1 Развитие аналоговых, цифровых и инфраструктурных подсистем гурт




Название1 Развитие аналоговых, цифровых и инфраструктурных подсистем гурт
Дата публикации24.09.2013
Размер97.7 Kb.
ТипДокументы
uchebilka.ru > Информатика > Документы
1.5. Развитие аналоговых, цифровых и инфраструктурных подсистем ГУРТ.
Разработка и изготовление обновленной системы управления и обратной связи радиотелескопа “ГУРТ” с возможностью раздельного управления обеими поляризациями каждой секции с помощью Ethernet-модулей.

Предлагаемая система управления должна выполнять для каждой секции радиотелескопа следующие задачи:

1. управление аппаратурой находящейся в шкафах антенных секций (кластеров):

- включение/выключение сетевого напряжения для всей аппаратуры секции;

- выдача 20-тиразрядного кода управления для 12-ти фазовращателей;

-выдача кода даты и времени для микроконтроллера ;

-включение/выключение освещения (подсветки) (в будущем);

-включение/выключение вентилятора / нагревателя (в будущем);

2. дистанционное тестирование аппаратуры находящейся в шкафах антенных секций - выдача 2-хразрядногокода для управления схемой проверки антенных усилителей

cекции;

3. контроль правильности работы управляемой аппаратуры и создание файлов отчета о

работе аппаратуры каждой секции:

- чтение кода управления, дошедшего до фазовращателей для контроля;

- чтение параметров тока потребления фазовращателями (4 канала) для контроля

работы фазовращателей;

4. контроль важных параметров аппаратуры, находящейся в шкафах антенных секций:

-чтение параметров блока питания ( фазовращателя и усилителей ) - 3 напряжения

питания и 2 напряжения стабилизаторов контроллера секции ;

-чтение параметров датчиков температуры (2 канала) и влажности (1);

5. контроль охранных датчиков:

- датчика открытия двери (2 канала);

- датчика движения;

-подключение видеокамеры (в будущем);

6. автономная запись и хранение файлов отчета о работе аппаратуры каждой секции,

содержащих регулярные записи параметров блока питания - 3 напряжения питания

и параметров датчиков температуры (2 канала) , влажности и соответствующие им

коды даты и времени.

Вышеперечисленные 6 пунктов требуют установки микроконтроллера секции для выполнения этих функций.

7. Программное обеспечение (ПО).

ПО микроконтроллера и ПО на компьютере(компьютерах) управления.
В ПО микроконтроллера секции необходимо заложить поддержку контроллерами следующих возможностей:

- одновременной работы с контроллером секции нескольких программ , например

перечисленных ниже программы управления , программы сбора файлов отчета

и программы “Охрана и управление ресурсами”;

- одновременного выставления кодов ( полученных заранее ) микроконтроллерами для

своих фазовращателей по единой “широковещательной” команде.
Для ПО компьютера ( компьютеров ) управления следующие требования:

- возможность создания ПО для работы на компьютерах с операционными cистемами (ОС) Windows XP , Windows 7 , Windows 8 , Ubuntu и другими Linux- подобными ОС.

- возможность одновременной работы программ запущенных на компьютерах с разными ОС.

Пакет ПО компьютере(компьютерах) управления должен включать в себя:

- программу управления и контроля (основная программа).

- программу тестирования аппаратуры секции, как одной так и указанного набора секций

- программу тестирования аппаратуры системы управления. От сегментов до полной

конфигурации.

-программа сбора файлов отчета и преобразования для удобного представления -

визуализации содержимого файлов.

-программа “Охрана и управление ресурсами ” –анализ охранных датчиков , визуализация

их состояния, формирование сигнала тревоги. В перспективе подключение и управление

видеокамерами наблюдения при возникновении внештатной ситуации . Управление

ресурсами – управление статусом секции (отключена, в ремонте, рабочая неиспользуе-

мая , рабочая используемая программой ).
Особенности радиотелескопа которые необходимо учитывать при проектировании системы управления:

-аппаратура располагается на большой территории – на расстоянии до 1 км вокруг здания УТР-2;

-количество секций будет расти. Т.е. необходимо заложить безпроблемную масштабируемость системы управления;

-все секции должны получить свои коды управления фазовращателями одновременно;

-контроль и тестирование аппаратуры управления и аппаратуры антенных секций необходимо автоматизировать и сделать максимально быстрым и визуально наглядным;

-необходимо заложить возможность модернизации заменой элементов ситемы.
Предлагается решение системы управления в виде одноранговой сети Ethernet с сервером. Внутри сети находятся компьютеры управления с Ethernet картами для подключения к сети , контроллеры секций с Ethernet портами, Ethernet коммутаторы.



Рис.1. Блок-схема подсети “ГУРТ” в радиусе до 100 метров.
См. Рис.1. Это перечень аппаратуры для организации сети Ethernet , которую можно развернуть в радиусе 100 метров от сервера и компьютеров управления. Соединения производятся стандартными Ethernet кабелями категории 5е. Для организации сети с подключением контроллеров секций удаленных на расстояние до 300 метров предлагается дополнительно использовать стандартную аппаратуру – WiFi Ethernet Routers, которые работают в не требующем разрешения на использование диапазон частот 2.402-2.487 ГГц. Для организации сети с подключением контроллеров секций , удаленных на расстояние до 1000 метров, предлагается использовать стандартную аппаратуру – WiFi Ethernet Router c направленными антеннами . Несколькими роутерами с направленными антеннами можно обеспечить работу в нужных секторах. Также можно использовать дополнительный Роутер в режиме ретранслятора, расположив его между узловым роутером и удаленными контроллерами секций . На стороне секций предполагается ставить один WiFi Ethernet Router на 1-4 секции. Роутер имеет 4 Ethernet разьема, к которым можно подключить стандартными Ethernet кабелями 4 контроллера секций. См. Рис.2.



Рис.2. Блок-схема подсети “ГУРТ” на Ethernet роутерах.
В будущем можно будет использовать вместе или вместо радиоканалов WiFi оптоволоконный кабель и медиаконверторы с Ethernet портами. Цены на оптоволоконный кабель и медиаконверторы активно снижаются.

Сервер.

Компьютер с двумя Ethernet картами и установленной бесплатной ОС IDECO. Через одну он подключается к внутренней подсети управления, через другую – к Ethernet сети пункта UTR-2. Организует работу внутренней подсети с раздачей статических IP (Internet Protocol) адресов для управляющих компьютеров , для контроллеров секций и , если потребуется, для роутеров. Обеспечивает защиту от вирусов и Интернет-атак. Позволяет получить доступ извне (по паролям) подсети к управляющим компьютерам для запуска на них программ из разработанного ПО. Сервер всегда находится в рабочем состоянии и поэтому на нем можно запускать программы из ПО, например программу “Охрана и управление ресурсами ” и программу сбора файлов отчета.
Компьютеры управления.

Компьютер с предустановленной ОС (Windows или Linux- подобной) и комплектом ПО и программой удаленного доступа, для запуска программ на Компьютере управления удаленно – с компьютера находящегося вне сети управления “ГУРТ”. В этом случае управление может быть организовано с компьютера находящегося в Ethernet сети пункта UTR-2 или с любого компьютера, подключенного к Internet.
WiFi Ethernet Routers

Предполагается использовать роутеры фирмы TP-LINK: TL-WR743ND и TL-WR543G.



Рис.3. Роутер TP-LINK TL-WR743ND.
Они отличаются повышенной дальностью работы – до 300 метров при использовании входящих в комплект поставки ненаправленных антенн. При использовании направленных антенн фирмы TP-LINK: TL-ANT 2409A и TL-ANT2412 дальность работы можно довести до 1 километра.
Контроллер секции.


Рис.4. Прототип контроллера секции.
Контроллер секции ( модуль Ethernet), состоит из:

- Ethernet платы;

- платы периферии;

- блока питания .
Ethernet плата .

См. Рис.5. Ethernet плата построена на базе микроконтроллера PIC18F67J60.

Рис.5. Ethernet плата на базе микроконтроллера PIC18F67J60.

Его особенностью является наличие встроенной схемы Ethernet интерфейса с MAC адресом (неповторяющимся , занесенным при производстве). Предполагается для разработки прошивки микроконтроллера PIC18F67J60 использовать бесплатное ПО – TCP/IP Ethernet Stack , встраиваемый в микроконтроллер с нашими доработками под наши задачи. Разработка ведется в бесплатной среде разработчика MPLAB IDE и компиляторе C18 от фирмы MICROCHIP.

Ethernet плата содержит:

- микроконтроллер PIC18F67J60

- стабилизатор 3.3 вольта

- разьем Ethernet со встроенным трансформатором и двумя индикаторами.

-разьем MICROSD с картой MICROSD емкостью до 2 ГВ.

-разьемы для установки на Плату периферии.

Плата периферии.


Рис.6. Плата периферии.
Плата периферии содержит:

- стабилизатор +5 вольт , +3.3 вольта.

-микросхема RTC (часы реального времени) с последовательным интерфейсом и с

батарейкой +3 вольта.

- входной 32-разрядный сдвиговый регистр с последовательным интерфейсом

- выходной 32-разрядный сдвиговый регистр с последовательным интерфейсом

-преобразователь уровней логических сигналов TTL 3.3 – 5.0 и 5.0- 3.3 вольт.

-датчик температуры с последовательным интерфейсом

-датчик влажности с последовательным интерфейсом

-реле управления питанием 220 Вольт аппаратуры секции

-разьем питания 7-9 вольт.

-разьемы для подключения охранных датчиков

-разьем для схемы проверки антенных усилителей секции

-разьем с датчиков тока и напряжений блока питания секции

-разьем датчика температуры в шкафe секции

-разьем подключения фазовращателей секции.

-разьем управления магнитным пускателем питания 220 Вольт аппаратуры секции с датчиком срабатывания.

-разьем управления дополнительными устройствами(в будущем).
Блок питания.

Внешний трансформаторный 7-9 вольт, ток 1А.
Ethernet плата.

В сети управления Ethernet плата работает по протоколам TCP и UDP под управлением компьютеров управления и сервера. Для управления фазовращателями (20-тиразрядный код ), реле управления питанием 220 Вольт (1 разряд), схема проверки антенных усилителей секции (2 разряда), микросхема RTC (часы реального времени) и др. плата получает пакеты данных для управления периферийными устройствами и формирует сигналы на плату периферии. Большую часть времени микроконтроллер cобирает данные с датчиков и готовит пакеты данных для быстрого формирования ответных пакетов на запросы от компьютеров управления для разных задач. Для программы “Охрана и управление ресурсами ” пакеты содержат данные о состоянии охранных датчиков . Датчики опрашиваются микроконтроллером раз в секунду и данные заносятся пакет, который считывается компьютером управления раз в 10-15 секунд – за это время считываются пакеты со всех секций.
Для программы управления и контроля важным является подтверждение правильности дошедших до периферии данных. Поэтому спустя небольшое время после передачи пакета данных управления Компьютер управления посылает запрос на получение этой информации. Микроконтроллер опрашивает на Плате периферии входной 32 разрядный сдвиговый регистр (дошедший 20-тиразрядный кода управления для 12-ти фазовращателей), данные с датчиков тока в цепях питания фазовращателей (4 шт.) и напряжений блока питания секции , а также стабилизатора +5 вольт , +3.3 вольта платы периферии. Результатом работы программы в том числе будет и файл отчета, cодержащий переданные и принятые данные по всем секциям и заключение о правильности/неправильности работы , а для напряжений и токов – не выходят ли они за допустимые границы. Так же значения токов потребления для 4-х групп фазовращателей увязываются с кодами управления для них.
Для Программы сбора файлов отчета контроллеры секций каждый час опрашивают : - датчики температуры

- датчик влажности

- значения напряжений блока питания секции и стабилизаторов платы Ethernet. Контроллер каждой секции формирует файл и записывает его на MICROSD карту. В файле присутствует информация о IP адресе секции ,коде даты, коде времени в который проводился опрос датчиков и сами данные с датчиков. Файлы на карте MICROSD хранятся до тех пор пока карта не будет заполнена полностью. Карты MICROSD емкостью 2 ГБайта хватит на 10 лет автономной работы. Одиночные файлы можно считывать во время работы других программ с контроллером секции. Считывание большого количества файлов с карты может создать временную загруженность сети, чего необходимо избегать для обеспечения правильной работы основной программы - программы управления и контроля. Поэтому чтение карт MICROSD контроллеров секций лучше проводить в иное время.
Программа тестирования аппаратуры секции, как одной так и указанного набора секций и программа тестирования аппаратуры системы управления. Предназначены для полной проверки работоспособности аппаратуры управления и аппаратуры секции(й). Работают с секциями, не задействованными программой или программами управления и контроля.
Достоинствами системы на основе Ethernet сети являются :

- возможность изменения конфигурации системы по мере роста количества секций антенны без значительных финансовых затрат на коммуникации и ПО ;

- устойчивость к неисправностям элементов системы – например при поломке одного компьютера управления нужную программу можно запустить на любом из компьютеров подсети или на сервере подсети ; неисправность аппаратуры секции найдет свое отражение в данных файла отчета, что будет учтено далее при обработке;

- возможность одновременной работы нескольких программ –например одна или несколько программ управления и контроля (каждая со своим набором исправных секций и набором радиоисточников), программа тестирования аппаратуры секции и программа тестирования аппаратуры системы управления с секциями, которые ремонтируются или проверяются , программа “Охрана и управление ресурсами ” и программа сбора файлов отчета работает со всеми секциями .

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

1 Развитие аналоговых, цифровых и инфраструктурных подсистем гурт iconПрограмма для выявления следов цифровой обработки аналоговых и цифровых...
Фоноскопической экспертизы, предназначенное для выявления следов цифровой обработки аналоговых и цифровых фонограмм при проверке...

1 Развитие аналоговых, цифровых и инфраструктурных подсистем гурт iconИсследование дискретного представления аналоговых сигналов и их восстановление...
В связи с интенсивным развитием цифровых методов передачи, приема и обработки аналоговых сигналов s(t) возникает необходимость их...

1 Развитие аналоговых, цифровых и инфраструктурных подсистем гурт iconФото Найменування Характеристика Гурт Дрібни й гурт p 90 / 30 / 24 h Вес

1 Развитие аналоговых, цифровых и инфраструктурных подсистем гурт iconПрименение аппарата нейронных сетей системы matlab для аппроксимации...
Именения нейронных сетей – обработка аналоговых и цифровых сигналов, синтез и идентификация цифровых систем. Нейронные сети являются...

1 Развитие аналоговых, цифровых и инфраструктурных подсистем гурт iconПрограмма Electronics Workbench (ewв), предназначена для схемотехнического...
Часто физическое моделирование просто невозможно из-за чрезвычайной сложности устройства. В этом случае прибегают к математическому...

1 Развитие аналоговых, цифровых и инфраструктурных подсистем гурт iconРеферат по «периферийным устройствам» «цифровая фотокамера, основные параметры и характеристики»
Так как цифровая фотография явление молодое и не предполагает полный отказ от традиционных методов в данном реферате приведены примеры...

1 Развитие аналоговых, цифровых и инфраструктурных подсистем гурт iconСхемотехника аналоговых электронных устройств
Схемотехника аналоговых электронных устройств: Учебное пособие. ѓ{ Томск: Томский государственный университет систем управления и...

1 Развитие аналоговых, цифровых и инфраструктурных подсистем гурт iconСхемотехника аналоговых электронных устройств
Схемотехника аналоговых электронных устройств: Учебное пособие. ѓ{ Томск: Томский государственный университет систем управления и...

1 Развитие аналоговых, цифровых и инфраструктурных подсистем гурт iconСемейство коммуникационных серверов si2000 функционально делится...
Узел доступа an предназначен для подключения аналоговых, цифровых и ip-абонентов, а также различных устройств через интерфейс isdn...

1 Развитие аналоговых, цифровых и инфраструктурных подсистем гурт iconПостулат совместимости
Для успешной работы двухуровневой системы существенно, чтобы цели (задачи) ее подсистем были согласованы между собой. На необходимость...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<