WO2006022569A1 - Dispositif de commande d'un systeme d'objets par le biais d'une ligne de transport d'energie, et adaptateur associe - Google Patents

Dispositif de commande d'un systeme d'objets par le biais d'une ligne de transport d'energie, et adaptateur associe Download PDF

Info

Publication number
WO2006022569A1
WO2006022569A1 PCT/RU2004/000323 RU2004000323W WO2006022569A1 WO 2006022569 A1 WO2006022569 A1 WO 2006022569A1 RU 2004000323 W RU2004000323 W RU 2004000323W WO 2006022569 A1 WO2006022569 A1 WO 2006022569A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
input
output
unit
synchronizer
objects
Prior art date
Application number
PCT/RU2004/000323
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Valery Evgenyevich Anisimov
Sergey Petrovich Averyanov
Igor Evgenyevich Ablaev
Andrey Valentinovich Shtikov
Original Assignee
Obshchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennostiuy 'promishlennaya Gruppa ' Finprom - Resurs'
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Obshchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennostiuy 'promishlennaya Gruppa ' Finprom - Resurs' filed Critical Obshchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennostiuy 'promishlennaya Gruppa ' Finprom - Resurs'
Priority to DE202004021786U priority Critical patent/DE202004021786U1/de
Priority to PCT/RU2004/000323 priority patent/WO2006022569A1/ru
Priority to EP04775261A priority patent/EP1688809A4/de
Publication of WO2006022569A1 publication Critical patent/WO2006022569A1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/2803—Home automation networks
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0421—Multiprocessor system
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25042—Clock derived from power supply
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25049—Master processor gives timing information to slaves
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25126—Synchronize communication based on internal clock of microprocessor
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25132—Superposition data signals on power lines for actuators
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25472—Synchronise controllers, sensors, measurement with data bus
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B2203/00—Indexing scheme relating to line transmission systems
    • H04B2203/54—Aspects of powerline communications not already covered by H04B3/54 and its subgroups
    • H04B2203/5429—Applications for powerline communications
    • H04B2203/5458—Monitor sensor; Alarm systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/2803—Home automation networks
    • H04L2012/284—Home automation networks characterised by the type of medium used
    • H04L2012/2843—Mains power line
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the invention relates to telecommunications, radio engineering and computer engineering. It is applicable for controlling a system of facilities with autonomous power supply, for example, a motor vehicle.
  • Devices are also known (RU 2138120, 09/20/1999; DE 19621384, 11.28.1996; DE 19838469, 02.03.2000; RU 2178952, 01/27/2002; EP 0754990, 01/22/1997) using a different communication principle to implement control of a large number of objects - the so-called channel. Instead of an extensive network, they use a limited number of communication channels with serial transmission of information.
  • the implementation of the channel method of communication of the regulators, sensors and actuators of the object while maintaining the principle of independent control of objects makes it necessary to use high transmission speeds of control information over the communication channel. This is due to the requirement to provide a small step of temporary quantization of information in order to maintain the quality of regulation.
  • the closest analogue (prototype) of the claimed device is a distributed process control system (WO 03/019303, 03/06/2003).
  • the system contains managed objects that are elements of a certain system (“distributed object”);
  • Replacement sheet objects that are elements of a certain system (“distributed object”); adapters (controllers) - devices, each of which programmatically controls processes in one of the system objects; “Master” - a device that provides control over the process of exchanging information between adapters.
  • Objects are interconnected by a communication channel through adapters.
  • Each adapter contains a communication interface (combining the functions of a receiver and a transmitter) and a step controller.
  • the latter performs the functions of: scanning the received information in accordance with the process number in the object, processing information from the object, transmitting it at the end of processing, regulating the object in accordance with the information received through the communication channel in accordance with the step of the regulation process.
  • the wizard synchronizes the operation of adapters, accumulating information about the state of processes by objects and distributing it among processes, which leads to the simultaneous existence in the system of two non-synchronous flows of information (a stream of information transmitted by objects and a stream of information grouped by processes).
  • the impossibility of complete synchronization of information flows in the prototype makes it impossible to create stable control loops for processes that include more than one node if the full exchange cycle is comparable in time to the control cycle, which generates control noise)).
  • the prototype does not provide any means of protection against external interference.
  • the technical result of the claimed invention is to improve the quality of management.
  • An object system control device includes a power wire connected to an autonomous power source, adapters connected between the power wire and objects, forming control loops with objects and made programmable with the ability to synchronize the reception of information, in which the power wire simultaneously serves to transmit information, and the adapters made with the possibility of taking into account interference
  • the adapter connected between the power wire and an autonomous power source is made, except for With the possibility of transmission of synchronization information between the other adapters in view points of interference and power supply voltage regulation.
  • An adapter of the indicated device comprising a receiver, a transmitter, a scan unit, a random access memory (hereinafter - RAM), an object control unit, a synchronizer, an input-output unit, a converter unit.
  • the object control unit, input / output unit and converter unit are made programmable.
  • the first input of the receiver is designed to be connected to a power wire
  • the first output is connected to the first input of the sweep unit
  • the second output is connected to the first input of the synchronizer
  • the third output is connected to the first input of the transmitter.
  • the second input of the transmitter is connected to the first output of the sweep unit
  • the third input is connected to the first output of the synchronizer
  • the output is designed to connect to a power wire.
  • the second input of the sweep unit is connected to the first output of RAM, and the third input is connected to the second output of the synchronizer.
  • the first input of the object control unit is connected to the fourth RAM output, and the first output is connected to the fourth RAM input.
  • the first RAM input is connected to the first output of the I / O unit, the second input to the third output of the synchronizer, the third input to the second output of the sweep unit, and the third output to the first input of the I / O unit.
  • the second input of the I / O block is connected to the first output of the converter block, and the second output is connected to the first input of the converter block.
  • the converter unit also has inputs and outputs for connecting to an object.
  • the first output scan connected unit to the second input of the receiver, the second input of the synchronizer is connected to the RAM to a fifth output, the third input - to the second output ⁇ bloka-control object, the fourth input - to the third output of the input-output unit, and the fourth output - to the second input of the object control unit.
  • the technical result is achieved in the invention due to the implementation of several factors. This is, firstly, the organization of continuous random access to system information for all control units of objects with a minimum number of physical communication channels. Secondly, this is a reduction in the noise of the communication channel caused by a random spread of the net delay time for each of the components of the control information. In this case, the transmission rate over the physical communication channel does not significantly increase, which is achieved through adaptive centralized synchronization of the exchange. Thirdly, this is a reduction in the share of official information in each parcel (i.e. addressing, information about the length and priority of the parcel, etc.), due to which the proportion of directly controlling information increases. And finally, fourthly, ensuring high noise immunity by eliminating most of the interference from the process of transmitting information while minimizing the time spent on the implementation of this process.
  • FIG. 1 is a diagram of an object system control device
  • FIG. 2 is a diagram of connecting adapters to objects
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an adapter for controlling an object system
  • FIG. 4 is a schematic diagram of the operation of the device
  • FIG. 5 is a flowchart of a procedure for generating the moment of transmission of a skip marker of beats containing interference
  • FIG. 6 is a timing diagram of an exchange
  • FIG. 7 is a timing chart of marker types.
  • the control system of the object system (the circuit in Fig. 1) contains a power wire 2 connected to an autonomous power supply 1, adapters 3 connected between the power wire and objects 4 and forming control loops with the objects.
  • the power wire simultaneously serves to transmit information.
  • Adapters are made programmable with the ability to synchronize the reception of information and taking into account interference.
  • the adapter 3 ' connected between the power wire and an autonomous power source, is made, in addition, with the ability to synchronize the transfer of information between the other adapters, taking into account the moments of interference and regulation of the voltage.
  • adapter ⁇ 3 When connected to the integrated object control system, adapter ⁇ 3 'at the junction with the object control system performs the functions of a simulator of control signals of the control loop i and partial functions of the controllers of the control loops i,'. If the adapter is connected directly to the sensors and actuators of the object, the adapters i and k perform the function of the controller of the object k at this junction and partial functions of the regulators of the control loops i, I .... i, k.
  • the adapter of the object system control device contains: a receiver 5, a transmitter 6, a scan unit 7, RAM 8, an object control unit 9, a synchronizer 10, an input / output unit 11 and a converter unit 12.
  • An object control unit, a unit input-output and block converters are made programmable.
  • the first input of the receiver 5 is designed to be connected to a power wire, the first output is connected to the first input of the scan unit, the second output to the first input of the synchronizer, and the third output to the first input of the transmitter.
  • the second input of the transmitter 6 is connected to the first output of the sweep unit, the third input is connected to the first output of the synchronizer, and the output is designed to connect to a power wire.
  • the second input of the scanner unit 7 is connected to the first output of RAM, the third input to the second output of the synchronizer, and the first output to the second input of the receiver.
  • the first input of the object control unit 9 is connected to the fourth RAM output, and the first output to the fourth RAM input.
  • the first input of RAM 8 is connected to the first output of the input-output unit,
  • the second input is to the third output of the synchronizer, the third input is to the second output of the scanner, and the third output is to the first input of the I / O block.
  • the second input of the synchronizer 10 is connected to the fifth output of RAM, the third input is to the second output of the object control unit, the fourth input
  • the second input of the input-output block 11 is connected to the first output of the converter block, and the second output to the first input of the converter block
  • the converter block 12 also has the inputs and outputs for connecting to the object, the inputs are connected to the sensors, and the outputs to the actuators of the object
  • Each of the adapters during the quantum of time Tn of the cycle n performs the following actions
  • the adapter includes a receiver 5 and a transmitter 6, covered by a feedback circuit (hereinafter referred to as the OS), which ensures matching of the transmitter and the communication channel, as is done, for example, in US 4745391, 1705 1988
  • the receiver in addition to the sequence of data arriving at the scan unit 7, extracts synchronization markers of the exchange process M from the incoming signal and passes them to the input of the synchronizer 10, which in turn issues control commands to the scan unit Scan, receiving a sequence of data from the receiver and the command from synchronizer
  • the synchronizer reads from the synchronization zone of the RAM interface interface window the adapter number, information availability indicator, interference labels, confirmed by the signal from the output of the input unit -
  • Replacement sheet output it is synchronized with the markers coming from the receiver, and gives out commands of blanking of transfer to the transmitter
  • the synchronizer performs the procedure of forming the current interference indicator, receiving a signal from the object control unit about the place of their appearance
  • the object control unit performs the procedures of both the regulator of its object and the partial regulators of other objects, as indicated in the execution mask area of the working window, and forms the output zone of the working window of RAM
  • the I / O unit performs the procedures (drivers)
  • the synchronizer issues a RAM command that interchanges the interface and operating windows of the RAM.
  • FIG. 4 A flowchart of the procedure for generating commands and data is shown in FIG. 4
  • the adapter processes the data Dlj ⁇ , (where j is the object number, n is the number of the processing cycle) coming from the sensors of the object connected to the adapter.
  • the adapter According to the data obtained in the previous XOm cycle, the adapter generates control loop data
  • Y0 (n + 1) Pi) - X0 ⁇ n (DI Jn ) where Y0 (n + 1) is the control vector, ⁇ is the number of the control loop,
  • TSi] (Tc) is a diagonal matrix of the form (1- ⁇ "k ( * s * Tc ) * 6 " V s * Tc / s
  • k ⁇ is the current delay multiplicity ⁇ of the component of the vector XOm
  • the adapter According to the data obtained in the previous ⁇ i ⁇ cycle, the adapter generates control actions on the actuators of its facility
  • WSy is the matrix of transfer functions of a node of a type similar to Py.
  • the adapter provides control signals SOi ⁇ to the actuators of its
  • the adapter receives XOIP and transmits YOIP combined with Nj (n + 1).
  • the control unit for the object of adapter i determines the time t from the beginning of the exchange cycle to its execution and places it in the zone of the interference map of the adapter RAM.
  • the command for controlling the actuator of the object generated in the cycle n is transferred to the RAM output zone, in the cycle n + 1 it is transferred to the I / O buffer zone
  • RAM and is executed by the input-output unit in the cycle n + 2 and in the cycle Ni (n + 2).
  • the master using the entire set of Ni (n + 1) ... N i (n + 1) ..., calculates the moments of the appearance of interference and generates in the exchange clocks preceding these moments, the tick skip marker in the clock cycle Ni (n + 2 ), bypassing the interference interval.
  • Reception and transmission are carried out by power line as follows.
  • FIG. 6 The timing diagram of the exchange is shown in FIG. 6, a timing diagram of the types of markers — in FIG. 7.
  • the adapter connected to the power plant (hereinafter referred to as the master) generates a start transmission marker M1 and synchronizes the transmission of each bit with the MB marker.
  • the next adapter either issues a transfer marker M2, transmits Yop, combined with Nj (n + 1), and the marker of the last bit of the MOH, or issues a skip marker of the M4 measure, which is the sum of M2 and MZ.
  • the master issues the marker of the last bit of the MOH.
  • the adapter with number k receives the data and stores it in positions 1, 2 ... k-1, k + 1, ... until the next marker M1.
  • the adapter with the number k when receiving the k-1 marker MOH transmits data, as shown above.
  • the invention Compared with the known analogues used in the automotive industry, the invention provides an interference level lower than 40 dB, the transmission speed of control information is 15 times higher.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Programmable Controllers (AREA)
  • Communication Control (AREA)

Description

Устройство управления системой ооъектов по силовому проводу и адаптер этого устройства
Изобретение относится к электросвязи, радиотехнике и вычислительной технике. Оно применимо для управления системой объектов с автономным электропитанием, например, автотранспортным средством.
В известных устройствах управления системой с большим количеством объектов (SU 460530, 20.06.1975; SU 652527, 15.03.1979; SU 1295369, 07.03.1987; WO 97/19393, 29.05.1997) возникает необходимость реализации большого количества контуров управления, связывающих эти объекты через регуляторы. В результате возникает сложная, разветвлённая, меняющаяся во времени система связи объектов с регуляторами и регуляторов между собой. Большое количество физических связей (например, проводов или частотных диапазонов передач) приводит к значительному уровню помех и резкому усложнению физической реализации системы управления, а это, в свою очередь, снижает качество управления. Кроме того, резко понижается надежность систем управления, их адаптируемость к конкретному объекту, к изменению функций как объекта, так и системы в целом.
Известны также устройства (RU 2138120, 20.09.1999; DE 19621384, 28.11.1996; DE 19838469, 02.03.2000; RU 2178952, 27.01.2002; EP 0754990, 22.01.1997), использующие для реализации управления большим количеством объектов другой принцип связи - так называемый канальный. Вместо разветвлённой сети в них используется ограниченное число каналов связи с последовательной передачей информации. Реализация канального способа связи регуляторов, датчиков и исполнительных механизмов объекта при сохранении принципа независимого управления объектами заставляет использовать большие скорости передачи управляющей информации по каналу связи. Этот обусловлено требованием обеспечить малый шаг временного квантования информации с целью сохранения качества регулирования. Увеличение числа объектов и контуров регулирования увеличивают загрузку канала синхронизирующей и служебной информацией, максимальный объём которой достигается при минимальной зависимости процессов, выполняемых подключенными к каналу устройствами. При этом эффективная скорость передачи управляющей информации при фиксированной скорости передачи падает. Обеспечение помехоустойчивости канала связи также требует увеличения скоростей передачи.
Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого устройства является система управления распределёнными процессами (WO 03/019303, 06.03.2003). Система содержит управляемые объекты, являющиеся элементами некоторой системы (« распределённого oбъeктa»);
1
Заменяющий лист объекты, являющиеся элементами некоторой системы (« распределённого oбъeктa»); адаптеры (контроллеры) - устройства, каждый из которых программно управляет процессами в одном из объектов системы; «мacтep» - устройство, обеспечивающее управление процессом обмена информации между адаптерами. Объекты соединены между собой каналом связи через адаптеры.
Каждый адаптер содержит интерфейс связи (сочетающий функции приёмника и передатчика) и шаговый контроллер. Последний выполняет функции: развёртки принятой информации в соответствии с номером процесса в объекте, обработки информации с объекта, передачи её по завершении обработки, регулирования объекта в соответствии с информацией, полученной по каналу связи в соответствии с шагом процесса регулирования.
Мастер осуществляет синхронизацию работы адаптеров, накапливая информацию о состоянии процессов по объектам и распределяя её по процессам, что приводит к одновременному существованию в системе двух несинхронных потоков информации (поток информации, передаваемой объектами, и поток информации, группируемой по процессам).
Невозможность полной синхронизации потоков информации в прототипе приводит к невозможности создания устойчивых контуров управления процессами, включающими в себя более одного узла, если полный цикл обмена сравним по времени с циклом регулирования, что порождает шум управления)). В прототипе не предусмотрено никаких средств защиты от внешних помех. Указанные особенности существенно снижают качество регулирования, что ограничивает область применения системы только средами с большими постоянными времени («мeдлeнныe» объекты - музеи, кинотеатры, луна-парки, химические процессы и т.д.).
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение качества управления.
Предлагается устройство управления системой объектов, содержащее соединённый с автономным источником электропитания силовой провод, адаптеры, подключенные между силовым проводом и объектами, образующие с объектами контуры управления и выполненные программируемыми с возможностью синхронизации приёма информации, в котором силовой провод одновременно служит для передачи информации, а адаптеры выполнены с возможностью учёта помех Адаптер, подключённый между силовым проводом и автономным источником электропитания, выполнен, кроме того, с возможностью синхронизации передачи информации между остальными адаптерами с учётом моментов возникновения помех и регулирования напряжения электропитания.
Заменяющий лист Предлагается также адаптер указанного устройства, содержащий приёмник, передатчик, блок развёртки, оперативно-запоминающее устройство (далее - ОЗУ), блок управления объектом, синхронизатор, блок ввода-вывода, блок преобразователей. Блок управления объектом, блок ввода- вывода и блок преобразователей выполнены программируемыми. Первый вход приёмника предназначен для подключения к силовому проводу, первый выход подключён к первому входу блока развёртки, второй выход - к первому входу синхронизатора, а третий выход - к первому входу передатчика. Второй вход передатчика подключён к первому выходу блока развёртки, третий вход - к первому выходу синхронизатора, а выход предназначен для подключения к силовому проводу. Второй вход блока развёртки подключён к первому выходу ОЗУ, а третий вход - ко второму выходу синхронизатора. Первый вход блока управления объектом подключён к четвёртому выходу ОЗУ, а первый выход - к четвёртому входу ОЗУ. Первый вход ОЗУ подключён к первому выходу блока ввода-вывода, второй вход - к третьему выходу синхронизатора, третий вход - ко второму выходу блока развёртки, а третий выход - к первому входу блока ввода-вывода. Второй вход блока ввода- вывода подключён к первому выходу блока преобразователей, а второй выход - к первому входу блока преобразователей. Блок преобразователей имеет, кроме того, входы и выходы для подключения к объекту. В заявляемом адаптере первый выход блока развёртки подключён ко второму входу приёмника, второй вход синхронизатора подключён к пятому выходу ОЗУ, третий вход - ко второму выходу^блоkа-управления объектом, четвёртый вход - к третьему выходу блока ввода-вывода, а четвёртый выход - ко второму входу блока управления объектом.
Технический результат достигается в изобретении за счёт реализации нескольких факторов. Это, во-первых, организация непрерывного произвольного доступа к системной информации для всех блоков управления объектами при минимальном количестве физических каналов связи. Во- вторых, это уменьшение собственного шума канала связи, вызываемого случайным разбросом времени чистого запаздывания по каждой из компонент управляющей информации. При этом скорость передачи по физическому каналу связи существенно не повышается, что достигается посредством адаптивной централизованной синхронизации обмена. В-третьих, это сокращение в каждой посылке доли служебной информации (то есть адресации, сведений о длине и приоритете посылки и т. п.), за счёт чего увеличивается доля непосредственно управляющей информации. И наконец, в-четвертых - обеспечение высокой помехоустойчивости за счёт исключения большей части помех из процесса передачи информации при одновременной минимизации затрат времени на реализацию данного процесса.
Заменяющий лист Устройство и функционирование заявляемого изобретения проиллюстрированы графическими материалами, где на фиг. 1 представлена схема устройства управления системой объектов, на фиг. 2 - схема подключения адаптеров к объектам, на фиг. 3 - схема адаптера устройства управления системой объектов, на фиг. 4 - принципиальная схема работы устройства, на фиг. 5 - блок-схема процедуры формирования момента передачи маркёра пропуска тактов, содержащих помехи, на фиг. 6 - временная диаграмма обмена, на фиг. 7 - временная диаграмма видов маркёров.
Устройство управления системой объектов (схема на фиг. 1) содержит соединённый с автономным источником электропитания 1 силовой провод 2, адаптеры 3, подключенные между силовым проводом и объектами 4 и образующие с объектами контуры управления. Силовой провод одновременно служит для передачи информации. Адаптеры выполнены программируемыми с возможностью синхронизации приёма информации и учёта помех. Адаптер 3', подключённый между силовым проводом и автономным источником электропитания, выполнен, кроме того, с возможностью синхронизации передачи информации между остальными адаптерами с учётом моментов возникновения помех и регулирования напряжения электропитания.
Обеспечивается два варианта подключения адаптеров к объекту (фиг. 2). В случае подключения к встроенной системе управления объектом aдaптep<3' на стыке с системой управления объектом выполняет функции имитатора сигналов управления контура регулирования i и частичные функции регуляторов контуров регулирования i, '. В случае подключения адаптера непосредственно к датчикам и исполнительным механизмам объекта адаптеры i и k выполняют функцию регулятора объекта k на этом стыке и частичные функции регуляторов контуров регулирования i, I .... i, k.
Адаптер устройства управления системой объектов (схема на фиг. 3) содержит: приёмник 5, передатчик 6, блок развёртки 7, ОЗУ 8, блок управления объектом 9, синхронизатор 10, блок ввода- вывода 11 и блок преобразователей 12. Блок управления объектом, блок ввода-вывода и блок преобразователей выполнены программируемыми.
Первый вход приёмника 5 предназначен для подключения к силовому проводу, первый выход подключён к первому входу блока развёртки, второй выход - к первому входу синхронизатора, а третий выход - к первому входу передатчика. Второй вход передатчика 6 подключён к первому выходу блока развёртки, третий вход - к первому зыходу синхронизатора, а выход предназначен для подключения к силовому проводу. Второй вход блока развёртки 7 подключён к первому выходу ОЗУ, третий вход - ко второму выходу синхронизатора, а первый выход - ко второму входу приёмника. Первый вход блока управления объектом 9 подключён к четвёртому выходу ОЗУ, а первый выход - к четвёртому входу ОЗУ. Первый вход ОЗУ 8 подключён к первому выходу блока ввода-вывода,
4
ЛИСТ второй вход - к третьему выходу синхронизатора, третий вход - ко второму выходу блока развертки, а третий выход - к первому входу блока ввода-вывода Второй вход синхронизатора 10 подключен к пятому выходу ОЗУ, третий вход - ко второму выходу блока управления объектом, четвертый вход
— к третьему выходу блока ввода-вывода, а четвертый выход - ко второму входу блока управления объектом Второй вход блока ввода-вывода 11 подключен к первому выходу блока преобразователей, а второй выход - к первому входу блока преобразователей Блок преобразователей 12 имеет, кроме того, входы и выходы для подключения к объекту входы связаны с датчиками, а выходы - с исполнительными механизмами объекта
Каждый из адаптеров в течение кванта времени Tn цикла п выполняет следующие действия
— обрабатывает данные объекта Xm,
— формирует вектор команд Mm исполнительным механизмам объекта ι,
— формирует на базе Mm данные, частичных регуляторов для других объектов (k),
— формирует указатель помехи исполнительного механизма j - Njп,
— передает величину изменения данных, если она отлична от нуля, и указатель помехи, сформированные в предшествующем цикле (n-1)
Для выполнения этих действий в адаптер входят приемник 5 и передатчик 6, охваченные цепью обратной связи (далее - ОС), которая обеспечивает согласование передатчика и канала связи, как это делается, например, в US 4745391 , 1705 1988
Приемник, кроме последовательности данных, поступающих на блок развертки 7, выделяет из поступающего сигнала маркеры синхронизации процесса обмена M и передает их на вход синхронизатора 10, который в свою очередь выдает команды управления на блок развертки Блок развертки, принимая последовательность данных от приемника и команды от синхронизатора
— формирует входную зону интерфейсного окна ОЗУ, сортируя данные в соответствии с входными векторами частичных регуляторов X(n-1)ιj,
— формирует зону маски исполнения интерфейсного окна ОЗУ,
— выводит на передатчик последовательность данных, соответствующую выходному вектору частичных регуляторов Y(П-1)0IJ и вектору помех Nι(n-1) из зоны вывода интерфейсного окна ОЗУ
Синхронизатор считывает из зоны синхронизации интерфейсного окна ОЗУ номер адаптера, индикатор наличия информации, метки помех, подтвержденные сигналом с выхода блока ввода-
Заменяющий лист вывода, синхронизируется маркёрами, поступающими с приемника, и выдает команды бланкирования передачи на передатчик
Параллельно с этим процессом синхронизатор выполняет процедуру формирования текущего указателя помех, получая сигнал от блока управления объектом о месте их появления
Блок управления объектом выполняет процедуры как регулятора своего объекта, так и частичных регуляторов других объектов, как это указано в зоне маски исполнения рабочего окна, и формирует выходную зону рабочего окна ОЗУ
Блок ввода-вывода выполняет процедуры (драйверы)
— вывода вектора команд Mm на исполнительные механизмы объекта через блок преобразователей из зоны буфера ввода-вывода рабочего окна ОЗУ,
— ввода и предварительной подготовки данных с датчиков объекта, управляя блоком преобразователей и формируя при этом данные объекта Xm в зоне буфера ввода рабочего окна ОЗУ
По окончанию цикла обмена синхронизатор выдает ОЗУ команду, меняющую местами интерфейсное и рабочие окна ОЗУ.
Блок-схема процедуры формирования команд и данных приведена на фиг 4
В начале цикла адаптер обрабатывает данные Dljп, (где j - номер объекта, п - номер цикла обработки), поступающие с датчиков подключенного к адаптеру объекта.
По данным, полученным в предшествующем цикле XOm, адаптер формирует данные контуров регулирования
Y0(n+1) = Pi)- X0ιn (DIJn) где Y0(n+1) - вектор управления, ι - номер контура управления,
Рιj - матрица передаточных функций j-го звена i-го контура управления,
Figure imgf000008_0001
Где TSi](Tc) - диагональная матрица вида (1- β"k (*s*Tc) * 6"Vs*Tc/s
кι - текущая кратность запаздывания ι компоненты вектора XOm
Заменяющий лист По данным, полученным в предшествующем цикле ХОiп, адаптер формирует управляющие воздействия на исполнительные механизмы своего объекта
S0i(n+1 ) = WSij * ХОiп (Dljп)
где WSy - матрица передаточных функций своеm узла вида, аналогичного Py.
Затем адаптер выдает управляющие сигналы SОiп на исполнительные механизмы своего
объекта и формирует указатель помех Nj(n+1) согласно описанию объекта.
Параллельно с вышеизложенными действиями адаптер принимает ХОiп и передает YОiп, совмещенный с Nj(n+1).
Блок-схема процедуры формирования момента передачи маркёра пропуска тактов, содержащих помехи, приведена на фиг. 5.
Блок управления объектом адаптера i, формируя команду управления исполнительным механизмом j, определяет время т от начала цикла обмена до её исполнения и помещает его в зону карты помех ОЗУ адаптера.
Сформированный в текущем цикле п обмена фрагмент Niп карты помех передаётся мастеру в цикле n+1 обмена.
Одновременно сформированная в цикле п команда управления исполнительным механизмом объекта передается в зону вывода ОЗУ, в цикле n+1 переводится в зону буфера ввода-вывода
ОЗУ и исполняется блоком ввода-вывода в цикле n+2 и в такте Ni(n+2).
Параллельно мастер, используя всю совокупность Ni(n+1)...N i(n+1)... , вычисляет моменты появления помех и вырабатывает в тактах обмена, предшествующих этим моментам, маркёр пропуска такта в такте Ni(n+2), обеспечивая пропуск интервала помехи.
Приём и передача осуществляются по силовому проводу следующим образом.
Временная диаграмма обмена приведена на фиг. 6, временная диаграмма видов маркёров - на фиг. 7.
Адаптер, подключенный к силовой установке, (далее по тексту - мастер) вырабатывает маркёр начала передачи M1 и синхронизирует передачу каждого бита маркером MB.
7
Заменяющий лист Очередной адаптер либо выдает маркёр передачи M2, передает Yоп, совмещенный с Nj(n+1), и маркер последнего бита МЗ, либо выдаёт маркёр пропуска такта M4, являющийся суммой M2 и МЗ. В случае отсутствия маркёра адаптера, мастер выдает маркёр последнего бита МЗ.
Адаптер с номером k принимает данные и запоминает их в позициях 1, 2...k-1, k+1,... до следующего маркера M1.
Адаптер с номером k при получении k-1 маркёра МЗ передает данные, как это показано выше.
Получив маркер M4, все адаптеры делают паузу в приеме на 2 такта передачи.
По сравнению с известными аналогами, применяемыми в автомобильной промышленности, изобретение обеспечивает уровень помех ниже - 40 дБ, скорость передачи управляющей информации выше в 15 раз.
8
Заменяющий лист

Claims

Формула
1. Устройство управления системой объектов, содержащее соединённый с автономным источником электропитания силовой провод, адаптеры, подключенные между силовым проводом и объектами, образующие с объектами контуры управления и выполненные программируемыми с возможностью синхронизации приёма информации, отличающийся тем, что силовой провод одновременно служит для передачи информации, адаптеры выполнены с возможностью учёта помех, адаптер, подключённый между силовым проводом и автономным источником электропитания, выполнен, кроме того, с возможностью синхронизации передачи информации между остальными адаптерами с учётом моментов возникновения помех и регулирования напряжения электропитания.
2. Адаптер устройства управления системой объектов, содержащий приёмник, передатчик, блок развёртки, оперативно-запоминающее устройство, блок управления объектом, синхронизатор, блок jвода-вывода, блок преобразователей, при нём блок управления объектом, блок ввода-вывода и блок преобразователей выполнены программируемыми, первый вход приёмника предназначен для подключения к силовому проводу, первый выход подключён к первому входу блока развёртки, второй выход - к первому входу синхронизатора, а третий выход - к первому входу передатчика, второй вход передатчика подключён к первому выходу блока развёртки, третий вход - к первому выходу синхронизатора, а выход предназначен для подключения к силовому проводу, второй вход блока развёртки подключён к первому выходу оперативно-запоминающего устройства, а третий вход - ко второму выходу синхронизатора, первый вход блока управления объектом подключён к четвёртому выходу оперативно-запоминающего устройства, а первый выход - к четвёртому входу оперативно-запоминающего устройства, первый вход оперативно-запоминающего устройства подключён к первому выходу блока ввода-вывода, второй вход - к третьему выходу синхронизатора, третий вход - ко второму выходу блока развёртки, а третий выход - к первому входу блока ввода- вывода, второй вход блока ввода-вывода подключён к первому выходу блока преобразователей, а второй выход - к первому входу блока преобразователей, блок преобразователей имеет, кроме того, входы и выходы для подключения к объекту, отличающийся тем, что первый выход блока развёртки подключён ко второму входу приёмника, второй вход синхронизатора подключён к пятому выходу оперативно-запоминающего устройства, третий вход - ко второму выходу блока управления объектом, четвёртый вход - к третьему выходу блока ввода-вывода, а четвёртый выход - ко второму входу блока управления объектом.
Заменяющий лист
PCT/RU2004/000323 2004-08-17 2004-08-17 Dispositif de commande d'un systeme d'objets par le biais d'une ligne de transport d'energie, et adaptateur associe WO2006022569A1 (fr)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202004021786U DE202004021786U1 (de) 2004-08-17 2004-08-17 Einrichtung zur Steuerung eines Systems aus Objekten über eine Kraftleitung und Adapter dieser Einrichtung
PCT/RU2004/000323 WO2006022569A1 (fr) 2004-08-17 2004-08-17 Dispositif de commande d'un systeme d'objets par le biais d'une ligne de transport d'energie, et adaptateur associe
EP04775261A EP1688809A4 (de) 2004-08-17 2004-08-17 Einrichtung zur steuerung eines systems von objekten durch eine stromversorgungsleitung und adapter dafür

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2004/000323 WO2006022569A1 (fr) 2004-08-17 2004-08-17 Dispositif de commande d'un systeme d'objets par le biais d'une ligne de transport d'energie, et adaptateur associe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006022569A1 true WO2006022569A1 (fr) 2006-03-02

Family

ID=35967716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2004/000323 WO2006022569A1 (fr) 2004-08-17 2004-08-17 Dispositif de commande d'un systeme d'objets par le biais d'une ligne de transport d'energie, et adaptateur associe

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1688809A4 (ru)
DE (1) DE202004021786U1 (ru)
WO (1) WO2006022569A1 (ru)

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU460530A1 (ru) 1973-06-18 1975-02-15 Предприятие П/Я Г-4903 Усстройство дл автоматизированного управлени и контрол распределенных объектов
SU652527A1 (ru) 1977-03-15 1979-03-15 Предприятие П/Я М-5973 Многоконтурна система регулировани
SU1295369A1 (ru) 1985-03-12 1987-03-07 Ю.ЮоБельских, О.Б.Грабовский, В.Н.Григорьева и А.Н.Романов Устройство дл управлени процессом передачи сигналов управлени в иерархической автоматизированной системе управлени
WO1987004275A1 (en) * 1986-01-14 1987-07-16 Auditel Systems Pty. Ltd. Remote process control apparatus
US4745391A (en) 1987-02-26 1988-05-17 General Electric Company Method of, and apparatus for, information communication via a power line conductor
US5222017A (en) * 1990-11-23 1993-06-22 The University Of British Columbia Control system to synchronize slave computers
DE19621384A1 (de) 1995-05-26 1996-11-28 Mitsubishi Electric Corp Steuerverfahren für ein Steuersystem mit verteilter Fern-Eingabe/Ausgabe
EP0754990A2 (en) 1995-07-20 1997-01-22 Raytheon Company Voting node for a distributed control system
WO1997019393A1 (en) 1995-11-17 1997-05-29 Phoenix Controls Corporation Distributed environmental process control system
RU2138120C1 (ru) 1994-08-22 1999-09-20 Хабаровский государственный технический университет Способ передачи и приема информации по двухпроводной линии
DE19838469A1 (de) 1998-08-25 2000-03-02 Abb Research Ltd Prozeßsteuer- und Regelsystem mit verteilter Verarbeitung
RU2178951C1 (ru) * 2001-04-10 2002-01-27 Московский государственный авиационный институт (технический университет) Локальная система контроля и сбора данных
RU2178952C1 (ru) 2001-04-10 2002-01-27 Мартиросов Владимир Ервандович Система передачи и приема модулированных сигналов по сети электропитания
WO2003019303A1 (en) 2001-08-23 2003-03-06 George Mauro Distributed process control
EP1363175A1 (de) * 2002-05-17 2003-11-19 Siemens Aktiengesellschaft Automatisierungssystem oder Diagnosegerät für eine oder mehrere Anlagekomponenten sowie Verfahren zu dessen Betrieb

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4918690A (en) * 1987-11-10 1990-04-17 Echelon Systems Corp. Network and intelligent cell for providing sensing, bidirectional communications and control
DE19632609A1 (de) * 1996-08-13 1998-02-19 Duerr Systems Gmbh Fertigungsanlage
DE19723956A1 (de) * 1997-06-06 1998-12-10 Siemens Ag Digitale Mehrachssteuerung zur Steuerung von Echtzeitvorgängen
EP1037394A1 (de) * 1999-03-15 2000-09-20 Abb Research Ltd. Verfahren und Einrichtung zur Synchronisation von Feldgeräten
US6988008B2 (en) * 2000-03-10 2006-01-17 Adept Technology, Inc. Smart camera
DE10113261C2 (de) * 2001-03-16 2003-07-10 Siemens Ag Synchrones, getaktetes Kommunikationssystem mit dezentralen Ein-/Ausgabe-Baugruppen und Verfahren zur Einbindung dezentraler Ein-/Ausgabe-Baugruppen in ein solches System
DE10120558A1 (de) * 2001-04-26 2002-10-31 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Steuern und/oder Regeln von über ein gemeinsames Feldbussystem an eine Steuer- und/oder Regelungsvorrichtung angekoppelten Einrichtungen
ITMI20021234A1 (it) * 2002-06-06 2003-12-09 Mhouse Srl Impianto elettrico di controllo di almeno un cancello o un portone o un elemento similare di tipo movimentato elettricamente

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU460530A1 (ru) 1973-06-18 1975-02-15 Предприятие П/Я Г-4903 Усстройство дл автоматизированного управлени и контрол распределенных объектов
SU652527A1 (ru) 1977-03-15 1979-03-15 Предприятие П/Я М-5973 Многоконтурна система регулировани
SU1295369A1 (ru) 1985-03-12 1987-03-07 Ю.ЮоБельских, О.Б.Грабовский, В.Н.Григорьева и А.Н.Романов Устройство дл управлени процессом передачи сигналов управлени в иерархической автоматизированной системе управлени
WO1987004275A1 (en) * 1986-01-14 1987-07-16 Auditel Systems Pty. Ltd. Remote process control apparatus
US4745391A (en) 1987-02-26 1988-05-17 General Electric Company Method of, and apparatus for, information communication via a power line conductor
US5222017A (en) * 1990-11-23 1993-06-22 The University Of British Columbia Control system to synchronize slave computers
RU2138120C1 (ru) 1994-08-22 1999-09-20 Хабаровский государственный технический университет Способ передачи и приема информации по двухпроводной линии
DE19621384A1 (de) 1995-05-26 1996-11-28 Mitsubishi Electric Corp Steuerverfahren für ein Steuersystem mit verteilter Fern-Eingabe/Ausgabe
EP0754990A2 (en) 1995-07-20 1997-01-22 Raytheon Company Voting node for a distributed control system
WO1997019393A1 (en) 1995-11-17 1997-05-29 Phoenix Controls Corporation Distributed environmental process control system
DE19838469A1 (de) 1998-08-25 2000-03-02 Abb Research Ltd Prozeßsteuer- und Regelsystem mit verteilter Verarbeitung
RU2178951C1 (ru) * 2001-04-10 2002-01-27 Московский государственный авиационный институт (технический университет) Локальная система контроля и сбора данных
RU2178952C1 (ru) 2001-04-10 2002-01-27 Мартиросов Владимир Ервандович Система передачи и приема модулированных сигналов по сети электропитания
WO2003019303A1 (en) 2001-08-23 2003-03-06 George Mauro Distributed process control
EP1363175A1 (de) * 2002-05-17 2003-11-19 Siemens Aktiengesellschaft Automatisierungssystem oder Diagnosegerät für eine oder mehrere Anlagekomponenten sowie Verfahren zu dessen Betrieb

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1688809A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP1688809A1 (de) 2006-08-09
EP1688809A4 (de) 2007-01-03
DE202004021786U1 (de) 2011-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7477057B2 (en) Magnetic resonance system with components allowing upgrade capability
CN105744636A (zh) 地面站、无人机及地面站与无人机的通信系统、方法
JP2542665B2 (ja) パイプラインシステム
CN102983930B (zh) 使用时分双工的以太网物理层设备
CN106416140A (zh) 控制系统、开发支持装置、控制装置及控制方法
CN102594640B (zh) 使用发送和接收缓冲器实现的消息防丢失
CN103346873B (zh) 一种时间同步的方法和设备
JP2001203696A (ja) 人工衛星搭載用データバス制御方法、そのシステム
WO2006022569A1 (fr) Dispositif de commande d&#39;un systeme d&#39;objets par le biais d&#39;une ligne de transport d&#39;energie, et adaptateur associe
RU2297660C2 (ru) Устройство управления системой объектов по силовому проводу и адаптер этого устройства
US5634042A (en) Data transfer apparatus that compensates for differential signal delays
JPS61170150A (ja) 時分割多元接続方式における基準局の従局制御装置
JP3520408B2 (ja) マルチレート伝送システムにおけるフレーム同期方法及びこれに用いる送信装置，送受信装置
US5774354A (en) Programmable controller and exclusive control communicating method therefor
RU2188511C2 (ru) Автоматизированная система интегральной цифровой связи
JP2000224205A (ja) Ｈｄｌｃ伝送方式
US5422886A (en) System which achieves efficient utilization of buses for selectively interconnecting communication lines
DE4322350C1 (de) Verfahren und Unterstation zum Betrieb eines Rundsteuersenders
JP3042084B2 (ja) インタフェース回路
JPH0528540B2 (ru)
JP2022055720A (ja) 情報処理システムおよび情報処理方法
JPS61224543A (ja) 識別子管理方式
JPS63110838A (ja) 同期信号転送方式
JPH05143507A (ja) 計算機間のデータ同期転送方式
JPS6124349A (ja) サイクリツク伝送方法

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2005115534

Country of ref document: RU

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2004775261

Country of ref document: EP

AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2004775261

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE