Управление промышленными мехатронными системами Объем занятий: 18 часов

18 часов

лекций,
54 часов практических занятия,
экзамен.

Храмшин Вадим Рифхатович

9. ПРОМЫШЛЕННЫЕ СЕТИ

среда передачи данных, отвечающая множеству разнообразных, зачастую противоречивых требований, связывающая

воедино оборудование различных производителей, а также обеспечивающая взаимодействие нижнего и верхнего уровней системы управления предприятием.

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).

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.).

По уровню использования промышленные сети делятся на следующие виды:
- сети устройств (сенсорные сети) – это сети, действующие на уровне низовой автоматики и объединяющие удаленные модули ввода/вывода, интеллектуальные датчики и исполнительные механизмы (например, сети ASI, ModBus, HART и др.);
- сети управления (контроллерные сети) – это сети объединяющие контроллеры, промышленные компьютеры (например, сети BITBus, ControlNet и др.);
- сети диспетчерского управления (Ethernet и др.);
- универсальные сети (ProfiBus, Foundation FieldBus и др.); –
- глобальная сеть Internet с протоколом TCP/IP.

б - “кольцо”; в - “шина”

30 Мбит/с обеспечивается современной элементной базой, но не является стандартной.

топологии сети с протоколом ASI
Протокол ASI
Протокол ModBus Modicon
Протокол HART

Протоколы сенсорных сетей

BitBus
Пример топологии сети с протоколом BitBus:
а - одноуровневая;
б -

многоуровневая

Протокол Control Net
компания Rockwell Automation

Протокол работает с 99 узлами, скорость передачи данных до 5 Мбит/с.
Протяженность линий связи на коаксиальном кабеле:
с двумя сетевыми узлами – до 1000 м;
с 48 сетевыми узлами – до 250 м;
с 99 узлами с повторителями – до 5000 м.
При использовании волоконно-оптического кабеля – до 3000 м без повторителей и до 30 км с повторителями.

ведомые (Slave) узлы,
подключенные к шине по протоколу ProfiBus
Протокол ProfiBus
Пример

сетевой структуры АСУ ТП
на базе трех протоколов ProfiBus

Протокол ProfiBus-DP (Decentralized Peripheral – распределенная переферия)

Протокол ProfiBus-PA (Process Automation – автоматизация процесса)

Протокол ProfiBus-FMS (Fieldbus Message Specification – спецификация сообщений полевого уровня)

ТП
на базе шины Foundation FieldBus

передачи данных Ethernet
Ethernet - пакетная технология компьютерных сетей.
Стандарты передачи данных

Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI.
Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3.

Ethernet использует топологию шина или звезда и поддерживает скорость передачи данных 10 Мбит/сек (Mbps). Спецификация Ethernet послужила основой для стандарта IEEE 802.3, который устанавливает спецификации для физического и нижних программных уровней. Ethernet использует метод доступа CSMA/CD для обработки одновременных запросов. Это самый распространенный стандарт для локальных сетей.
Более новая версия Ethernet, называемая 100Base-T (или Fast Ethernet - быстрый Ethernet), поддерживает скорости передачи данных до 100 Мбит/сек. (Mbps). А самая новая версия, Gigabit Ethernet поддерживает скорость 1 гигабит (gigabit) (1,000 мегабит) в сек.

передачи данных Ethernet
Отличительными признаками промышленного Ethernet являются:
отсутствие коллизий и

детерминированность поведения благодаря применению коммутаторов;
индустриальные климатические условия;
устойчивость к вибрациям;
отсутствие вентиляторов в оборудовании;
повышенные требования к электромагнитной совместимости;
компактность, крепление на ДИН-рейку;
удобное подключение кабелей;
диагностическая индикация на панели прибора;
электропитание от источника напряжения в диапазоне от 10 до 30 В;
возможность резервирования;
разъемы и оборудование со степенью защиты до IP67;
защита от электростатических зарядов, электромагнитных импульсов, от превышения напряжения питания;
полнодуплексная передача.