-интерфейса приема уникальных кодов.

Требуется только принимать сигналы шины данных, не влиять на взаимодействие станции с сервером, и иметь гальваническую развязку. Блочная схема представлена на рисунке 7.

Назначение блоков:

· Схема сопряжения для приема информации, выполняет только роль приемника, и не влияет на передаваемые сигналы по CAN-шине.

· Схема гальванической развязки - это быстродействующая оптопара.

· Схема сопряжения развязки с адаптером, формирует два противофазных сигнала из однофазного входного сигнала;

· Адаптер USB-RS-485 – это стандартный преобразователь. Выпускаются в широком ассортименте, достаточном количестве и доступные в цене. На рисунке 8 внешний вид подобных адаптеров.

Схема адаптера CAN-интерфейса с оптической развязкой для приема информации до 500 кбит в секунду по CAN-шине и передачи ее в адаптер USB-RS-485 представлена на рисунке 9.

Назначение элементов схемы:

· Сопротивления R1..3 ограничительные. Образуют делитель напряжения. Напряжение на R2 поступает на операционный усилитель. Входное сопротивление операционного усилителя на порядок больше. Таким образом, общее нагрузочное сопротивление на CAN-шину более 2ком, что не нагружает и не влияет на ее работоспособность.

· Если напряжение на входе положительное D+=U+ и D-=U-, то на выходе вывода 6, отрицательное напряжение. Операционный усилитель включен с инвертированием полярности входного напряжения. Оптическая развязка на 6N135 выключена. Фаза сигнала поменялась на 180 градусов. Повторный поворот фазы выполняет оптопорт.

· Если на R2 отрицательное напряжение D+=U- и D-=U+, то на выходе вывода 6, положительное напряжение и 6N135 включена.

· Выход 6N135 подключается к приему информации D+. Инвертирующий каскад на транзисторе кт315 преобразует сигнал и передает его на D-. Резисторы R6, R7 определяют режим работы транзистора, а светодиод ал103б – индикатор передачи данных и контроля питающего напряжения.

Приведенная схема и метод реализован на промышленном объекте в г. Новосибирске в 2015г [Л4] Это позволило снять проблемы при эксплуатации и убрать конфликты между специалистами ИТ -информационных технологий и КИПиА – инженерами приборов и автоматики. Специалисты по «железу» и специалисты по «программам» нашли общий язык.

Литература

1. Системы СМО: http://ermak.cs.nstu.ru/mmsa/glava5/glava5.htm

2. Интерфейс rs-485: http://www.bookasutp.ru/Chapter2_3.aspx

3. Интерфейс CAN http://www.micromax.ru/solution/theory-practice/articles/2160/

4. Программа объекта http://www.shabronov.narod.ru/doc_shabronov/kmk_tester_imitator_v5/

5. Авторский адрес статьи: http://90.189.213.191:4422/temp/model_posh_v1/model_posh_v1.doc

Дата документа: 27 января 2016 года, г. Новосибирск

Автор Шабронов Андрей Анатольевич, аспирант кафедры ТЭ СибГУТИ ,

ред2. 2017-11-9 тема переведена на сервер автора.

тел. +7-913-905-8839, e-mail: shabronov@ngs.ru сайт автора: http://90.189.213.191:4422/