Category: Корпоративные новости 

Контроллер Ethernet, также известный как сетевой адаптер или «сетевая карта», устанавливается в PCI-разъём на материнской плате компьютера. Обычно это белый разъём, после чего достаточно установить дисков с драйверами, включённых в приобретённую сетевую карту. Контроллер Ethernet использует специальные стандарты физического и канального уровней связи, например, Ethernet или токен-环 (Token Ring), для создания необходимой электрической системы передачи данных. Это создаёт основу для полного сетевого протокола, позволяя небольшим группам компьютеров в локальной сети, а также широкополосным сетям, подключенным через маршрутизационные протоколы, таким как IP, осуществлять обмен данными. Обычно контроллер Ethernet оснащается интерфейсами: двухпроводной кабель, оптоволокно, BNC, AUI и HomePNA. Последние три интерфейса сегодня встречаются реже, тогда как оптоволокно чаще используется в серверах.

Дискретные входные модули обычно обладают высокой электрической изоляцией, например, могут обеспечивать изоляцию до 2500 В, эффективно предотвращая влияние внешних электромагнитных помех на внутренние цепи системы и гарантируя стабильность передачи сигналов.

Этот модуль поддерживает различные типы входных сигналов, включая дискретные сигналы и сигналы уровня TTL, что делает его универсальным и способным удовлетворить потребности различных промышленных сценариев.

Дискретные входные модули обладают быстрым временем отклика и способны реагировать на входные сигналы менее чем за 10 мс, обеспечивая своевременное фиксирование изменений внешних сигналов. Количество входных каналов обычно составляет 8 или 16, пользователи могут гибко выбирать подходящее количество каналов в зависимости от количества сигналов в конкретном применении.

Дискретные входные модули обладают высокой устойчивостью к помехам: благодаря использованию фильтрующих схем и экранирования они эффективно подавляют помехи частотой 50 Гц и выше.

Температурный диапазон работы модуля обычно составляет от -20 °C до 70 °C, что позволяет ему работать в условиях суровых промышленных температурных условий и обеспечивает надежность работы.

С точки зрения энергопотребления, дискретные входные модули имеют низкое энергопотребление, типичная мощность одного канала может составлять всего несколько милливатт, что способствует снижению общего энергопотребления системы.

Входные интерфейсы модулей часто используют оптические связующие устройства, которые обеспечивают изоляцию входной цепи от внутренней цепи по электрической связи при передаче сигналов, повышая безопасность.

Дискретные входные модули поддерживают взаимодействие с различными системами управления, например, могут беспрепятственно соединяться с системами управления PLC для быстрой обмена данными.

1. Основной принцип работы газовой турбины
Газовая турбина — это высокоэффективное и экологически чистое устройство для преобразования энергии, основной принцип работы которого заключается в использовании энергии, выделяемой в результате непрерывного процесса сгорания, для приведения вращение турбины и, как следствие, генерации механической энергии. Этот процесс требует согласованной работы нескольких ключевых компонентов, включая компрессор, камеру сгорания и турбину. Благодаря продуманному сочетанию и эффективной работе этих элементов газовая турбина обеспечивает высокую эффективность преобразования и использования энергии.
◇ Воздухозабор и сжатие
В процессе работы газовой турбины воздух сначала поступает извне через впускную трубу. Затем он попадает в компрессор, состоящий из нескольких ступеней лопаток. По мере движения воздуха внутри компрессора лопатки каждой ступени создают усилие, которое постепенно повышает давление и температуру воздуха. Например, в авиационных газовых турбинах компрессор может повысить давление воздуха до десятков атмосфер, хотя этот процесс схож с циклом сжатия в поршневых двигателях, но он является непрерывным и высокоэффективным.
◇ Сгорание
Высокотемпературный и высоконапорный воздух, подаваемый через компрессор, поступает в камеру сгорания. Там вводится топливо, такое как природный газ или авиационное бензиновое топливо, которое тщательно смешивается с воздухом. После воспламенения процесс выделяет огромное количество тепловой энергии, что приводит к быстрому повышению температуры газа внутри камеры сгорания. Обычно температура газа на выходе из камеры сгорания достигает 1000–1500 °C, и именно этот высокотемпературный газ является ключевым источником энергии, необходимым для выработки мощности в газовых турбинах.
◇ Работа за счёт расширения

Высокотемпературный и высоконапорный газ, выходящий из камеры сгорания, далее поступает в турбинную часть. Турбина также состоит из многоступенчатых лопаток, в которых происходит расширение этого высокотемпературного газа, что приводит к вращению турбинных лопаток. Поскольку турбина тесно соединена с компрессором и внешними нагрузками (такими как генераторы, авиационные винты и т.д.), вращательное движение турбины не только обеспечивает непрерывную работу компрессора, но и передаёт механическую работу наружу. Например, в газовых турбинах, используемых для выработки электроэнергии, вращение турбины приводит к генерации электричества в генераторе; в авиационных газовых турбинах же турбина напрямую приводит в движение винт самолёта или создаёт реактивную тягу.
◇ Отвод газа
Газ, прошедший турбинное расширение и совершившее работу, хотя и понизил температуру и давление, всё ещё сохраняет значительную энергию. Затем этот газ выводится из газовой турбины через выпускной канал. В некоторых системах комбинированного цикла газовых турбин эти выделяемые газы используются умело, например, для нагрева пара, что позволяет приводить паровую турбину в действие для дальнейшей работы, тем самым повышая эффективность выработки электроэнергии всей системой.
2. Ключевые компоненты газовых турбин и принцип их работы
Газовая турбина состоит в основном из ключевых компонентов, таких как компрессор, камера сгорания и турбина. Принцип её работы заключается в следующем: компрессор сжимает воздух и подаёт его в камеру сгорания, где он смешивается с топливом и сжигается, образуя высокотемпературный и высокого давления газ, который приводит в движение турбину, а затем — генератор для выработки электроэнергии. В процессе выхлопные газы по-прежнему содержат значительную энергию, которую можно дополнительно использовать для нагрева пара или других целей, тем самым повышая эффективность всей системы выработки электроэнергии.
◇ Компрессор
Компрессор является одним из ключевых компонентов газовых турбин, принцип работы которого основывается на сжатии воздушного потока лопатками. Существует два основных типа лопаток компрессора: осевые и центробежные. В осевых компрессорах лопатки расположены по оси, воздух движется вдоль оси, и после многоступенчатого сжатия через последовательное прохождение лопаток давление постепенно повышается. В центробежных компрессорах давление воздуха увеличивается за счёт вращения рабочего колеса, которое отбрасывает входящий воздух к краю колеса. Современные крупные газовые турбины обычно используют многоступенчатые осевые компрессоры для достижения более высокого коэффициента сжатия.
Производительность компрессора имеет решающее значение для общей эффективности газовой турбины. Чем выше коэффициент сжатия, тем больше давление воздуха, поступающего в камеру сгорания, и тем больше энергии можно выработать при одинаковом количестве топлива. Однако чрезмерно высокий коэффициент сжатия может вызывать определённые проблемы, например, флаттер компрессора, который возникает из-за нестабильного потока воздуха внутри устройства. Чтобы избежать этого явления, необходимо использовать сложные системы управления для мониторинга и регулировки.
◇ Обратная камера сгорания
Основная задача обратной камеры — обеспечить стабильное и эффективное сгорание топлива. Её внутренняя конструкция должна быть тщательно спроектирована, чтобы гарантировать полное смешивание топлива с воздухом и его полное сжигание. Обратные камеры сгорания бывают различных форм, включая кольцевые трубчатые камеры, кольцевые камеры и другие. В процессе сгорания топливо точно подаётся через форсунки, а ключевым моментом проектирования является обеспечение хорошей распылительной способности, что способствует равномерному смешиванию топлива с воздухом.
Кроме того, камера сгорания сталкивается с рядом проблем, таких как поддержание стабильности горения, контроль скорости распространения пламени и управление температурой сгорания. Чтобы предотвратить повреждение лопаток турбины высокими температурами и при этом обеспечить стабильность процесса сгорания, в камере сгорания применяются передовые технологии, такие как охлаждение газовой плёнкой и конвективное охлаждение. В условиях растущего внимания к экологическим аспектам при проектировании необходимо также тщательно учитывать способы снижения выбросов загрязняющих веществ (например, оксидов азота).
◇ Турбина
Основной принцип работы турбины заключается в том, что расширение горячего газа приводит к вращению лопаток. Для повышения эффективности преобразования энергии газа в работу лопаток форма и конструкция турбинных лопаток тщательно оптимизированы. Поскольку лопатки турбины подвержены воздействию высокотемпературного газа и значительным механическим напряжениям, их обычно изготавливают из высокотемпературных материалов.
Эффективность турбины зависит от множества факторов, включая аэродинамические характеристики лопаток и количество ступеней турбины. Многоступенчатые турбины позволяют более эффективно использовать энергию газа, однако одновременно увеличивают сложность конструкции и стоимость производства. В процессе работы газовых турбин существует соотношение мощности между турбиной и компрессором, и система управления должна обеспечивать их согласованную работу для поддержания стабильной эксплуатации газовой турбины.

Турбоястролитерный двигатель представляет собой турбинный двигатель, который полностью зависит от газового потока для создания тяги. Обычно используется в качестве силовой установки высокоскоростных самолётов, однако расход топлива здесь выше, чем у турбовентиляторных двигателей. Турбоястролитерные двигатели делятся на центробежные и осевые. Центробежный двигатель был изобретён британцем сэром Фрэнком Уиттером в 1930 году, но первый самолёт с таким двигателем вылетел в воздух лишь в 1941 году, и он не участвовал во Второй мировой войне. Осевой двигатель появился в Германии и в 1944 году летом был использован в качестве силовой установки первого практического реактивного истребителя Me-262. По сравнению с центробежными турбоястролитерными двигателями, осевые обладают преимуществами меньшего поперечного сечения и более высокого коэффициента сжатия. Сегодня большинство турбоястролитерных двигателей являются осевыми.

Газотурбинный двигатель (Gas turbine engine или Combustion turbine engine), также известный как газовая турбина, является одним из видов тепловых двигателей. Термин «газовая турбина» может охватывать широкий спектр моделей, и их основной принцип работы схож: к ним относятся, например, реактивные двигатели на газовых турбинах. Обычно под газотурбинным двигателем понимают те, которые используются в судах (в основном военных боевых кораблях), транспортных средствах (чаще всего крупногабаритных машин, способных вместить газовую турбину, таких как танки, технико-строительные машины и т.д.) и электрогенераторных установках. В отличие от турбинных двигателей, используемых для привода судов, газовые турбины не только приводят в движение компрессор, но и дополнительно приводят в действие приводной вал, который соединяется с трансмиссией транспортного средства, винтом судна или генератором.

Параллельная резервирующая система ИБП состоит из двух или более отдельных систем ИБП, выходы которых подключены параллельно к общей системе распределения электроэнергии. Обычно система конфигурируется как N+1 отдельные системы ИБП, где N систем достаточно для питания всей нагрузки, а дополнительная система служит резервной и называется N+1-параллельной резервирующей системой. Таким образом, даже при отказе одной системы ИБП, N+1-параллельная резервирующая система продолжает работать нормально.

По сравнению с одиночной системой, N+1-параллельная резервирующая система может увеличить выходную мощность и обеспечить дополнительную надежность (N+1-параллельная система не позволяет увеличивать мощность, только добавляет резервирование). Также можно объединить несколько отдельных систем ИБП в параллельную конфигурацию, чтобы увеличить мощность без добавления резервирования — такая система называется N+0-параллельной системой или просто N-параллельной системой.

Архитектура аппаратной резервации (Hardware Redundancy) — это технология обеспечения отказоустойчивости за счёт конфигурации дополнительных аппаратных ресурсов, являющаяся ключевым методом проектирования надёжности компьютерных систем. Основной принцип заключается в использовании резервирующих физических устройств или компонентов для устранения одиночных отказов, что позволяет системе продолжать нормальную работу при локальных аппаратных неисправностях [1] [3-4].

Эта технология подразделяется на статическую, динамическую и гибридную резервацию в зависимости от способа реализации. Статическая резервация использует механизм голосования для выключения неисправностей (например, система тройной резервации TMR), динамическая резервация осуществляется через переключение между основным и резервным режимами, а гибридная резервация сочетает в себе особенности обеих моделей [1] [4] [8]. Типичные примеры применения включают двойное питание, массивы жёстких дисков RAID, конфигурацию двух сетевых карт. В серверных, аэрокосмических и промышленных системах отказоустойчивость достигается с помощью архитектур «главный-резервный», архитектур с двойными ядрами с синхронизацией и других решений для обнаружения и восстановления отказов [3] [5-7].

Истоки резервационных технологий восходят к исследованиям по отказоустойчивому управлению фон Неймана, которые со временем, по мере роста требований к надёжности компьютерных систем, стали полноценной технической системой. В промышленной сфере применяется архитектура тройной резервации, например, архитектура 2×3 разнородных процессоров, используемая в компьютерах управления Boeing 777, что ознаменовало углубление применения аппаратной резервации в системах с высоким уровнем безопасности.

Компьютерный кластер, сокращённо кластер, представляет собой компьютерную систему, в которой набор разрозненных программных или аппаратных компонентов тесно взаимодействует друг с другом для выполнения вычислительных задач. В некотором смысле их можно рассматривать как один компьютер.
Введение
Отдельный компьютер в кластерной системе обычно называется узлом и, как правило, подключается через локальную сеть, хотя возможны и другие способы подключения. Кластерные компьютеры обычно используются для повышения скорости вычислений и/или надежности отдельных компьютеров, таких как рабочие станции или суперкомпьютеры. Как правило, кластерные компьютеры обладают значительно более высоким соотношением цены и производительности по сравнению с отдельными компьютерами. [1]
Кластерная классификация
Кластеры делятся на два типа: изоморфные и аниморфные. Их различие заключается в том, одинаковы ли архитектуры компьютеров, входящих в систему кластера. Компьютеры кластера по функционалу и структуре можно разделить на следующие категории [1]:

– Кластеры высокой доступности (High-Availability, HA)
– Кластеры с балансировкой нагрузки
– Кластеры для высокопроизводительных вычислений (High-Performance Computing, HPC)
– Грид-вычисления

Кластеры высокой доступности обычно означают, что если какой-либо узел кластера выходит из строя, задачи автоматически перенаправляются на другие исправные узлы. Также это может означать, что любой узел кластера может быть отключён для обслуживания, после чего снова включён, при этом не влияя на работу всего кластера.

Кластеры с балансировкой нагрузки работают путём распределения рабочих нагрузок между группой серверов задней панели с помощью одного или нескольких фронтенд-балансировщиков, что обеспечивает высокую производительность и высокую доступность всей системы. Такой кластерный комплексы иногда называют «фермой серверов» (Server Farm). Обычно кластеры высокой доступности и кластеры с балансировкой нагрузки используют схожие технологии или одновременно обладают характеристиками как высокой доступности, так и балансировки нагрузки.

Проект Linux Virtual Server (LVS) предоставляет наиболее распространённое программное обеспечение для балансировки нагрузки в операционной системе Linux [1].

Кластеры для высокопроизводительных вычислений используют метод распределения вычислительных задач между разными узлами кластера для повышения вычислительной мощности, поэтому в основном применяются в области научных вычислений. Наиболее популярные HPC-системы используют операционную систему Linux и другие бесплатные программы для выполнения параллельных вычислений. Такая конфигурация кластера часто называется кластером Beowulf. Эти кластеры обычно запускают специальные программы, чтобы максимально использовать параллельные возможности кластера HPC. Такие программы, как правило, используют специализированные библиотеки, например, библиотеку MPI, предназначенную специально для научных вычислений.

HPC-кластеры особенно подходят для вычислительных задач, в которых между узлами происходит значительная передача данных, например, когда результаты вычислений одного узла влияют на вычисления других узлов [1].

Грид-вычисления

Грид-вычисления или грид-кластеры — это технология, тесно связанная с кластерным вычислением. Основное отличие грида от традиционного кластера заключается в том, что грид соединяет группу взаимосвязанных, но неповеренных друг другу компьютеров, его работа больше напоминает общую вычислительную инфраструктуру, чем самостоятельный компьютер. Кроме того, грид обычно поддерживает больше различных типов наборов компьютеров, чем кластер.

Грид-вычисления оптимизированы для работы с множеством независимых задач, при этом данные не обмениваются между задачами в процессе вычислений. Грид в первую очередь служит для управления распределением задач между компьютерами, выполняющими независимые задачи. Ресурсы, такие как хранилища данных, могут использоваться всеми узлами, однако промежуточные результаты задач не влияют на ход выполнения задач на других узлах в грид.

Избыточное повторение или излишне длинные содержания (включая информацию, язык, код, структуру, сервисы, программное и аппаратное обеспечение и т.д.) называется избыточностью. Избыточность имеет два уровня значения: первый уровень относится к лишним, ненужным частям, второй — к искусственному добавлению повторяющихся элементов с целью создания резервной копии исходного отдельного элемента для повышения его безопасности. Такой подход широко применяется в информационно-коммуникационных системах.

Резервирование означает повторное настройку некоторых компонентов системы, при этом в случае отказа системы резервные компоненты берут на себя работу неисправного элемента, что сокращает время выхода из строя системы. Модульное резервирование предполагает использование комплексной модульной структуры [1] в составе системы: при отказе одного компонента структура может автоматически или вручную перестроиться, и другой компонент начинает выполнять функции неисправного, обеспечивая снижение уровня работы системы. За исключением неисправного компонента, остальные части системы продолжают нормально функционировать.