A method of describing a modular information and measurement system based on the CANopen protocol, taking into account intermodule information links
https://doi.org/10.26583/gns-2023-03-03
EDN: FYOEPO
Abstract
Modern information and measuring and control systems (IMCS) usually have a modular structure. Convenient means of organizing intermodule interaction are the CAN interfaces (CAN FD) and the CANopen protocol. The standard tools provided by the CANopen specification are focused on the description of individual modules and do not ensure the integrity and consistency of the IMCS configuration as a whole. This article discusses the causes of possible configuration errors and suggests a method for describing the IMCS based on the CANopen protocol, which ensures consistent configuration of the system modules. The goal is achieved by supplementing the standard description of modules with an explicit description of the messages transmitted by modules to each other, indicating the source, receivers and a list of parameters. A scheme of information flows in a modular IMCS is developed, a general structure of the system description is proposed, including module parameters and message parameters. Data structures describing modules and messages are considered in detail, special attention is paid to ensuring the integrity of intermodule information links. It is shown that the proposed method makes it possible to detect or exclude configuration errors such as messages without a source or without recipients, duplication of parameter transmission, an attempt to transmit a non-existent parameter, the absence of transmission of some parameters, the absence of a source for the received parameter. The use of the XML language for the implementation of the IMCS description method is proposed, which provides automatic verification of the system configuration by standard language means based on the document schema. It is noted that the use of the method in the modeling and configuration program of the modular vibration monitoring system provided the identification of errors of inconsistent or incomplete configuration of individual modules at the earliest stages of design.
About the Authors
D. A. PlotnikovRussian Federation
Doctor of Technical Sciences, Professor, Department «Automation and Telemechanics»
A. S. Muzhenko
Russian Federation
assistant lecturer, Department «Automation and Telemechanics»
V. I. Lachin
Russian Federation
Doctor of Technical Sciences, Professor, Department «Automation and Telemechanics»
References
1. Iehira K., Inoue H., Ishida K. Spoofing attack using bus-off attacks against a specific ECU of the CAN bus. 15th IEEE Annual Consumer Communications & Networking Conference (CCNC). Las Vegas, NV, USA, 2018. Р. 1–4. https://doi.org/10.1109/CCNC.2018.8319180
2. Liu Yu, Yin Y. Statistical analysis of improved bit-stuffing method based on CAN bus. Computer science and engineering. 2018. https://doi.org/10.12783/dtcse/ceic2018/24562
3. Alaei R., Moallem Р., Bohlooli A. statistical based algorithm for reducing bit stuffing in the controller area networks. Microelectronics Journal. 2020;101:104794. https://doi.org/10.1016/j.mejo.2020.104794
4. Плотников Д.А. Оценка времени отклика элементов в модульных информационно-измерительных и управляющих системах, использующих интерфейс CAN. Известия вузов.
5. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2017;1:13–18. http://dx.doi.org/10.17213/0321-2653-2017-1-13-18
6. Плотников Д.А. Вероятностный метод для оценки параметров межмодульного взаимодействия в системе управления защитой турбоагрегата по вибрации. Глобальная ядерная безопасность. 2021;11(3):37–51. https://doi.org/10.26583/gns-2021-03-04
7. Лачин В.И., Плотников Д.А., Муженко А.С., Дьяченко В.Б., Рарова Н.В. Разработка имитационной модели модульной информационно-измерительной системы на базе интерфейса CAN FD.Д.А. Безопасность ядерной энергетики: тезисы докладов 19-й Международной научно-практической конференции, 06-07 июня 2023 г. НИЯУ МИФИ. Волгодонск: ВИТИ НИЯУ МИФИ, 2023. С. 133-136. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=54313273&pff=1
8. Плотников Д.А., Лачин В.И., Муженко А.С., Рарова Н.В. Оценка времени передачи сообщений в информационно-измерительных и управляющих системах, использующих интерфейс CAN FD. Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2023;2:5–10. http://dx.doi.org/10.17213/1560-3644-2023-2-5-10
9. Плотников Д.А., Алджиязна В.К.М. Моделирование межмодульного взаимодействия в системах на базе протокола CANopen (CanOpenAnalyzer). – Свид. о гос. рег. прогр. для ЭВМ 2020610500 РФ. Роспатент. № 2019667012; заявлено 19.12.19, зарег. 15.01.20.
Review
Работа посвящена актуальной проблеме обеспечения целостности и непротиворечивости конфигурации ИИУС. Предложено решение проблемы путем дополнения стандартного описания модулей явным описанием сообщений, передаваемых модулями друг другу, с указанием источника, приёмников и перечня параметров.
Научная новизна исследования. Разработан метод описания ИИУС как совокупности модулей, обменивающихся результатами измерений и вычислений, упакованными в информационные объекты. Согласно этому методу, система описывается двумя группами параметров: параметры модулей и параметры информационных объектов. Сформулированная задача решена авторами путём дополнения описания ИИУС, предусмотренного стандартом (CANopen electronic data sheet), описанием информационного взаимодействия между модулями. Таким образом, в работе решается известная задача, за счет применения известного, но усовершенствованного, способа.
Практическая значимость исследования. Представленный в работе метод полезен на этапе разработки информационно-измерительной системы и на этапе ее пусконаладки с точки зрения сокращения сроков разработки.
Замечания к работе. По содержанию статьи имеются отдельные замечания:
1) требуется уточнение вопроса оценки вероятности потери данных в процессе эксплуатации (если она проводилась проводилась после доработки);
2) авторам следует объяснить (стр 3 последний абзац), от чего зависит конфигурирование, и пояснить, происходит ли объединении различных элементов в одну систему автоматически или вручную.
Также есть замечания по оформлению. Авторам необходимо корректно оформить пп 6-9 в списке литературы. Рисунок 6, на взгляд рецензента, имеет избыточное количество параметров для описания узла.
Заключение. Статья «Метод описания модульной информационно-измерительной системы на основе протокола CANopen с учетом межмодульных информационных связей» является актуальной, обладает признаками научной новизны и практической значимости и может быть рекомендована к печати после устранения замечаний.
For citations:
Plotnikov D.A., Muzhenko A.S., Lachin V.I. A method of describing a modular information and measurement system based on the CANopen protocol, taking into account intermodule information links. Nuclear Safety. 2023;48(3):26-36. (In Russ.) https://doi.org/10.26583/gns-2023-03-03. EDN: FYOEPO