Расчёт распределенной автоматизированной системы управления на базе современного протокола передачи данных CAN на критерий возможности функционирования в режиме реального времени
Расчет системы управления климатом в помещении с использованием протокола CAN на критерий функционирования в режиме реального времени. Использование механизма широких системных приоритетов для управления передачей сообщений для управления кондиционером.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.02.2020 |
| Размер файла | 27,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Кафедра ИТАС
Курсовая работа
По дисциплине: «Системы реального времени»
на тему:
Расчёт распределенной автоматизированной системы управления на базе современного протокола передачи данных CAN на критерий возможности функционирования в режиме реального времени
Выполнил: Андреев В.Н.
Студент гр. АСУ-12бз
Проверил: ст. пр. Федоров А.Б.
Пермь 2017
Содержание
Введение
1. Постановка задачи
2. Решение
2.1 Узлы системы
2.2 Сообщения в системе
2.3 Сообщения по приоритетам
2.4 Анализ сообщений на разных скоростях передачи
Заключение
Список использованных источников
Введение
Тема курсовой работы «Расчёт распределенной автоматизированной системы управления на базе современного протокола передачи данных CAN на критерий возможности функционирования в режиме реального времени».
CAN (англ. Controller Area Network -- сеть контроллеров) - стандарт промышленной сети, ориентированный, прежде всего на объединение в единую сеть различных исполнительных устройств и датчиков. Режим передачи - последовательный, широковещательный, пакетный.
CAN разработан компанией Robert Bosch GmbH в середине 1980-х и в настоящее время широко распространён в промышленной автоматизации, технологиях «умного дома», автомобильной промышленности и многих других областях. Стандарт для автомобильной автоматики.
Преимущества:
· Возможность работы в режиме жёсткого реального времени;
· Простота реализации и минимальные затраты на использование;
· Высокая устойчивость к помехам;
· Арбитраж доступа к сети без потерь пропускной способности;
· Надёжный контроль ошибок передачи и приёма;
· Широкий диапазон скоростей работы;
· Большое распространение технологии, наличие широкого ассортимента продуктов от различных поставщиков.
Недостатки:
· Небольшое количество данных, которое можно передать в одном пакете (до 8 байт).
· Большой размер служебных данных в пакете (по отношению к полезным данным).
· Отсутствие единого общепринятого стандарта на протокол высокого уровня, однако же, это и достоинство.
1. Постановка задачи
Рассчитать систему управления климатом в помещении с использованием протокола CAN на критерий реального времени. Объект автоматизации - Кондиционер.
В системе функционируют семь независимых устройств, в прототипе кондиционера. В нем функционирует система реального времени, которая позволяет передавать сообщения между объектами.
2. Решение
2.1 Узлы системы
1. Компрессор (Kp) ;
2. Конденсатор (Ks) ;
3. Вентилятор внешний (V1);
4. Вентилятор внутренний (V2);
5. Испаритель (I) ;
6. Плата управления (Plata);
7. Пульт (Pult)
8. Дисплей (Disp)
Сеть в целом должна оперировать 37 сообщениями, которые делятся на различные группы
1. Спорадические сигналы (Имеют различное время ожидания, но должны иметь время ожидания менее 20 мс). Но на самом деле нельзя задать этот период. Предполагают разумные значения
2. Периодические сигналы (Имеют фиксированный период сообщения и требуют, чтобы время ожидания было меньше или равно этому периоду)
Задержка определяется порядком выполнения сообщения от определенной подсистемы. Принимается, что все сообщения появляются одновременно, но так как все сообщения не могут обрабатываться одновременно, для сообщений выделяются соответствующая задержка на выполнение. Наименьшая задержка для более важных сообщений.
2.2 Сообщения в системе
Дальнейшая задача - это представление каждого сообщения для заданной сети (в примере это CAN)
Таблица 1
Сообщения в системе
|
№ сигнала |
Описания сигнала |
Размер в битах |
Задержка в мсек (J) |
Период выполнения (T) мсек |
Периодическое/ Спорадическое |
Крайний срок выполнения (D)мсек |
Источник |
Приемник |
D-J |
|
|
1 |
Включить кондиционер\выключить кондиционер |
8,00 |
0,20 |
100,00 |
S |
100,00 |
Pult |
Plata |
99,40 |
|
|
2 |
Кондиционер включен\выключен |
8,00 |
0,20 |
100,00 |
S |
100,00 |
Plata |
Disp |
99,60 |
|
|
3 |
Выбрать рабочий режим |
8,00 |
0,20 |
100,00 |
S |
100,00 |
Pult |
Plata |
99,30 |
|
|
4 |
Рабочий режим выбран |
8,00 |
0,20 |
1000,00 |
S |
1000,00 |
Plata |
Disp |
998,80 |
|
|
5 |
Установить температуру |
8,00 |
0,20 |
100,00 |
S |
1000,00 |
Pult |
Plata |
999,00 |
|
|
6 |
Температура установлена |
8,00 |
0,20 |
50,00 |
S |
5,00 |
Plata |
Disp |
4,90 |
|
|
7 |
Установить скорость вентилятора |
8,00 |
0,20 |
100,00 |
S |
100,00 |
Pult |
Plata |
99,20 |
|
|
8 |
Скорость вентилятора установлена |
8,00 |
0,20 |
50,00 |
S |
20,00 |
Plata |
Disp |
19,80 |
|
|
9 |
Зафиксировать вертикальное воздухораспределение |
8,00 |
0,20 |
1000,00 |
S |
1000,00 |
Pult |
Plata |
998,90 |
|
|
10 |
Вертикальное воздухораспределение зафиксировано |
8,00 |
0,20 |
50,00 |
S |
20,00 |
Plata |
Disp |
19,70 |
|
|
11 |
Включить\выключить вертикальный автосвинг |
8,00 |
0,20 |
5,00 |
S |
100,00 |
Pult |
Plata |
99,10 |
|
|
12 |
Вертикальный Автосвинг включен\выключен |
8,00 |
0,20 |
50,00 |
S |
20,00 |
Plata |
Disp |
19,60 |
|
|
13 |
Включить\выключить горизонтальный автосвинг |
8,00 |
0,20 |
5,00 |
S |
5,00 |
Pult |
Plata |
4,90 |
|
|
14 |
Горизонтальный Автосвинг включен\выключен |
8,00 |
0,20 |
20,00 |
S |
20,00 |
Plata |
Disp |
19,70 |
|
|
15 |
Выполнить сброс настроек |
8,00 |
0,20 |
5,00 |
S |
5,00 |
Pult |
Plata |
4,90 |
|
|
16 |
Настройки сброшены |
8,00 |
0,20 |
50,00 |
S |
20,00 |
Plata |
Disp |
19,50 |
|
|
17 |
Зафиксировать вертикальные жалюзи |
8,00 |
0,20 |
5,00 |
S |
5,00 |
Pult |
Plata |
4,80 |
|
|
18 |
вертикальные жалюзи зафиксированы |
8,00 |
0,20 |
50,00 |
S |
20,00 |
Plata |
Disp |
19,50 |
|
|
19 |
Зафиксировать горизонтальные жалюзи |
8,00 |
0,20 |
100,00 |
S |
100,00 |
Pult |
Plata |
99,80 |
|
|
20 |
горизонтальные жалюзи зафиксированы |
8,00 |
0,20 |
50,00 |
S |
20,00 |
Plata |
Disp |
19,50 |
|
|
21 |
Индикация ошибок в работе |
8,00 |
0,20 |
5,00 |
S |
5,00 |
Plata |
Disp |
4,90 |
|
|
22 |
Горизонтальное воздухо-распределение зафиксировано |
8,00 |
0,20 |
50,00 |
S |
20,00 |
Plata |
Disp |
19,40 |
|
|
23 |
Включить компрессор |
4,00 |
0,20 |
50,00 |
P |
20,00 |
Plata |
Kp |
19,80 |
|
|
24 |
Выключить компрессор |
4,00 |
0,20 |
50,00 |
P |
20,00 |
Plata |
Kp |
19,80 |
|
|
25 |
Ошибка компрессора |
2,00 |
0,20 |
50,00 |
S |
20,00 |
Kp |
Plata |
19,80 |
|
|
26 |
Включить конденсатор |
4,00 |
0,20 |
50,00 |
P |
20,00 |
Plata |
Ks |
19,80 |
|
|
27 |
Выключить конденсатор |
4,00 |
0,20 |
50,00 |
P |
20,00 |
Plata |
Ks |
19,80 |
|
|
28 |
Ошибка конденсатора |
2,00 |
0,20 |
50,00 |
S |
20,00 |
Ks |
Plata |
19,80 |
|
|
29 |
Включить вентилятор внешний |
4,00 |
0,20 |
50,00 |
P |
20,00 |
Plata |
V1 |
19,80 |
|
|
30 |
Выключить вентилятор внешний |
4,00 |
0,20 |
50,00 |
P |
20,00 |
Plata |
V1 |
19,80 |
|
|
31 |
Ошибка вентилятора внешнего |
2,00 |
0,20 |
50,00 |
S |
20,00 |
V1 |
Plata |
19,80 |
|
|
32 |
Включить вентилятор внутренний |
4,00 |
0,20 |
50,00 |
P |
20,00 |
Plata |
V2 |
19,80 |
|
|
33 |
Выключить вентилятор внутренний |
4,00 |
0,20 |
50,00 |
P |
20,00 |
Plata |
V2 |
19,80 |
|
|
34 |
Неисправность вентилятора внутреннего |
2,00 |
0,20 |
50,00 |
S |
20,00 |
V2 |
Plata |
19,80 |
|
|
35 |
Включить испаритель |
4,00 |
0,20 |
50,00 |
P |
20,00 |
Plata |
I |
19,80 |
|
|
36 |
Выключить испаритель |
4,00 |
0,20 |
50,00 |
P |
20,00 |
Plata |
I |
19,80 |
|
|
37 |
Неисправность испарителя |
2,00 |
0,20 |
50,00 |
S |
20,00 |
I |
Plata |
19,80 |
системный приоритет управление климат кондиционер
Представление касается спорадических сообщений. Для них время ожидания мы выбрали равное 20 м/сек, но исходя из задачи (реального представления задачи, решаем, что эти сообщения поступают не чаще 50 м/сек (нажатие на педаль тормоза). Далее все сообщения необходимо представит в зависимости от приоритета (D-J порядке). И с помощью этой таблицы определяем параметр неблагоприятного времени ожидания.
2.3 Сообщения по приоритетам
Таблица 2
Сообщения по приоритетам
|
Номер сигнала |
Размер в битах |
Задержка в мсек (J) |
Период выполнения (T) мсек |
Крайний срок выполнения (D) мсек |
R-128 кБит/сек |
R-256 кБит/сек |
R-512 кБит/сек |
R-1 мБит/сек |
|
|
5 |
8,00 |
0,20 |
100,00 |
5,00 |
2,3841 |
0,2293 |
0,1001 |
0,1 |
|
|
22 |
8,00 |
0,20 |
100,00 |
5,00 |
2,6676 |
0,2314 |
0,1001 |
0,1 |
|
|
4 |
8,00 |
0,20 |
100,00 |
5,00 |
3,1377 |
0,3348 |
0,2001 |
0,2 |
|
|
9 |
8,00 |
0,20 |
1000,00 |
5,00 |
3,469 |
0,237 |
0,1001 |
0,1 |
|
|
11 |
8,00 |
0,20 |
100,00 |
5,00 |
2,7081 |
0,1931 |
0,1 |
0,1 |
|
|
17 |
8,00 |
0,20 |
50,00 |
5,00 |
4,018 |
0,2393 |
0,1001 |
0,1 |
|
|
6 |
8,00 |
0,20 |
100,00 |
5,00 |
3,7936 |
0,3428 |
0,2001 |
0,2 |
|
|
8 |
8,00 |
0,20 |
50,00 |
5,00 |
3,4994 |
0,2451 |
0,1001 |
0,1 |
|
|
13 |
8,00 |
0,20 |
1000,00 |
5,00 |
3,6099 |
0,3487 |
0,2001 |
0,2 |
|
|
1 |
8,00 |
0,20 |
50,00 |
10,00 |
8,3408 |
0,4512 |
0,3001 |
0,3 |
|
|
19 |
8,00 |
0,20 |
5,00 |
10,00 |
8,1543 |
0,5543 |
0,4001 |
0,4 |
|
|
7 |
8,00 |
0,20 |
50,00 |
20,00 |
14,9039 |
0,2943 |
0,2 |
0,2 |
|
|
2 |
8,00 |
0,20 |
5,00 |
20,00 |
15,0137 |
0,3943 |
0,3 |
0,3 |
|
|
14 |
8,00 |
0,20 |
20,00 |
20,00 |
15,2043 |
0,4984 |
0,4 |
0,4 |
|
|
21 |
8,00 |
0,20 |
5,00 |
20,00 |
16,0582 |
0,3945 |
0,3 |
0,3 |
|
|
15 |
8,00 |
0,20 |
50,00 |
20,00 |
16,2683 |
0,5945 |
0,5 |
0,5 |
|
|
12 |
8,00 |
0,20 |
5,00 |
20,00 |
16,6216 |
0,7068 |
0,6 |
0,6 |
|
|
10 |
8,00 |
0,20 |
50,00 |
20,00 |
17,7637 |
0,807 |
0,7 |
0,7 |
|
|
16 |
8,00 |
0,20 |
100,00 |
20,00 |
17,0615 |
0,295 |
0,2 |
0,2 |
|
|
20 |
8,00 |
0,20 |
50,00 |
20,00 |
17,1716 |
0,3951 |
0,3 |
0,3 |
|
|
3 |
8,00 |
0,20 |
5,00 |
20,00 |
17,2817 |
0,4951 |
0,4 |
0,4 |
|
|
18 |
8,00 |
0,20 |
50,00 |
20,00 |
18,6925 |
0,8952 |
0,8 |
0,8 |
|
|
26 |
4,00 |
0,20 |
50,00 |
20,00 |
20,8034 |
0,9953 |
0,9 |
0,9 |
|
|
23 |
4,00 |
0,20 |
50,00 |
20,00 |
20,4138 |
0,5953 |
0,5 |
0,5 |
|
|
27 |
4,00 |
0,20 |
50,00 |
20,00 |
20,5052 |
0,5994 |
0,5 |
0,5 |
|
|
35 |
4,00 |
0,20 |
50,00 |
20,00 |
21,7634 |
0,7563 |
0,6001 |
0,6 |
|
|
29 |
4,00 |
0,20 |
50,00 |
20,00 |
21,8142 |
0,7963 |
0,7 |
0,7 |
|
|
33 |
4,00 |
0,20 |
50,00 |
20,00 |
21,9253 |
0,8964 |
0,8 |
0,8 |
|
|
30 |
4,00 |
0,20 |
50,00 |
20,00 |
22,0366 |
0,9965 |
0,9 |
0,9 |
|
|
36 |
4,00 |
0,20 |
50,00 |
20,00 |
22,7225 |
1,1252 |
1,0001 |
1 |
|
|
24 |
4,00 |
0,20 |
50,00 |
20,00 |
24,3395 |
1,1973 |
1,1 |
1,1 |
|
|
32 |
4,00 |
0,20 |
50,00 |
20,00 |
24,55 |
0,3973 |
0,3 |
0,3 |
|
|
28 |
2,00 |
0,20 |
50,00 |
20,00 |
25,4619 |
1,2974 |
1,2 |
1,2 |
|
|
37 |
2,00 |
0,20 |
50,00 |
20,00 |
25,6726 |
0,4975 |
0,4 |
0,4 |
|
|
25 |
2,00 |
0,20 |
50,00 |
20,00 |
26,5846 |
1,3976 |
1,3 |
1,3 |
|
|
34 |
2,00 |
0,20 |
50,00 |
20,00 |
26,7955 |
0,5976 |
0,5 |
0,5 |
|
|
31 |
2,00 |
0,20 |
50,00 |
20,00 |
26,7077 |
1,4977 |
1,4 |
1,4 |
2.4 Анализ сообщений на разных скоростях передачи
Таблица 3
Анализ сообщений на разных скоростях передачи
|
Скорость передачи, бит/с |
128 000 |
256 000 |
512 000 |
1024 000 |
|
|
Полезные данные, бит/с |
200000 |
200000 |
200000 |
200000 |
|
|
Милисек в сек |
1000 |
1000 |
1000 |
1000 |
|
|
цикл функционирования СРВ мсек |
50 |
50 |
50 |
50 |
|
|
Бит Данных |
1500 |
1500 |
1500 |
1500 |
|
|
Циклов в секунду |
20 |
20 |
20 |
20 |
|
|
Накладные расходы |
40 |
40 |
40 |
40 |
|
|
служебных данных |
1060 |
1060 |
1060 |
1060 |
|
|
Число пакетов в секунду |
36,44559 |
643,915 |
1287,83 |
6439,150032 |
|
|
Коэф. исп. сообщений % |
16,7 |
5,46 |
3,3 |
1,55 |
|
|
Коэф. исп. шины % |
124,6 |
62,7 |
31,2 |
15,6 |
|
|
Результат |
- |
1,6 |
3,5 |
5,8 |
Вывод: скорость 128 кбит/с не подходит, так как недостаточна пропускная способность, при этой скорости система гарантированно не может удовлетворить всем требованиям. 512 кбит/с и 1024 кбит/с избыточны. 256 кбит/с оптимальна для данной задачи.
Заключение
Анализ, приведенный в данной работе, дает возможность использования протокола CAN в широком спектре приложений реального времени. В самом деле, использование им механизма широких системных приоритетов для управления передачей сообщений делает его идеальным для управления сетью.
Использование глобального подхода к приоритетам также имеет то преимущество, что большой объем результатов по планированию систем с фиксированным приоритетом легко может быть адаптирован для использования с CAN.
Важным расширением анализа, приведенного здесь, является введение фазовых взаимосвязей между сообщениями, посланными с одной и той же либо с различных станций; введение их в рассмотрение вместе с мировым временем даст возможность разрабатывать системы с более коротким наихудшим временем ответа.
Список литературы
1. Курс лекций по дисциплине «Системы реального времени»: Учебное пособие / Кычкин А.В., Перминов В.Г. - Пермь: ПВИ ВВ МВД России, 2012. - 158 с.
2. Системы реального времени: технические и программные средства Учебное пособие/ Древс Ю.Г. -М.: МИФИ, 2010. 320 с.
Размещено на allbest.ru
...Подобные документы
Рассмотрение основных принципов и методов проектирования систем реального времени. Описание конструктивных и функциональных особенностей объекта управления, построение диаграммы задач. Выбор аппаратной архитектуры, модели процессов-потоков, интерфейса.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 19.01.2015Обзор требований проблемной области. Особенности управления задачами. Исполнительные системы реального времени. Программирование на уровне микропроцессоров. Модели и методы предметной области. Реализация прототипа системы реального времени.
курсовая работа [263,1 K], добавлен 15.02.2005Основные характеристики систем реального времени, типы архитектур. Система приоритетов процессов (задач) и алгоритмы диспетчеризации. Понятие отказоустойчивости, причины сбоев. Отказоустойчивость в существующих системах реального времени (QNX Neutrino).
контрольная работа [428,8 K], добавлен 09.03.2013Использование драйвера режима ядра и управляющего приложения для создания системных потоков. Имитация обработки данных и организация задержек. Разработка драйвера на языке C++. Конфигурация тестового стенда. Точность изменения задержек и работы таймера.
курсовая работа [182,4 K], добавлен 24.06.2009Выбор беспроводной технологии передачи данных. Механизмы управления качеством передачи потоков. Программное обеспечение приемной и передающей станции. Эксперименты, направленные на изучение неравномерности передаваемого потока данных при доступе к среде.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 18.05.2012Описание основных типов станций протокола HDLC. Нормальный, асинхронный и сбалансированный режимы работы станции в состоянии передачи информации. Методы управления потоком данных. Формат и содержание информационного и управляющего полей протокола HDLC.
лабораторная работа [77,1 K], добавлен 02.10.2013Функция протокола и структура пакета разрабатываемого протокола. Длина полей заголовка. Расчет длины буфера на приеме в зависимости от длины пакета и допустимой задержки. Алгоритмы обработки данных на приеме и передаче. Программная реализация протокола.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 18.05.2014Обзор модулей SAPR\3 и их взаимодействия. Бухгалтерия главной книги, кредиторов, дебиторов. Учет основных средств. Банковский и налоговый учет. Система управления базами данных. Учет и планирование финансовых ресурсов компании в режиме реального времени.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 19.05.2014Программные продукты компании Microsoft: Access, Visual FoxPro7.0, dBASE. Возможности интеграции, совместной работы и использования данных. Системы управления базами данных (СУБД), их основные функции и компоненты. Работа с данными в режиме таблицы.
курсовая работа [805,5 K], добавлен 15.12.2010Общие представления об интернет. Коммуникации с использованием семейства протокола управления передачей интернет-протокола. Крупнейшие каналы интернет США, компании AT&T. Подводные трансокеанские каналы. Схема взаимодействия компьютеров в интернет.
презентация [2,4 M], добавлен 28.02.2012Создание компьютерной программы для администраторов локальных сетей, которая могла бы в режиме реального времени осуществлять централизованный контроль за приложениями, запущенными на компьютерах в локальной сети. Реализация в среде C++ Builder.
курсовая работа [64,9 K], добавлен 23.06.2016Характеристики распределенной системы управления базой данных. Уровни представления информации в распределенной базе. Сравнительные характеристики стратегий хранения информации: централизованной, расчленения (фрагментации), дублирования, смешанной.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 16.05.2014Особенности разработки модуля взаимодействия и приложений для мобильных устройств на базе Windows Mobile. Основные компоненты системы. Выбор протокола XMPP. Создание базы данных, тестирование и отладка системы. Программа, моделирующая аварийные ситуации.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 05.11.2012Операционные системы пакетной обработки, разделения времени, реального времени. Особенности алгоритмов управления ресурсами. Поддержка многопользовательского режима. Вытесняющая и невытесняющая многозадачность. Операционные системы и глобальные сети.
реферат [55,0 K], добавлен 11.12.2011Классификация систем реального времени. Ядра и операционные системы реального времени. Задачи, процессы, потоки. Преимущества и недостатки потоков. Свойства, планирование, синхронизация задач. Связанные задачи. Синхронизация с внешними событиями.
реферат [391,5 K], добавлен 28.12.2007Внедрение первой сети с децентрализованным управлением на основе протокола NCP - ARPANET. История появления и развития Internet: спецификация протокола управления передачей данных TCP/IP, создание локальных сетей. Роль всемирной сети в телемедицине.
реферат [21,4 K], добавлен 04.12.2010Характеристики, основы применения, архитектура жестких и операционных систем реального времени. Последовательное программирование задач реального времени. Структура и языки параллельного программирования, мультипрограммирования и многозадачности.
курсовая работа [195,9 K], добавлен 17.12.2015Принцип организации и способы удаленного обмена файлами с использованием протокола. Разработка проекта распространения софта на множество пользовательских машин. Создание программного комплекса системы с механизмами отображения и управления данными.
дипломная работа [920,0 K], добавлен 03.04.2014Разработка моделей данных информационной системы Сall-центра с применением CASE-технологии. Персонал и его функции. Регистрирование заявок в режиме реального времени. Построение диаграммы потоков данных DFD. Список документов и инфологическая модель.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 28.08.2012База данных - это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области. Классификация баз данных. Использование СУБД Microsoft Access для создания баз данных: особенности и функциональные возможности программы.
реферат [623,6 K], добавлен 22.05.2008
