Образование и производство – 2013


МОДЕРНИЗАЦИЯ РЕГИОНАЛЬНОЙ СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ



страница7/17
Дата08.11.2016
Размер8.57 Mb.
Просмотров3539
Скачиваний0
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   17

МОДЕРНИЗАЦИЯ РЕГИОНАЛЬНОЙ СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ


Кочкина В. Ф., Шураков А. Л.

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина


Институт радиоэлектроники информационных систем, кафедра «Радиоэлектроника информационных систем»

ул. Мира, 32, г. Екатеринбург, 620002, Россия

тел. (343) 3759424, е- mail: KochkinaVF@mail.ru
Аннотация – В работе рассмотрены вопросы модернизации существующей сети и создание надёжной и полнофункциональной корпоративной сети, защищенного канала передачи информации необходимо в первую очередь, потому что информация сегодня стоит дорого, а крупной корпорации нужна тонкая настройка такой сети и обеспечение максимальной защищенности.

Современный этап развития отрасли характеризуется постоянным увеличением объемов информации получаемой и обрабатываемой внутри отдельных структурных подразделений предприятий ОАО «Газпром». Подобные увеличения объемов информации связаны в основном с решением задач оперативного управления различными производственными процессами, а также благодаря постоянному развитию программно- технических средств и применению новейших информационных технологий.

Основные информационные потоки циркулируют внутри структурных подразделений предприятий и обрабатываются различными автоматизированными функционально-ориентированными комплексами. К основным комплексам предприятий отрасли относятся АСУ ТП (автоматизированная система управления технологией производства) и АСУ ПХД (автоматизированная система управления производственно-хозяйственной деятельностью). В свою очередь каждая из этих систем может включать в себя еще несколько различных информационных подсистем и территориально распределенных компонентов. Согласно современным требованиям к программно-техническому обеспечению, основу систем АСУ составляют высокоскоростные локальные вычислительные сети (LAN), объединяющие ресурсы отдельных АРМ (автоматизированных рабочих мест), серверов приложений, файл-серверов и другого оборудования в пределах одного или нескольких близлежащих зданий. Учитывая географические масштабы охватываемой территории предприятием, естественно возникает задача создания территориально-распределенных информационных систем различного назначения (АСУ ТП, АСУ ПХД), объединяющая информационные ресурсы структурных подразделений предприятия. Подобные задачи, в отличие от средств построения локальных вычислительных сетей решаются средствами построения региональных сетей передачи данных (РСПД). Региональная сеть передачи данных Пелымского ЛПУМГ является транспортной сетью передачи данных, к основным функциям которой относится:

- транспортные функции (обеспечение взаимодействия территориально-разнесенных структурных подразделений Пелымского ЛПУМГ внутри управления и с другими филиалами ООО «Газпром трансгаз Югорск»);

- надежного и достоверного обмена оперативно-технологической, производственно-хозяйственной, планово-экономической и иными видами информации в рамках создаваемых АСУ ТП и АСУ ПХД Пелымского ЛПУМГ;

- обеспечение потребностей служб автоматики и телемеханики;

- обеспечение доступа абонентов сети Пелымского ЛПУМГ к ресурсам региональных сетей ООО «Газпром трансгаз Югорск» и других предприятий и объединений ОАО «Газпром»;

- обеспечение доступа абонентов сети к разнообразным информационным ресурсам: сеть Internet, сети общего пользования других операторов.

РСПД Пелыского ЛПУМГ должна обеспечивать быструю и гарантированную доставку различных видов информации между всеми абонентами сети, иметь высокую надежность, эффективную систему управления и безопасности, иметь возможность контроля каналов передачи данных и оптимизации различных параметров передачи, обеспечивать статистический учет состояния каналов ПД и информационного трафика.

РСПД Пелыского ЛПУМГ строится на основе узлов сети ПД, представляющих единый программно-технический комплекс совместно с соединяющими их каналами связи и имеющий в своем составе централизованную систему администрации (контроля и управления), централизованную систему обеспечения безопасности, программно- технические средства подключения локальных вычислительных сетей и абонентов к узлам сети передачи данных Пелыского ЛПУМГ. Региональная сеть ПД Пелыского ЛПУМГ является составной частью региональной сети ООО «Газпром трансгаз Югорск», а так же Единой ведомственной сети передачи данных ОАО «Газпром» (ЕВСПД). Это взаимодействие, осуществляется путем стыковки с оборудованием узла региональной сети, установленным в центральном офисе предприятия ООО «Газпром трансгаз Югорск».


Рассмотрев существующее оборудование связи, тип канала связи, возможность резервирования канала можно сформулировать технические требования к модернизированной сети.


Модернизированная РСПД Пелымского ЛПУМГ должна обеспечивать:

  • транспортные функции (обеспечение взаимодействия территориально-разнесенных структурных подразделений предприятия);

  • обмен оперативно-технологической, производственно-хозяйственной, планово-экономической и иными видами информации в рамках создаваемых АСУ ТП, АСУ ПХД, резервной телефонной связи IP-телефонии и др. сетей;

  • разделять сети структурных подразделений Пелымского ЛПУМГ, а так же не допускать объединение сетей различного назначения;

  • потребности служб автоматики и телемеханики;

  • доступ абонентов сети предприятия к ресурсам сети передачи данных верхнего уровня (СПД ВУ) ОАО «Газпром», к ресурсам региональных сетей других предприятий ОАО «Газпром».

РСПД Пелымского ЛПУМГ должна быть построена на основе региональных узлов сети передачи данных на каждой КС, представляющих единый программно-технический комплекс, совместно с соединяющими их каналами связи, централизованной системы администрирования (управления и мониторинга), программно-технических средств подключения локальных вычислительных сетей (ЛВС) и абонентов к региональным узлам сети передачи данных, централизованной системы обеспечения безопасности.

На межузловых участках в качестве транспортного протокола РСПД (протокола уровня 2 семиуровневой модели OSI) должен использоваться протокол Ethernet или Multichanel PPP. В качестве основного сетевого протокола (протокол уровня 3 семиуровневой модели OSI) должен использоваться стек протокола TCP/IP. Разделение РСПД на сети АСУ ТП, АСУ ПХД и др. выполнить на физическом уровне. Доступ к активному сетевому оборудованию должен осуществляться по защищенным протоколам удаленного доступа (SSH, HTTPS, SNMP v3, и т.п.). Доступ в сети АСУ ТП, АСУ ПХД должен ограничиваться и контролироваться межсетевыми экранами.

Режим работы РСПД – непрерывный, круглосуточный.

РСПД должна быть с системой резервирования. На РСПД случае отказа одного из узлов или канала передачи данных между узлами, автоматически перестраивать маршрутизацию трафика не более чем за 10 секунд. Физическое резервирование оборудования на УС построить по схеме 1+1. Структурированые кабельные сети и локально-вычислительные сети на базе ВОК должны быть построены по принципу кольца на физическом уровне, для обеспечения передачи информации по непрерывному циклу на каждой КС. Локально-вычислительная сеть в Пелымского ЛПУМГ должна обеспечить объем передаваемой информации, скорость, защиту АСУ ТП и АСУ ПХД до узла связи с выходом на РСПД ООО «Газпром трансгаз Югорск»

Применяемое оборудование, средства защиты и специальное оборудование должно быть согласовано с Пелымским ЛПУМГ.

Используемое оборудование и программное обеспечение на момент реализации проекта должно иметь технологический запас от морального устаревания не менее 5 лет.

В качестве оборудования передачи данных должны использоваться многофункциональные маршрутизаторы, имеющие расширяемую слотовую структуру, возможность работы с указанными выше основными протоколами.

Предусмотреть установку опорных коммутаторов ЛВС уровня 3 по модели OSI, предусмотреть организацию локально-вычислительных сетей, структурированных кабельных систем и систему IP-телефонии, с функцией передачи видеоизображения собеседника.

Опорные коммутаторы на узлах должны иметь достаточную производительность и количество портов подключения с учетом 30% резерва на дальнейшее развитие.

Оборудование передачи данных должно иметь поддержку современных мультимедийных и мультисервисных технологий, таких как IP – телефония, видео – приложения, WEB – технологии, позволяющих наиболее эффективно использовать ресурсы каналов связи.

РСПД должна строится с использованием иерархической, отказоустойчивой модели, позволяющей за счет выделения отдельных иерархических уровней (уровня доступа, уровня распределения и ядра сети) и резервируемых каналов связи иметь надежную и управляемую телекоммуникационную структуру. Для обеспечения контроля и управления трафиком предусмотреть в каждом филиале на узлах мультисервисной сети установку межсетевых экранов. Все активное сетевое оборудование передачи данных должно быть запитано от систем бесперебойного питания.

Предусмотреть возможность масштабируемости мультисервисной сети.

Для управления и мониторинга за активным сетевым оборудованием и источниками бесперебойного питания предусмотреть систему контроля и управления, установив на УС Пелымского ЛПУМГ. Система контроля и управления должна обеспечивать оперативное извещение обслуживающего персонала обо всех возникающих сбоях, как в самой РСПД, так и в обслуживаемых сетях. Предусмотреть рабочую станцию для терминального подключения к системе контроля и управления, а так же для выполнения функции локального контроля оборудования.

Активное сетевое оборудование РСПД должно располагаться в помещениях, в которых поддерживается необходимый для работы микроклимат, в случае невозможности расположения оборудования в требуемом помещении, применить оборудование в промышленном исполнении с расширенными климатическими характеристиками.

Активное сетевое оборудование РСПД должно иметь в своем составе не менее двух источников питания от постоянного напряжения -48 Вольт.

Магистральные линии связи, соединяющие все объекты РСПД, организовать с применением ВОЛС или радиорелейных линий, а так же с учетом резервных спутниковых каналов.

Внутриплощадочные линии связи, соединяющие объекты внутри промплощадки, организовать с применением ВОЛС или посредством радиорелейных линий при отсутствии возможности прокладки ВОЛС.

Все компоненты РСПД должны быть максимально унифицированы. Применяемое оборудование должно ограничиваться небольшим кругом известных фирм производителей, которые могут поставлять оборудование в ассортименте, достаточном для решения максимально большого круга технических проблем возникающих в процессе модернизации.

В качестве основы должна использоваться современная архитектура построения сетей с использованием технологий виртуализации на базе протокола MPLS или VRF Lite. В основе РСПД должен лежать высокоскоростной магистральный сегмент, выполненный с использованием производительных модульных маршрутизаторов с аппаратным резервированием ключевых модулей. Для объединения сетей АСУ ТП и АСУ ПХД в составе РСПД предусмотреть уровень распределения с использованием производительных модульных маршрутизаторов с возможностью установки сервисных модулей.

В сетевую инфраструктуру должны быть заложены механизмы дифференцированной обработки и хранения трафика на основе политик качества обслуживания: высокоприоритетный трафик АСУ ТП, голосовой трафик, видео и пр. В рамках системы управления предусмотреть средства построения и анализа топологии РСПД с указанием всех устройств активного сетевого оборудования и систем безопасности, включая экспертные системы комплексного анализа информационной защищённости РСПД и оперативного реагирования в случае возникновения угроз.

Пропускная способность магистральных каналов с использованием волоконно-оптических линий связи должна быть не менее 1Гбит/сек. Также предусмотреть использование существующих или модернизацию радио-релейных линий связи для организации мультилинковых РРР каналов емкостью до 25 Мбит/с.

Таким образом, модернизированная корпоративная сетьэто сеть, главным назначением которой является поддержание работы конкретного предприятия, владеющего данной сетью. Пользователями корпоративной сети являются только сотрудники данного предприятия. Сети масштаба предприятия объединяют большое количество компьютеров на всех территориях отдельного предприятия.



ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕНДА ПОЗИЦИИ ТЕЛЕЖКИ НА СТЕНДЕ С ПОДВИЖНЫМ МАЯТНИКОМ
Д.В. Мисюров, Д.В. Чебыкин, Е.Э. Страшинин
Статья посвящена анализу явления смещения (тренда) координаты тележки при проведении эксперимента для идентификации параметров стенда с подвижным маятником. В статье описан поиск и исследование параметров, оказывающих влияние на величину тренда, с помощью соответствующей стенду математической модели с привлечением возможностей среды Matlab. Результатом исследования является коррекция постановки указанного эксперимента, которая позволит уменьшить тренд.

Стенд [1] представляет собой подвижную тележку с закрепленным на ней сдвоенным маятником, (рис. 1). Маятник может свободно вращаться в вертикальной плоскости с неограниченным диапазоном угла вращения. Тележка передвигается по рельсу и приводится в движение двигателем постоянного тока посредством передачи силы через шкив с ременной передачей.



c:\users\данила\desktop\1.jpg

Рис. 1. Стенд с подвижным маятником


Для корректной разработки алгоритмов управления необходимо провести идентификацию параметров модели. Идентификация – это нахождение оценки параметров математической модели объекта по результатам обработки данных, полученных с помощью специально организованного эксперимента. Суть эксперимента заключается в том, что на вход исследуемого объекта подается сигнал, организованный таким образом, чтобы «возбудить» все существенные особенности динамики и статики объекта. Реакция объекта на этот сигнал, а так же сам входной сигнал сохраняются в рабочую память MATLAB с определенным интервалом дискретизации Т0.

При проведении эксперимента была получена зависимость позиции тележки от времени, которая представлена на рис. 2. Из него видно, что позиция тележки имеет тренд. Тренд – это отрезок числового ряда, на котором разница начальных и конечных значений ряда существенно больше колебаний значений внутри отрезка. Такой тренд существенно осложняет последующую процедуру идентификации.


Рис. 2. Зависимость позиции тележки с зафиксированным маятником от времени, полученная при проведении эксперимента


Для исследования причин возникновения обнаруженного тренда уменьшим размерность вектора состояния путем исключения координат, не влияющих на тренд. К таким координатам относим угол отклонения маятника от нулевого положения и угловую скорость маятника, что было подтверждено экспериментально. Построим упрощенную модель стенда в пакете Matlab (рис. 3). На рисунке фигурируют следующие параметры:

Kt = 0.052 Нм/А, Вс/рад – конструктивный параметр двигателя;

Ra = 2.5 Ом – активное сопротивление обмотки якоря двигателя;

Rwheel = 0.025 м – радиус шкива, насаженного на вал двигателя.


Рис. 3. Модель стенда для исследования тренда


Момент сухого трения моделируется как и далее вычитается из электромагнитного момента M_em. Здесь, и далее –


Рис. 6. Процессы при



Рис. 7. Процессы при
коэффициент сухого трения имеет величину .

Проведённый анализ показал, что наиболее сильное проявление тренда возникает в тех случаях, когда формируется двухчастотный сигнал



при (рис. 6) и (рис. 7). Далее будем рассматривать процессы при .

Линейный тренд координаты тележки Xcart вызван, очевидно, постоянной составляющей на входе последнего интегратора в схеме рис. 3, то есть постоянной составляющей в скорости тележки Vcart. Так как Xcart достигает величины -2.3 м за 100 с, то Так как во входном сигнале постоянная составляющая отсутствует, то в координате M_em должна присутствовать постоянная составляющая величиной

Для того, чтобы постоянная составляющая F_din на входе первого интегратора была равна нулю (иначе бы модуль скорости тележки непрерывно возрастал), то возникает требование к постоянной составляющей момента трения:

.

Рис. 8. Процессы при


Это подтверждает рис. 8, на котором приведены процессы, пропущенные через фильтр с передаточной функцией

где .

Начальная часть приведенных графиков – это переходные процессы фильтров, и только при t>60 c мы можем оценивать постоянные составляющие моментов и скорости.

Чтобы понять причину появления постоянной составляющей , проведём расчёт процессов в системе без учёта сухого трения, однако само трение будем рассчитывать в соответствии с его математической моделью.




0.55

0.7

Рис. 9. Процессы при неподключённом трении




Рис.10. Усреднённые значения скорости и моментов
Из анализа рис. 9 видно, что, хотя постоянная составляющая в сигнале скорости тележки отсутствует, на оси абсцисс кривая отсекает неравные интервалы. Именно поэтому функция имеет ненулевую постоянную составляющую. На рис. 10 приведены пропущенные через усредняющие фильтры скорость и моменты. Как и на рис. 8, можно считать, что при t>60 приведённые кривые представляют собой постоянные составляющие соответствующих сигналов. После приведённых рассуждений становятся понятными процессы в системе с учётом сухого трения, приведённые на рис. 11, и причины возникновения тренда в координате тележки.

Рис. 11. Процессы при подключенном трении


Создаётся впечатление сложности аналитического прогнозирования мер по недопущению этого тренда в реальном эксперименте. Частично это действительно так. При постановке эксперимента с неуправляемым объектом следует подбирать частоты и фазовые соотношения тестирующих сигналов, при которых тренд тележки минимален или полностью отсутствует. Многие трудности работы с рассматриваемым объектом при отсутствии системы управления вызываются тем, что этот объект является нейтральным по координате тележки. Особых трудностей при синтезе управления таким объектом не просматривается. В статье рассмотрена проблема возникновения тренда при проведении эксперимента для идентификации параметров стенда с подвижным маятником. Наличие тренда вызывает осложнение при идентификации системы, поскольку не удается подобрать такие значения параметров, при которых поведение модели было бы достаточно близко поведению реальной системы. В результате исследования обозначенной проблемы установлена причина возникновения тренда: неравенство интервалов оси абсцисс, отсекаемых кривой многочастотного сигнала с нулевой постоянной составляющей, и, как следствие, – появление ненулевой постоянной составляющей функции Стоит отметить, что величина постоянной составляющей электромагнитного момента имеет очень малое значение по сравнению с самим значением момента. Для обнуления или минимизации тренда достаточно при проведении указанного эксперимента изменить параметры гармонических сигналов, формирующих тестовые входные сигналы – их частоты и фазы.
Литература

Digital Pendulum. Control Experiments. 33-936S Manual: 33-936S Ed01 122006 Feedback Part No. 1160-33936S. Feedback Instruments Ltd., Park Road, Crowborough, East Sussex, TN6 2QR, UK E-mail: feedback@fbk.co.uk Website: www.fbk.com

Авторы:

Мисюров Дмитрий Вячеславович,



Чебыкин Даниил Васильевич – студенты группы Р-490101, УрФУ, ИРИТ-РТФ,

Страшинин Евгений Эрастович, к.т.н., профессор кафедры «Автоматика» – УрФУ, ИРИТ-РТФ




Каталог: files
files -> Основная часть 1 История создания школы
files -> Методические рекомендации по проведению Дня Знаний, посвященного Году кино в РФ
files -> Подросток и компьютерные игры
files -> Программа духовно-нравственного развития и воспитания обучающихся на уровне среднего общего образования
files -> Правила закаливания… Выпуск №1. Чтоб улыбка сияла. Мама первый стоматолог
files -> О существовании значения игры преследования
files -> Учебное пособие по нейрохирургии. Часть I. Краткая история нейрохирургии. Черепно-мозговая травма санкт-Петербург 2015


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   17


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал