Механика балансеров

Балансеры используются для равномерного распределения предметов по нескольким конвейерным линиям.

Балансер со сбалансированным входом равномерно принимает поток предметов со всех входных конвейеров. Балансер со сбалансированным выходом равномерно распределяет поток предметов по всем выходным конвейерам. Идеально, если у балансера сбалансированы и вход, и выход.

Конвейерные балансеры

Конвейерные балансеры основаны на разделителях, поскольку они разделяют поток в соотношении 1:1 на обоих своих выходах. Таким образом, разделители можно использовать для разделения потока предметов пополам. Процесс деления может многократно повторяться, что позволяет создавать балансеры с количеством выходов 2ⁿ.

Балансеры так же используют механику разделителей для приема равного количества предметов с обоих входов. Иными словами, разделитель, подключенный к двум входным конвейерам, будет равномерно распределять предметы по двум выходным конвейерам.

Пропускная способность

Максимальная пропускная способность балансеров может быть ограничена, если один или несколько выходов заблокированы. Чтобы пропускная способность не уменьшалась, балансер должен полностью соответствовать следующим требованиям:

Максимальная пропускная способность под полной нагрузкой.
Любые входы балансера, должны быть подключены к любым выходам этого балансера.

Часто балансеры не соответствуют второму условию, так как имеют свои узкие места. На рис. 3 показан 4 → 4 балансер, который запитан по двум конвейерам, но выводит только один, следовательно, пропускная способность этого балансера равна 50% от максимальной. Узкое место данного балансера заключается в том, что два средних конвейера запитаны от одного разделителя. Таким образом, если только на один из входов разделителя поступает поток предметов, как видно на рисунке, он может разделить только один конвейер, даже несмотря на то, что подводящий разделитель полностью запитан по двум входам. Конкретно в этом случае недостаток балансера может быть исправлен, если на выходные конвейеры установить дополнительные разделители (рис. 4).

Однако большинство недостатков балансеров не устраняются так просто. Гарантированный метод для достижения максимальной пропускной способности балансера заключается в установке двух балансеров друг к другу, что позволяет достичь выполнения первого условия максимальной пропускной способности (максимальная пропускная способность под полной нагрузкой). Итоговый балансер обычно получается значительно больше, чем тот, который изначально проектировался. Это связано с тем, что они используют больше разделителей, чем минимальное требуемое их количество для теоретического балансера с полной пропускной способностью. Для n → n балансера, где n — степень двойки, формула n×log₂(n)−n÷2 может использоваться для расчета количества разделителей. Эта формула основана на узлах сети Бенеша, которая по сути тот же балансер с максимальной пропускной способностью — позволяет из любого входа дойти до любого выхода.

Универсальный балансер

Многие балансеры не могут должным образом сбалансировать выходной поток, если один из выходов не используется. Это означает, что балансер n → n не способен эффективно работать в режиме n → (n-1). Иногда это можно исправить, заведя неиспользуемый выход обратно на вход балансера. В других случаях это не работает. Универсальный балансер решает эту задачу внутренней обратной связью. Подобные балансеры могут ровно сбалансировать любое количество входного потока на любое количество выходного. Универсальный балансер может быть ограниченным по пропуской способности. Если пропускная способность универсального балансера ограничена, то проблема кроется в его внутренней обратной связи или самом балансере. Универсальный балансер с ограниченной пропускной способностью может обладать устойчивостью только для нескольких неиспользуемых выходов, когда же количество неиспользуемых выходов больше допустимого, универсальный балансер ведет себя как обычный и может не балансировать поток должным образом.

Балансер полос конвейера

Балансер полос конвейера может быть со сбалансированным выходом или входом. Балансер полос конвейера со сбалансированным входом равномерно распределяет обе полосы входного конвейера, в то время как балансер полос конвейера со сбалансированным выходом равномерно распределяет входной поток на каждую полосу выходного конвейера (рис. 5).

Галерея

1. Входной конвейер разделяет входной поток пополам дважды, составляя выходные потоки, каждый из которых составляет 25% входного потока.
2. Сначала конвейеры A и B проходят через разделитель, так что выходные конвейеры содержат одинаковое количество предметов из каждого входного конвейера (AB). То же самое делается с конвейерами C и D (CD). Затем смешанные линии AB и CD проходят через разделитель, так что их выходные конвейеры содержат элементы из каждого входного (ABCD).
3. Балансер с ограниченной пропускной способностью из-за неиспользуемых выходов и неравномерного входного потока. (Нажмите для воспроизведения анимации)
4. Решение проблемы уменьшения пропускной способности.
5. Балансер полос конвейера распределяет предметы между полосами конвейера.