RETELE%20INDUSTRIALE%20CU%20ARHITECTURA%20DESCHISA

1
RETELE INDUSTRIALE CU ARHITECTURA DESCHISA
2
Protocol propriu de comunicatie
Echipament 1
Echipament 2
Realizarea retelei necesita utilizarea acelorasi
protocoale
Echipament n
Standardizarea protocoalelor
Reducerea costurilor cablarii
Utilizarea sistemelor cu functii de control si
monitorizare
Retea de comuncatie intre echipamentele unui
sistem
3
Standarde de retea 1979 Open Systems
Interconnect OSI 1980 Proiectul 802 - IEEE
adera la OSI subdivizand nivelul Data link in
cele doua subnivele Madia Acces Control (MAC) si
Logical Link Control (LLC) 1990 General Motors
dezvolta Manufacturing automation Protocol (MAP)
Protocol MAP
Nivel OSI Aplicatie
Prezentare Sesiune Transport Retea Legatura de
date Fizic
Manufacturing message from standard(MMFS) File
transfer (FTAM), Common application
service(CASE) ISO session kernel ISO Transport
class 4 ISO internet IEEE 802.2 class 1, IEEE
802.4 token bus IEEE 802.4 broad band
4
Protocol MAP Nivel Aplicatie furnizeaza un set
de comenzi care vor fi intelese de dispozitivele
si software-ul folosit Nivel Legatura de date
se asigura transmiterea informatiei de catre un
singur utilizator la un anumit moment dat Nivel
Fizic informatia este modulata dupa o
purtatoare in radio frecventa, iar apoi transmisa
prin cablu coaxial.
Exemple de retele si domeniile lor de
aplicatie CANopen, DeviceNet, SDS retele tip
CAN pentru echipamente de manufacturare
FOUNDATION Fieldbus retele de control de
proces Interbus S -
retele low-level pentru echipamente I/O LonWorks
- retele digitale de
orientare generala, utilizate in
automatizarea
cladirilor/sistemelor embedded PROFIBUS DP/FMS/PA
- familie de retele destinate proceselor
industriale si de fabricatie
5

• DeviceNET
• A fost dezvoltata initial de Allen-Bradley
• Este administrata la momentul actual de ODVA
  (Open DeviceNet Vendors Application)
• Este o retea low-level, destinata conectarii
  echipamentelor si instrumentatiei industriale
  (senzori si elemente de executie) la aparatura de
  high-level (controlere)
• Asigura interschimbabilitatea la costuri foarte
  reduse, pentru aparate simple, utilizate frecvent
  in aplicatii de manufacturare (limitatori de
  cursa, senzori fotoelectrici, soft-startere,
  cititoare de cod de bare, actionari cu turatie
  variabila, interfete operator integrate, etc)

6

• DeviceNET protocolul de comunicatie
• Este implementat pe suportul protocolului CAN
  (Controller Area Network)

DeviceNET
CAN

• Completeaza restul nivelelor plus nivelul Media
  (0) si Aplicatie (7)
• Defineste semnificatia datelor deplasate

• Specifica numai anumite portiuni ale nivelului
  fizic si de date
• Defineste forma de deplasare a datelor

7

• DeviceNET caracteristici
• Pana la 64 de adrese pe o singura retea
• Comunicatie peer-to-peer, cu prioritati, bazata
  pe schema de arbitrare nondestructiva a
  protocolului CAN
• Model producator-consumator de transfer al datelor

8

• DeviceNET profile
• Defineste profilele standard ale echipamentelor
  pentru a permite o compatibilitate sporita intre
  echipamente
• Sectiunile unui profil de echipament
• Definirea modelului obiect al echipamentului,
  incluzand o schema
• Definirea formatului datelor de intrare/iesire,
  incluzand definirea Assembly Object pentru un
  transfer de date simplificat si eficient
• Definirea parametrilor configurabili ai
  echipamentului, precum si a interfetelor publice
  la acesti parametri
• Profilul echipamentului si Electronic Data Sheet
  (EDS) descriu obiectele care sunt disponibile in
  respectivul echipament, prin urmare
  functionalitatea acestuia din punctul de vedere
  al utilizatorului

9

• Foundation FIELDBUS
• Retea industriala realizata in mod specific
  pentru controlul proceselor distribuite.
• A fost creata de Fundatia Fieldbus, organizatie
  ce contine peste 100 de companii membre (mai mult
  de 80 din produsele, echipamentele si serviciile
  destinate sistemelor de automatizare
• Tehnologia se compune din
• Nivel fizic Physical Layer
• Stiva de comunicatie Communication Stack
• Nivel utilizator User Layer

10
Foundation Fieldbus
Model OSI
User Layer
Aplicatie Prezentare Sesiune Transport Retea Dat
a Link Fizic
Fieldbus Message Specification
Fiedbus Access Sublayer
Stack
Data Link
Fizic
11

• Foundation FIELDBUS Nivelul Fizic
• Foloseste nivelul fizic (electric, conexiuni,
  etc), standardizat de ISA 550.02 1992, IEC 1158
  2
• Sunt disponibile mai multe rate de trabsfer,
  incluzand varianta de viteza redusa ce este
  compatibila cu solutiile existente, de 4-10 mA
• Echipamentele sunt alimentate din aceleasi doua
  conductoare de semnal, eliminand necesitatea
  surselor externe de alimentare
• Capacitati de operatiuni interne securizate, o
  cerinta pentru medile periculoase

12

• Foundation FIELDBUS Stiva de comunicatii
• Realizeaza serviciile necesare pentru a realiza
  interfata nivelului utilizator cu nivelul fizic.
• Data Link Layer este un protocol de tip
  token-passing
• La acest nivel actioneaza LAS(Line Active
  Scheduler), cu rol de arbitru central al
  bus-ului, ce permite controlul si comunicarea
  deterministica
• Controlul poate fi trecut prin mai multe Link
  Master (echipamente de tip LAS), asigurandu-se
  astfel redundanta in reteaua Fieldbus

13

• Foundation FIELDBUS Nivelul Utilizator
• Defineste o interfata prin care utilizatorii pot
  comunica cu echipamentele printr-un set de
  blocuri, mai eficient decat prin simple colectii
  de date punctuale
• Blocuri ce realizeaza nivelul utilizator
• Resource Block descrie caracteristicile
  echipamentului (nume, producator, serie
  echipament)
• Function Block - asigura controlul si
  comportarea intrarilor/iesirilor echipamentului
• Transducer Block decupleaza blocurile de
  functii de functiile necesare pentru
  citirea/scrierea intrarilor/iesirilor locale.

14

• Foundation FIELDBUS Nivelul Utilizator
• Defineste seturi standard de blocuri de functii,
  din care se distinge un set de 10 functii pentru
  operatiunile de baza de control si functii I/O

Intrare Analogica - AI Iesire Analogica -
AO Bias - B Selector Control - CS Intrare
discreta - DI Iesire Discreta - DO Incarcare
Manuala - ML Proportional/Derivativ -
PD Proportional/Integral/Derivativ -
PID Ratio -RA
15

• Foundation FIELDBUS Nivelul Utilizator
• Aplicatiile se creeaza prin conectarea functiilor
  bloc, Fieldbus specificand si modul de gestionare
  a resurselor de timp
• Blocurile de functii sunt rezidente in fiecare
  echipament in parte, dar gestionarea genrala a
  executiei este specificata si executata pe retea
• Device Descriptions asigura descrierea standard a
  functiilor disponibile in echipament, permitand
  crearea unei interfete operator pentru
  interactiunea cu echipamentul
• Device Descriptions asigura interoperabilitatea,
  reprezentand o metoda standard prin care orice
  host poate afla lista capabilitatilor fiecarui
  echipament conectat la Fieldbus.

16

• PROFIBUS
• Retea industriala utilizata la inceput
  preponderent in Europa, apoi la nivel mondial, in
  sistemele de productie, la controlul proceselor
  si in automatizari.
• Tehnologia este dezvoltata si administrata de
  PROFIBUS User Organization (peste 600 de membri).
• Poate fi utilizata
• Pentru transmisii de date de mare viteza, intre
  controlere si intrari/iesiri
• Pentru comunicatii complexe intre automate
  programabile

17

• PROFIBUS - versiuni
• PROFIBUS DP
• Pentru comunicatii de mare viteza, eficiente ca
  raport performanta/pret, intre automatele
  programabile si modulele de intrare/iesire
  distribuite. Comunicare seriala.
• Utilizeaza nivelul 1 si 2 si interfata Utilizator
  care specifica atat functiile de aplicatie
  disponibile, cat si comportamentul
  echipamentului.
• Suport fizic RS-485 sau fibra optica.

18

• PROFIBUS - versiuni
• PROFIBUS FMS
• Pentru comunicatii obisnuite, de orientare
  generala, desfasurate initial intre controlere
  programabile
• Defineste modelul de comunicatie in care
  procesele aplicatiilor distribite pot fi
  unificate intr-un proces comun pe baza relatiilor
  de comunicatie.
• Utilizeaza nivelele 1, 2 si 7.
• Suport fizic RS-485 sau fibra optica.

19

• PROFIBUS - versiuni
• PROFIBUS PA
• Este realizat in mod specific pentru
  automatizarea de proces
• Utilizeaza protocolul de transmitere a datelor DP
  extins, echipamentele de camp putand fi
  alimentate direct din bus si integrate in
  retelele DP prin intermediul unor cuplori de
  segment.
• Suport fizic RS-485

20

• ETHERNET
• Cea mai populara interfata de retea ultrarapida
  de comunicare intre PC-uri. Racordarea hardware a
  Ethernet-ului este o carcateristica standard a
  calculatoarelor moderne, majoritatea acestora
  fiind interconectate printr-un protocol TCP/IP
  sau altul similar.
• Este cea mai raspandita retea de comunicare
  pentru afaceri si aplicatii tehnologice.
• Este administrat de IEEE sub specificatia 802.3.
• Dezvoltarea Ethernet-ului comutabil (o noua
  tehnologie cu o banda sporita pentru comunicatii
  si o viteza de transmisie de 100Mb/s) a permis
  largirea considerabila a gamei de aplicatii.
• Opereaza la 10Mb/sec si are la baza o topologie
  de conexiune multinod, care manipuleaza pana la
  1024 noduri in formatele de cablu torsadat,
  fibra optica, cablu axial.

21

• ETHERNET - Avantaje
• Comercializarea in volume mari la preturi mici,
  fiind componenta standard pe placile de baza a
  numeroase sisteme de calcul
• Devide standard industrial de facto, in special
  pentru comunicatiile ndustriale de mare viteza
• Integrarea si distributia informatiilor de
  productie si manufacturare vor fi mai facile.
• Majoritatea sistemelor de computere utilizate in
  busness sunt incadrate cu personal specializat in
  administrarea retelelor, avand abilitati pentru
  proiectarea de retele, instalare si intretinere.

22

• ETHERNET - Tehnologie
• Foloseste protocolul CS/MA/CD (Carrier Sense,
  Multiple Access, Collision Detect) care
  intrebuinteaza o metoda de transmisie speciala
  pentru comunicarea cu nodurile retelei

Echipament
Echipament
Echipament
Echipament
Echipament
Echipament
Hubb repetor
Hubb de comutatie
Trec mesajele spre echipamentele de destinatie,
evitandu-se coliziunile
Fac ca echipamentele sa apara conectate impreuna
23

• ETHERNET Elemente de baza
• Mediul fizic folosit la transportul semnalelor
  intre computere si noduri
• Setul de reguli care controleaza si arbitreaza
  accesul la Ethernet care se aplica la mai multi
  utilizatori diferiti
• Cadrul pachetelor Ethernet, ce consta intr-un set
  standard de biti, folosit sa vehiculeze date pe
  Ethernet.

24
ETHERNET Protocol
Model OSI la nivelul solutiei Ethernet TCP/IP
Application-Oriented Layer
FTP
DNS
Telnet
HSE/FF
7
Transport Layer
4
TCP
UDP
Network Layer
3
IP
Link/Physical Layer
1,2
Leased Line
Token Ring
Ethernet
AIRPANET
Ethernet reprezinta suportul fizic.
25

• ETHERNET Protocol
• Functii
• Defineste o adresa unica, astfel incat
  computerele sau echipamentele sa se poata
  identifica reciproc pe retea
• Determina modul de transmitere a datelor
• Proceseaza informatie la sosirea la destinatia
  finala.
• Exemple simple de protocoale de retea folosite
  pentru sistemele informatice cu scop general
  TCP/IP, NetBEUI, IPX/SPX, UDP, AppleTalk, SNMP,
  LAT.

Ethernet, completat cu protocoale industriale
stanndard (TCP/IP, OLE sau OPC), respectiv
Windows ca sistem de operare, concura la
realizarea de solutii foarte atractive ca
performante si pret in aplicatii industriale.