Производственные компьютерные системы и сети

2. Промышленные сети и интерфейсы

Обмен информацией между устройствами, входящими в состав автоматизированной системы (компьютерами, контроллерами, датчиками, исполнительными устройствами), происходит в общем случае через промышленную сеть (Fieldbus, «полевую шину») [Cucej].

Промышленные сети отличаются от офисных следующими свойствами:

• специальным конструктивным исполнением, обеспечивающим защиту от пыли, влаги, вибрации, ударов;
• широким температурным диапазоном (обычно от -40 до +70 град);
• повышенной прочностью кабеля, изоляции, разъемов, элементов крепления;
• повышенной устойчивостью к воздействию электромагнитных помех;
• возможностью резервирования для повышения надежности;
• повышенной надежностью передачи данных;
• возможностью самовосстановления после сбоя;
• детерминированностью (определенностью) времени доставки сообщений;
• возможностью работы в реальном времени (с малой, постоянной и известной величиной задержки);
• работой с длинными линиями связи (от сотен метров до нескольких километров).

Промышленные сети обычно не выходят за пределы одного предприятия. Однако с появлением Ethernet и Internet для промышленных сетей стали применять ту же классификацию, что и для офисных [Таненбаум]

• LAN (Local Area Network) — сети, расположенные на ограниченной территории (в цехе, офисе, в пределах завода);
• MAN (Metropolitan Area Networks) — сети городов;
• WAN (Wide Area Network) — глобальная сеть, охватывающая несколько городов или континентов. Обычно для этого используют Internet-технологию.

В настоящее время насчитывается более 50 типов промышленных сетей (Modbus, Profibus, DeviceNet, CANopen, LonWorks, ControlNet, SDS, Seriplex, ArcNet, BACnet, FDDI, FIP, FF, ASI, Ethernet, WorldFIP, Foundation Fieldbus, Interbus, BitBus и др.). Однако широко распространенными является только часть из них. В России подавляющее большинство АСУ ТП используют сети Modbus и Profibus. В последние годы возрос интерес к сетям на основе CANopen и DeviceNet. Распространенность в России той или иной промышленной сети связана, в первую очередь, с предпочтениями и активностью Российских фирм, продающих импортное оборудование.

Источник

Промышленные сети

Бойерле Х.П. Беценар Г.Бах Коммуникация в технике автоматизации

1991 Акционерное общество Siemens Прогресс электроники создает в течение нескольких лет промышленную технику автоматизации. Без устройств и систем автоматизации немыслимы сегодня самые различные технологические отрасли и отрасли промышленности: управления и системы руководства тех. процессами, управляющие и лабораторные компьютеры , CAD- компьютеры, миникомпьютеры и персональные компьютеры. Для эффективного использования этих всех компонентов и г.

Борисов А.М. Основы построения промышленных сетей автоматики

Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2012. – 108 с. Учебное пособие предназначено для студентов различных специальностей, изучающих автоматизацию производственных установок различного технологического назначения. В пособии рассмотрены принципы, лежащие в основе промышленных сетей Ethernet, PROFIBUS-DP, PROFIBUS-PA и AS-Interface. Приведены примеры выполнения лабораторных стендов для изучения указанных сетей и примеры выполнения лабораторных работ.

Джон Парк, Стив Маккей, Эдвин Райт. Передача данных в системах контроля и управления

Джон Парк, Стив Маккей, Эдвин Райт. Передача данных в системах контроля и управления Издательство: Группа ИДТ Год: 2007 Страниц: 480 Данное издание является фундаментальным руководством по коммуникационным технологиям и протоколам и предназначено для инженерного проектирования, выбора и использования систем контроля и управления. Оно содержит информацию, необходимую для анализа, выбора и отладки коммуникационных систем, включая самые новейшие ци.

Зимин В.В. Промышленные сети

Учебное пособие. Н.Новгород: НГТУ, 2006. — 252 с. — ISBN 5-93272-339-4. Рассматриваются теоретические основы промышленных сетей, описываются наиболее распространенные промышленные сети. Значительное внимание уделяется вопросам практического использования промышленных сетей, особенностям их проектирования, настройки и эксплуатации. Приводятся практические примеры проектирования сетей. Основы теории промышленных сетей. Архитектура систем управления.

Источник

19. Понятие промышленной информационной сети (Field Bus). Классификация промышленных сетей.

Промышленная сеть— термин АСУ ТП, под ним понимается сеть передачи данных, связывающая различные датчики исполнительные механизмы, промышленные контроллеры. Устройства используют сеть для:

• передачи данных;
• настройки, ввода в эксплуатацию и диагностики оборудования АСУ ТП;
• питания датчиков и исполнительных механизмов;
• передачи данных между датчиками и исполнительными механизмами, минуя центральный контроллер;
• связи между датчиками, исполнительными механизмами, ПЛК, и АСУ ТП верхнего уровня;
• связи между контроллерами и системами человеко-машинного интерфейса (операторскими системами).

Промышленные сети применяют для передачи данных кабели, оптоволоконные линии, беспроводную связь. Промышленные сети могут взаимодействовать с обычными компьютерными сетями, в частности использовать глобальную сеть Internet. Часто промышленные сети называют «Полевая шина». Название «Полевая шина» происходит дословного перевода английского термина fieldbus.В настоящее время в профессинальной технической литературе применяется термин «Промышленная сеть», который является более адекватным переводом. Промышленная сеть — это среда передачи данных, которая должна отвечать множеству разнообразных, а зачастую противоречивых требований. Промышленная сеть — это набор стандартных протоколов обмена данными, позволяющих связать воедино оборудование различных производителей, а также обеспечить взаимодействие нижнего и верхнего уровней АСУ. Промышленная сеть — это образ мысли инженера, определяющий конфигурацию и принципы построения системы. Появлению промышленных сетей способствовал следующий фактор. Когда микропроцессоры и другие специализированные микросхемы стали достаточно дешевыми, стало целесообразным выделять в общей системе АСУ отдельные локальные задачи, решение которых поручать локальным контроллерам. Контур управления, таким образом, замыкается на нижнем уровне. Сеть же позволяет контроллерам в качестве аргументов для вычисления управляющего воздействия использовать переменные других контроллеров, обеспечивая связанность системы управления в целом. Такая архитектура существенно увеличивает производительность, надежность и масштабируемость систем. Кроме того, современные исполнительные механизмы, как правило, уже сами являются интеллектуальными и законченными «субъектами» промышленных сетей. Таким образом, промышленные информационные сети АСУ ТП можно описать в виде иерархической структуры, представленной на рис.. Все виды промышленных сетей можно классифицировать по следующим показателям:

• топология сети,
• объем информационного сервиса, предоставляемого сетью,
• способ доступа к физическому каналу передачи данных.

Наиболее распространенный тип сетевой топологии — это общая шина. Основное преимущество — простота и дешевизна, легкость переконфигурирования. Не боится отключения или подключения устройств во время работы. Хорошо подходит для сильно распределенных объектов. Имеет ряд «генетических» недостатков, а именно: присутствие в каждой точке сети общего трафика, опасность потери связи при одиночном обрыве канала связи или фатальном выходе из строя одного узла. Наиболее распространенными стандартами промышленных информационных сетей являются:

• RS-485— самая простая, дешёвая и широко распространённая промышленная сеть;
• Промышленный Ethernet;
• HART— сеть для аналоговых датчиков и их настройки;
• AS-Interface— дешёвая и помехозащищённая сеть для дискретных датчиков малой производительности;
• CAN— промышленная сеть для транспорта и машиностроения автоматики: CANbus, CANopen, DeviceNet;
• ProfiBus— промышленная сеть, международный стандарт, созданный с активным участием фирмы Siemens AG, содержащий ряд профилей, например:ProfiBusDP,ProfiBusFMS,ProfiBusPA.

Основой почти всех промышленных информационных сетей является интерфейс RS-485. RS-485 — полудуплексный многоточечный последовательный интерфейс передачи данных.Передача данных осуществляется по одной паре проводников с помощью дифференциальных сигналов. Разница напряжений между проводниками одной полярности означает логическую единицу, разница другой полярности — ноль.

Источник

6.3. Организация компьютерной сети предприятия

Для повышения эффективности и степени автоматизации информационной технологии, реализуемой с помощью АРМ, последние должны быть объединены в локальные сети с выходов в корпоративную и глобальную сеть. Физическая реализация информационной технологии в управлении предприятием, как правило, содержит в себе черты организационной структуры и представляет собой компьютерную сеть, разбитую на сегменты, связь между которыми осуществляется через устройство коммутации – мост (рис. 16).

Сегмент администрации содержит АРМ директора и главных специалистов. К этому сегменту подключен сервер, на котором хранится банк данных предприятия и основное функциональное программное обеспечение.

Рис. 16. Топология компьютерной сети крупного предприятия

Шинная технология сегмента позволяет обмениваться данными между главными специалистами предприятия и директором, а через мост связываться с АРМ служб главных специалистов (бухгалтерия, планово-экономический отдел и т.д.). В этом сегменте подготавливаются и принимаются решения по управлению.

Службы главных специалистов выделены в сегменты и через мост могут взаимодействовать между собой и АРМ главных специалистов. На компьютерах этих сегментов вычислительной сети предприятия разрабатываются производственные планы, ведется учет и анализ производственных параметров, подготавливается агрегированная информация и рекомендации по управлению производством для сегмента администрации. Производственная информация, характеризующая динамику производственного процесса на предприятии, собирается и проходит первичную обработку в сегментах производственных подразделений. Сервер вычислительной сети предприятия через устройство сопряжения подключается к магистральному каналу, дающему выход в корпоративные сети и в Интернет.

В крупных предприятиях и объединениях производственные подразделения часто удалены от административного здания, что требует каналов связи для подключения удаленных сегментов. Для этой цели может быть использована коммутируемая телефонная сеть, передача данных по которой осуществляется с помощью модема. В этом случае сегменты производственных подразделений подключаются через удаленные мосты и модемы к телефонной сети. К ней же через модем подключается либо административный сегмент, либо мост вычислительной сети административного здания.

Передача данных по телефонной сети общего пользования отличается низким качеством и скоростью. Поэтому для надежного подключения сегментов производственных подразделений к сети администрации предприятия желательно иметь выделенные телефонные линии.

Устойчивая работа вычислительной сети невозможна без управления. Функции управления сетью возлагаются на администратора сети. В его функции входят физическая и программная организация работы сети, управление трафиком, поддержание в рабочем состоянии сетевого программного обеспечения и оборудования.

Процесс накопления данных на предприятии может быть реализован путем организации банка данных предприятия на сервере и локальных баз данных на АРМ. В банке данных должны храниться данные стратегического и тактического характера, в локальных базах – данные оперативного и информационного характера.

Источник