Топология построения систем самодиагностики: вариативность и оптимальность

обслуживания предусмотрено диагностирование [1]. Однако все это не решит вопрос достижения заявленного ресурса . Планово - предупредительная система технического обслуживания не учитывает фактическое состояние МЭС и ее цикличность также неудовлетворительна . Большинство диагностических средств способны фиксировать момент наступления отказа в точке m ₁ ( m ₂ ), удаленной от точки E ₁ ( E ₂ ) на величину δ ₁ ( δ ₂ ), что в свою очередь незначительно уменьшит периоды восстановления объекта ∆ t ( рис . 1). Но тогда можно говорить о « незавершенном отказе », т . е . факт наличия отказа зафиксирован при недостижении объектом предельно допустимого значения качества . Однако даже такая величина B ₁ m ₁ ( B ₂ m ₂ ) на отрезке отказа F ₁ ( F ₂ ) способна негативно отразиться на качестве МЭС , что в конечном итоге повлияет на ресурс . Решением этой проблемы является использование программных структур и физических компонентов , позволяющих фиксировать моменты формирования отказов ( точки B ₁ , B ₂ и близкие к ним ), а также исключить характер внезапности их появления , т . е . применение системы самодиагностики . Это в значительной мере повысит надежность МЭС в целом .

величина ) МЭС ; B ₁ , B ₂ – начала формирования отказа ; E ₁ , E ₂ – точки отказа ; ∆ t ₁ , ∆ t ₂ – периоды восстановления Рисунок 1 – Характер изменения « качества » МЭС в процессе эксплуатации

Одним из вариантов формализации системы бортовой самодиагностики является использование внутренней коммуникационной шины для передачи данных. Таким образом, формируется локальная сеть открытого типа непосредственно на борту МЭС [2].

уровень ; N – сетевой (network) уровень ; T – транспортный (transport) уровень ; S – сеансовый (show) уровень ; R – представительный (representative) уровень ;

A – прикладной (applied) уровень ; x _inf – блок информации ; з – уникальный заголовок

Рисунок 2 – Уровневая архитектура системы самодиагностики

Представительный уровень определяет синтаксис ( инициализация и формирование ) данных в системе в

Данная структура характеризуется уровневой архитектурой ( рис . 2).

Прикладной уровень осуществляет поддержку прикладных процессов конечных пользователей . Данный уровень фиксирует спектр прикладных задач , реализуемых в локальной сети .

кодированных и форматированных модификациях , свойственных рассматриваемой нами структуре . В целях упрощения архитектуры оправдано его объединение с прикладным уровнем .

Сеансовый уровень реализует установление и поддержку передачи потоков по локациям сети и позволяет производить обмен информацией в режимах , установленных на прикладном уровне , а также завершает сеанс связи .

Рассмотренные уровни , согласно требованиям LAN (Local Area Network), целесообразно суммировать в общий прикладной процесс , который определяет функциональные особенности локальной сети на борту МЭС как прикладной системы .

Транспортный уровень обеспечивает интерфейс между процессами и сетью путем формирования логико - транспондерных каналов ( ЛТК ), что позволяет осуществлять передачу информационных пакетов , которыми обмениваются компоненты системы .

Сетевой уровень определяет интерфейс оборудования оператора с сетевой передачей пакетов , а также отвечает за маршрутизацию в рамках локальной сети и за связь между сетями , тем самым , обеспечивая межсетевое взаимодействие ( на предмет использования диагностической информации системы самодиагностики вне самой системы ).

Канальный уровень обеспечивает передачу информации по логическому каналу между двумя и более идентичными по образующему составу структурными элементами , соединенными физическим каналом . Канальный уровень обеспечивает управление потоком данных в виде фреймов , в которые упаковываются информационные пакеты , обнаруживает ошибки передачи и реализует логическую структуру восстановления информации при фиксации сбоев или потерь данных . Фрейм характеризуется данными об источнике , информацией о конечном объекте приема , информацией о собственном типе , контекстными данными и контрольной информацией .

Физический уровень выполняет все необходимые процедуры в канале связи . Основной задачей является управление аппаратурой передачи данных и подключенным к ней каналом связи .

При транспортировке информационного потока от прикладного процесса в основную сферу локальной сети осуществляется его обработка на каждом уровне ( рис . 2). Каждый уровень добавляет к информации процесса уникальный заголовок , т . е . служебную информацию , необходимую для адресации и для контрольных функций . Канальный уровень суммирует полученный блок фреймов и добавляет контрольную последовательность , которая используется для проверки правильности приема потока из коммуникаций сети .

Физический уровень характеризуется блокацией заголовков . Информационный блок уходит в коммуникационную сеть , где осуществляется дешифрация адресов и определяется предназначение полученных данных . При этом происходит процесс удаления уникальных заголовков каждым уровнем системы . Считывание заголовков верхних уровней нижними уровнями невозможно по принципам прозрачности . Таким образом , перемещаясь по уровням , информация поступает к процессу , которому была адресована .

Рассмотренная уровневая архитектура является оптимальным вариантом , полностью гарантирующим возможность расширения ( терминальное оборудование должно поддерживать расширение системы как альтернативу замены и обновления отдельных частей ). Если между уровнями реализованы однозначно интерфейсы , то замена одного из уровней не влечет за собой необходимости внесения изменений в другие уровни . Таким образом , уровни относительно независимы друг от друга .

Структурные элементы системы самодиагностики ( они же структурные элементы локальной сети ) в рамках отдельного МЭС могут быть расположены в стохастическом порядке . Следует отметить , что для способа обращения к передающей среде и методов управления локальной сетью небезразлично расположение структурных единиц . Поэтому необходимо рассмотреть возможные варианты .

Кольцевая структура ( рис . 3) предусматривает соединение структурных единиц в сети в замкнутый контур кабелем передающей среды . Выход одной единицы сети соединяется с входом другого . Информация по каналу передается от элемента к элементу . Каждый промежуточный элемент между передатчиком и приемником осуществляет ретрансляцию посланной информации . Принимающий элемент распознает и получает только адресованную ему информацию . Для данной схемы характерен симплексный режим обмена информацией , т . е . возможна передача лишь одного модуля . Структура обусловлена отсутствием центрального узла , что повышает ее надежность . Однако последовательный порядок обслуживания элементов в такой сети снижает ее быстродействие , а выход из строя одного из элементов нарушает целостность « кольца » и требует принятия специальных мер для сохранения тракта передачи информации .

" Ш и н а "

"З в е з д а "

Рисунок 3 – Типы систем обмена в диагностике

Структура типа « Звезда » основана на концепции центрального узла , куда подключаются интерфейсы периферии . Они имеют обособленную линию связи с центром . Поток информации неизбежно проходит через центральный узел , где осуществляется его передача на другие элементы с помощью переключения и маршрутизации потока . Начать передачу потока может любой элемент только в том случае , если линия связи свободна . Это полудуплексный режим обмена . Работоспособность сети полностью зависит от центрального узла .

Структура типа « Ш ина » характеризуется сложным распространением данных от передающего элемента . [3] Промежуточные элементы не транслируют поступающую информацию . Она поступает на все элементы , но прием осуществляется только указанным адресатом . При связи нескольких структурных единиц в такую схему в каждый момент времени связь может быть осуществлена между одной единицей – источником информации и одним или несколькими единицами – приемниками по общему каналу передачи со структурой связи « много – точка ». Это обеспечивает высокое быстродействие сети на борту МЭС .

Таким образом, целесообразно применение бортовых систем самодиагностики для постоянного мониторинга работы узлов и агрегатов. Поскольку для оптимальной работы системы диагностирования необходим обмен данными, поступающими с системы датчиков и других   ЭБУ,   целесообразность применения схемы типа «Ш ина».