Управление информационным каналом с использованием арбитража

Стремительная компьютеризация современного общества и интеграция производства, а также возрастающая сложность самих объектов управления диктуют жесткие требования к характеристикам распределенных систем управления технологическими объектами (РСУ ТО). При этом необходимо учитывать, что эффективность работы РСУ ТО во многом определяется функциональными возможностями коммуникационного уровня (КУ) ИВС, которые должны адекватно отражать структурные особенности СУ и специфику управляемого объекта.

Одной из важнейших особенностей рассматриваемых РСУ является однородность входящих в их состав ТО, которые характеризуются равной потребностью в обмене информацией с другими объектами и требуют адекватной ответной реакции со стороны управляющей системы. Эта потребность обусловливает задачу равноправного распределения пропускной способности ИВС между всеми подключенными абонентами. Поставленная задача наиболее ярко выражена на уровне оперативного управления участком производства изделий электромеханики или электроники с характерными параллельными и параллельно-последовательными связями между отдельными ТО и их группами. Равноправное обслуживание абонентов выравнивает загрузку магистрали и обеспечивает резерв повышения производительности ИВС.

Проведем анализ существующих технических средств связи, удовлетворяющих требованиям со стороны РСУ. Известно, что высокой производительностью обменов и малыми аппаратными затратами характеризуются магистральные интерфейсы, а обеспечение равноправного доступа источников к ресурсам сети зависит от способа селекции или арбитража информационного канала. Возможные способы селекции магистральных интерфейсов централизованной структуры представлены на рис. 3.3. Реализация временной селекции магистрали на основе генератора временных интервалов контроллера (см. рис. 3.3, а) не обеспечивает нормального функционирования дисциплины "первым пришел - первым обслужен".

Рис. 3.3. Варианты структур селекции: а - реализация временной селекции; б - пример пространственной селекции; в - схема последовательной селекции; г - селекция по выделенным линиям; д - схема параллельной селекции с шифратором; КМ - контроллер магистрали ; ИС - интерфейс связи абонента с магистральным интерфейсом

Пример пространственной селекции на основе последовательного адресного сканирования источников запроса показан на рис. 3.3, б. Данный способ нашел широкое применение в интерфейсе c байтовой магистралью типа HP-IB по стандарту IEC 625-1. Основным достоинством этого способа селекции является гибкость в реализации дисциплин обслуживания. Главный его недостаток - низкое быстродействие.

Схема последовательной (цепочечной) селекции (см. рис. 3.3, в) широко распространена в интерфейсах как наиболее простая и достаточно быстродействующая. Поиск источника начинается по сигналу "Запрос". Идентификация наиболее приоритетного устройства выполняется сигналом "Подтверждение", который последовательно проходит через все устройства. В данном случае приоритетным будет устройство, наиболее близко расположенное к контроллеру. При поступлении сигнала "Подтверждение" в источник запроса дальнейшее его прохождение блокируется и устройством выставляется сигнал "Занято".

Аналогично цепочечной схеме функционирует и схема селекции по выделенным линиям (см. рис. 3.3, г). Отличие ее от предыдущей заключается в том, что общие линии "Запрос" и "Подтверждение" заменяются системой радиальных линий. Данный способ характеризуется гибкостью обслуживания, поскольку контроллер с помощью масок может установить произвольный приоритет и порядок опроса. Однако это достигается за счет существенного увеличения числа линий и усложнения схемотехнического оборудования.

Схема параллельной селекции (см. рис. 3.3, д) отличается от предыдущей тем, что арбитраж сети осуществляется приоритетным шифратором, выдающим соответствующий сигнал "Подтверждение.i".