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特种工业抗恶劣环境高可用控制系统
文章来源 : 军民结合推进司 发布时间:2013年12月04日
  【技术开发单位】中国船舶重工集团公司第七〇九研究所

  【技术简介】特种工业应用中,控制系统对于实时性、容灾能力以及高可用的要求越来越高,如采矿工业控制、核电站工业系统控制、民用航空工业控制、特种制造业等方面,而且还必不可少地要求高可用性,如在线维修、热备份等容错方法,系统要求更高的RAS(Reliability可靠性,Availability可用性,Serviceability适用性)特性,为此将对工业控制系统提出了更高的抗恶劣环境的要求。
  技术突破
  (1)基于LVDS信号的点到点高速串行数据传输技术研究;
  具备自主设计能力,实现了点到点的高速串行数据传输技术、高速数据交换技术、高速信号完整性技术等。
  (2)基于双冗余的智能平台管理总线的研究;
  为满足可维护性、可诊断性设计的要求,实现了系统内部的智能平台管理总线。
  (3)基于热备份的热插拔技术研究及实现;
  采用智能管理方式及电源管理,实现了双冗余功能模块的热插拔技术。

  【技术特点】
  (1)高可用平台管理。该平台针对军用控制系统对高可用平台管理的实时性的要求,通过自主设计的平台管理协议,实现了对控制系统的实时的可用性管理;本方法采用了设备分级控制,通过简约型管理策略,实现各模块的状态管理、热插拔和在线维护。
  (2)面向特定工业控制对象的冗余与切换机制。该平台针对控制系统不同受控对象的响应时间特点,在基于冗余设计的基础上,采用了实时监控软件和快速硬件切换相结合的冗余与切换机制,实现平台的硬件冗余和高速切换,其切换实时性达到250ms。
  (3)基于控制信息特征的高速数据交换方法。该交换方法利用一种点到点的高速串行数据交换协议,实现了各节点控制信息和数据的无阻塞传输和交换。
  (4)异构环境下系统集成技术。该控制平台利用多功能节点架构,实现点到点数据交换,可实现各种异构系统的集成和组合,如各种基于X86、ARM、PowerPC、DSP、FPGA等不同架构的系统都能在该平台中应用。

  【技术指标】
  (1)综合交换和设备管理模块可支持4个以上节点模块的数据交换;
  (2)背板数据传输速率可达Gbps;
  (3)实际数据交换速率根据使用的FPGA的I/O接口速率,达200Mbps以上;
  (4)对外A/D、I/O、RS485、网络接口等都为双冗余设计;
  (5)单模块均可实现热插拔;
  (6)单模块均提供方便的调试接口和JTAG;
  (7)综合通信与存储模块实现了16GB的固态盘存储容量;
  (8)实现了自主的智能平台管理技术;
  (9)外接口功能以及内部的数据处理和交换对用户透明。

  【技术水平】国内领先

  【可应用领域和范围】该技术可应用于恶劣环境和防护等级较高的特种工业环境中,实现信息系统采集、处理以及控制等功能。

  【专利状态】已取得专利2项

  【技术状态】小批量生产阶段

  【合作方式】合作开发

  【投入需求】可根据市场及应用范围需求进行预算

  【转化周期】6个月

  【预期效益】该技术研制的一种基于有限节点的高可用系统智能管理方法以及面向特定工业控制对象的冗余与切换机制,已成功应用于多个军用项目中,经济效益达数千万元。该平台运行稳定可靠,已先后研制多台样机及正式产品。
  使用结果表明,该系统运行稳定,功能高效,其设计技术具有较高创新性,解决了相关系统及设备管理的关键技术及问题,具有可观的应用前景。,以上产品通过了一系列试验、测试,结果表明该平台技术在国际上处于领先、应用前景广阔,适用于各种恶劣环境下的控制系统。
  该控制平台具有较强的环境适应能力,可根据用户技术需求进行扩展设计和适应性修改设计,采用异构系统模块化设计,产品设计实现快捷,在特种工业控制、嵌入式通信计算等领域有十分广泛的应用前景。

  【联系方式】冯  力  027-87534199/18602704188


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