Upload
suboptimalnistanko
View
217
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
1/38
Praktikum automatizacije
Predavanje 06 – Komunikacijskemreže u sustavima
automatizacije.
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
2/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 2
Sažetak Predavanja 05• Analogni moduli
– Analogni signali prenose se na analogne ulazne modulediferencijalno, upletenom i oklopljenom paricom – Konkretan način spajanja ovisi o tome izvodi li se senzor kao
izoliran ili uzemljen – Pretvoreni analogni signal zapisuje se u lokalnu registarsku riječ
kojoj je moguće programski pristupiti• PID regulacija PLC-om
– Postoje gotovi funkcijski blokovi za izvedbu PID algoritma, sdodatnim zaštitnim funkcijama (preklapanje ručni-automatski
način rada, ograničenje izlazne veličine regulatora, mrtva zona) – Upoznali smo se s izvedbom bloka FB41 kod S7-300 serije
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
3/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 3
Pregled Predavanja 06• Načelna struktura sustava automatizacije
u industriji – tipovi mreža u sustavimaautomatizacije• Fieldbus mreže – standardi (IEC 61158,
IEC 61784): – AS-interface – PROFIBUS – Industrial Ethernet
• PROFINET
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
4/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 4
Zašto komunikacijske mreže u
sustavima automatizacije?• Sustav automatizacije s prijenosom podataka analognim signalima –
procesni podatci se zasebnim kablovima dobavljaju u upravljačko/nadzornomjesto (4-20 mA, +/-10 V) – STARO
• Sustav automatizacije s prijenosom podataka putem komunikacijskih mreža – podatci se od procesa do upravljačkog/nadzornog iliupravljačko/nadzornih mjesta prenose serijskim digitalnim komunikacijskimkanalima – SUVREMENO
• Prednosti sustava automatizacije s komunikacijskim mrežama:
– Protočnost informacija kroz sustav i dostupnost informacije na gotovo svimmjestima u sustavu – mogućnost da pojedini procesi optimalno rade zajedno – Jednostavnije osiguranje veće pouzdanosti – Fleksibilnost sustava automatizacije – jednostavna proširivost uređajima raznih
proizvođača (komunikacijski protokoli su standardizirani) – Uštede u troškovima kabliranja pri puštanju u pogon, lakše održavanje i
dijagnostika• Nedostatci:
– Moguća sporija reakcija upravljačkog uređaja na promjenu u procesu zbogkomunikacijskog kašnjenja
– Investicijski rizik ako se korišteni standard u budućnosti napusti
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
5/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 5
Hijerarhijska organizacija sustava
automatizacije
Proces1
…
Proces2
…
Pr ocesn
…S A R S S S S A S A R S
PLC
Postrojenje1
Proces1
…
Proces2
…
Procesn
…S A R S S S S A S A R S
PLCPostrojenjen
HMI HMI
SWITCHLINK
SCADA Upravljačko
računalo
IT aplikacija1(nabavka sirovine)
IT aplikacija2(nadzor kvalitete)
IT aplikacija3(računovodstvo)
Razina upravljanja
postrojenjima i procesima
Razina upravljanja
tvornicom
Razina upravljanja
poduzećem
PLC
ROUTER
Internet
Senzor-aktuator mreža
Procesna mreža
Tvornička mrežaETHERNET
senzor
aktuator
regulacijski
krug
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
6/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 6
Podjela mreža u sustavima
automatizacije• Senzor-aktuator mrežom mora se moći ostvariti prijenos
podataka u strogo zajamčenom vremenu (hard real-time)-- prijenos vrlo malih količina podataka sa senzora i naaktuatore, mali podatkovni okviri
• Procesna mreža ima nešto blaže zahtijeve na prijenospodataka u stvarnom vremenu (soft real-time), uz
mogućnost prijenosa veće količine podataka nego kodsenzor-aktuator mreže• Kod tvorničke mreže naglasak je na mogućnosti
prijenosa veće količine podataka, a ne na prijenosu u
stvarnom vremenu• Senzor-aktuator i procesne mreže razvijene su baš zaprimjene u sustavima automatizacije te nose nazivfieldbus
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
7/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 7
Senzor-aktuator mreža• Senzor-aktuator komunikacijske mreže služe za
povezivanje većeg broja senzora i aktuatoraputem jednog sabirničkog kabela na sustavautomatizacije
• Na sabirnici postoji glavničvor (master) kojempodređeni čvorovi (slaves) prosljeđuju podatke ili
ih pak dobivaju od njega, u oba slučaja nazahtjev glavnog čvora
• Maksimalno potrebno vrijeme za jedan ciklusrazmjene podataka između mastera i svih slave-ova je tipično oko 5 ms
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
8/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 8
Senzor-aktuator mreža• Najznačajniji predstavnici senzor-aktuator
fieldbus mreža: – AS-I (Actuator-Sensor-Interface)
• Najrašireniji standard, kompatibilne komponente proizvodiviše od 280 proizvođača
– PROFIBUS DP, PROFIBUS PA• Služe i kao procesne mreže
– EIB (European Installation Bus)
• Komunikacijski protokol kojeg se koristi u zgradarstvu
– ControlNet• Standard kojeg koristi Allen-Bradley
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
9/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 9
AS-I• Na mreži postoji samo 1 glavni čvor
• Prva specifikacija iz 1994. omogućuje da se namrežu spoji do 31 podređeni čvor – Svaki podređeni čvor s glavnim u jednom ciklusu
slanja može razmijeniti 4 bita ulaznih i 4 bita izlaznih
podataka – moguće spajanje 124 binarna senzora i124 binarna aktuatora na jedan glavni čvor
• Kasnijim proširenjima (2007.) omogućeno je – Spajanje do 62 podređena čvora, s kapacitetom
mreže od gotovo 1000 binarnih senzora i 1000binarnih aktuatora – Mogućnost spajanja analognih podređenih čvorova – Mogućnost dvosmjerne serijske komunikacije
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
10/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 10
Komponente AS-I mreže• Glavni čvor na AS-I mreži je
– link kojim se AS-I povezuje na neku procesnufieldbus mrežu (Gateway); ili
– modul na backplane sabirnici PLC-a (Scanner)
• AS-I komunikacijski kabel i ugradnjapodređenog čvora na njega
Kućište
podređenog
čvora
Kontakti
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
11/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 11
Komponente AS-I mreže• Segment AS-I kabla ne smije biti dulji od 100 m, a moguće mrežne
konfiguracije su sabirnička, stablasta i zvjezdasta
• Preko svakog segmenta AS-I mreže prenosi se i 24V DC napajanjeza podređene čvorove, pa se za svaki segment mora osiguratinapajanje
• Između glavnog i podređenog čvora ne smije, zbog brzine prijenosa,biti više od dva repeatera
• Maksimalna dozvoljena dužina AS-I kabla u sabirničkoj konfiguracijimreže je 500 m ako se glavni čvor nalazi na srednjem segmentu• Podređenim čvorovima se adresa namješta sklopovski, u rasponu
od 1 do 31; novijim specifikacijama standarda taj je adresni prostorproširen oznakama A i B (npr. 19A i 19B su različite adrese)
• Više o AS-I nahttp://www.as-interface.net/academy/content/sys/start/start.en.html
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
12/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 12
Procesne fieldbus mreže• Centralna mreža sustava automatizacije
• Namijenjena je za povezivanje uređajalokalnog upravljanja procesima i
postrojenjima s pripadnim HMI, te supravljačkim i nadzornim uređajima narazini tvornice (SCADA)
• Soft real-time zahtjevi pri prijenosupodataka
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
13/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 13
Procesne fieldbus mreže• Najznačajniji predstavnici:
– PROFIBUS DP (Decentarlized Periphery),PROFIBUS PA (Process Automation),PROFIBUS FMS (Fieldbus Messaging
System) – Industrial Ethernet
– DeviceNet
– CAN
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
14/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 14
PROFIBUS• PROFIBUS (Process Field Bus) je komunikacijski protokol razvijen
krajem 1980-tih i početkom 1990-tih godina s namjerom
standardizacije komunikacije na nižim razinama sustavaautomatizacije (razina upravljanja postrojenjima i procesima)• Održava ga organizacija PROFIBUS & PROFINET International
(www.profibus.com)• Verzije PROFIBUS protokola
– PROFIBUS FMS procesna mreža (manje strogi vremenski zahtijevi,token-passing komunikacija) – PROFIBUS DP, PROFIBUS PA – izvorno senzor-aktuator mreže (strogi
vremenski zahtjevi, master-slave komunikacija), danas se uz određenaproširenja standarda token-passing komunikacijom koriste i kaoprocesna mreža te istiskuju PROFIBUS FMS
• PROFIBUS PA je verzija PROFIBUS DP protokola koja se koristi ueksplozivnoj okolini, kojoj je prilagođena naponskim razinama ibrzinom prijenosa signala
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
15/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 15
PROFIBUS DP• PROFIBUS DP je originalno namijenjen za cikličkiprijenos podataka na/s glavne s/na podređenih čvorova
na koje su spojeni senzori i aktuatori, ili su ti podređ
eničvorovi zasebni upravljački uređaji (npr. frek. pretvarači)
• Za razliku od AS-I, jedan podređeni čvor možeslati/primati daleko više podataka u jednom ciklusu (do244 Byte poslanih i do 244 Byte primljenih podataka), tena jednom kablu može postojati više glavnih čvorova
– Štoviše, link s DP na AS-I jest podređeni čvor na DP mreži
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
16/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 16
PROFIBUS DP – fizički sloj• Fizički sloj PROFIBUS DP protokola – koristi se električki
(oklopljena upletena parica) ili optički kabel ili bežični prijenos
• Brzina prijenosa: 9.6 Kb/s do 12 Mb/s (ovisno o duljini i tipu kabla) –za električku mrežu maksimalna duljina je 9.6 km, za optičku 90 km
• Električke mreže – Prijenos signala se obavlja diferencijalno (RS485)
– Jedan segment mreže može sadržavati do 32 čvora (podređenih iliglavnih), kada na mreži ima više od 32 čvora potrebno je koristiti RS485repeater-e
– Svaki segment na krajevima mora biti zaključen odgovarajućimotpornikom radi sprječavanja refleksije signala
• Maksimalni broj čvorova na mreži je 125
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
17/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 17
PROFIBUS DP – fizički sloj kod
električkih mreža• Konektor – 9-pinski Sub-D
• Zaključenje segmenta
Priključak krajnjihčvorova segmenta Priključak ostalihčvorova segmenta
Napajanje se osigurava
krajnjim čvorom ili pakaktivnom komponentomukoliko se ispravan rad želiosigurati i u slučaju ispadakrajnjeg čvora
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
18/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 18
PROFIBUS DP – inačice protokola• Postoje tri standardizirane inačice DP protokola: DP-V0, DP-V1 iDP-V2
• DP-V0 osigurava standardnu cikličku izmjenu podataka, dijagnostiku
čvorova, te parametriranje pri pokretanju komunikacije• DP-V1 uz cikličku razmjenu podataka osigurava i acikličku razmjenupodataka nižeg prioriteta, te potvr đivanje alarma s podređenihčvorova od strane glavnog čvora – Acikličkom razmjenom može se pristupiti parametrima podređenog
čvora u radu, te ih mijenjati (korisno kod
čvorova koji imaju punoparametara, kao npr. frekvencijski pretvarači)
• DP-V2 na svojstva DP-V1 još nadograđuje i – sinkronizaciju glavnog čvora sa svim podređenim čvorovima što je
nužno za elektromotorne pogone s više osi gibanja – devijacijasinkronizacijskog signala iz ciklusa u cikus mora biti manja od 1μs,neovisno o prometu na sabirnici
– mogućnost konfiguriranja direktne razmjene podataka izmeđupodređenih čvorova (ubrzanje reakcije senzor aktuator i do 90 %):konfigurirani podređeni čvor kao “publisher” šalje u ciklusu podatkeglavnom čvoru, a podređeni čvorovi konfigurirani kao “subscriber”presreću tu poruku
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
19/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 19
PROFIBUS DP – tipovi glavnih čvorova
• Na DP mreži može se nalaziti više od jednog glavnog čvora
• Pritom se može raditi – o zasebnim podsustavima koji samo dijele
komunikacijski medij, ili – se pak neki koriste za cikličku komunikaciju
(glavni čvor tipa 1, najčešće PLC), a drugi za
on-line parametriranje i nadgledanje radapodređenih čvorova (glavni čvor tipa 2, redovitoPC s odgovarajućim programskim alatima)
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
20/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 20
PROFIBUS DP – tipovi glavnih
čvorova
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
21/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 21
PROFIBUS DP – način rada
glavnog i podređenih čvorova• PROFIBUS komunikacijski sustav parametrira se
i konfigurira programiralicom opremljenomodgovarajućim programskim alatom (npr. COM
PROFIBUS ili HW Config) i prebacuje na glavnečvorove• Nakon uključenja ili reseta glavnog čvora događa
se:
Uključenjenapajanja/reset
Parametriranje
Konfiguriranje
Razmjena podataka,dijagnostika
Prijenos (download) parametara napodređene čvorove
Prijenos ulazno/izlazne konfiguracije napodređene čvorove, npr. 8DI (1 byte),
16DO (2 byte)
Ciklička, statička razmjena podatakadefiniranih konfiguracijom podređenihčvorova, podređeni čvorovi dojavljuju i
dijagnostičke podatke
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
22/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 22
PROFIBUS DP - parametriranje• Mogućnosti podređenog čvora opisane su u njegovom
elektroničkom identifikatoru – GSD datoteci – koju osigurava
proizvođa
č čvora• GSD datoteku koristi konfiguracijski alat na programiralici
• Prebacivanje (download) parametara porukomčiji je podatkovni diomaksimalno velik 244 byte-a – Ispravno primanje poruke podređeni čvor potvr đuje kratkom porukom
glavnomčvoru
• Primjer parametara za podređeni čvor: – Omogućena dijagnostika čvora – Mjerni raspon analognih signala na čvoru (+/- 10 V, 4-20 mA,...) – Način rada aktuatora u slučaju prekida komunikacije, npr. “drži zadnju
vrijednost”
Master Slave
Poruka sparametrima
Potvrda podređenogčvora o primitku
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
23/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 23
PROFIBUS DP - konfiguriranje• GSD datotekom opisane su i konfiguracijske mogućnosti
podređenog čvora
• Prebacivanje (download) konfiguracije porukomčiji je podatkovni diomaksimalno velik 244 byte-a – Ispravno primanje poruke podređeni čvor potvr đuje kratkom porukom
glavnom čvoru
• Primjer konfiguracije podređenog čvora: – Čvor “upakirava” podatke s 8 digitalnih ulaza (1 byte) i 2 analogna ulaza
(4 byte) – Čvor prima od mastera podatke za 8 digitalnih izlaza (1 byte) i 1analogni izlaz (2 byte)
Master SlavePotvrda podređenogčvora o primitku
Poruka skonfiguracijom
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
24/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 24
PROFIBUS DP – ciklička razmjena
podataka (1)• Komunikaciju između glavnog i podređenog
čvora u nekom ciklusu razmjene inicira glavničvor okvirom (frame), a adresirani podređeničvor na taj okvir odgovara
Okvir kojeg šalje
glavni čvor
Podatci za aktuatorepodređenog čvora,duljina određena
konfiguracijom (do 244byte-a)
Okvir kojeg kaoodgovor šaljepodređeni čvor
Konfigurirani podatci sasenzora spojenih napodređeni čvor
Nema dijagnostičkih
događaja na čvoru
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
25/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 25
PROFIBUS DP – ciklička razmjena
podataka (2)• U slučaju pojave dijagnostičkog događaja na podređenom čvoru, on
se (ako je konfiguracijom dozvoljeno) dojavljuje glavnom čvoru uokviru kojim se podređeni čvor javlja glavnom
Okvir kojeg šaljeglavni čvor
Okvir kojim odgovarapodređeni čvor
Ciklus x – razmjena podataka, slave dojavljuje dijagnostički događaj
Ciklus x+1 – master zahtijeva dijagnostičke podatke, a slave ih šalje zajedno s običnimpodatcima
Ciklus x+2 – nastavlja se normalna razmjena podataka (kao na prethodnom slide-u)
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
26/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 26
PROFIBUS DP arbitriranje
sabirnicom• Arbitriranje sabirnicom obavlja se između glavnih čvorova žetonom (token-passing)
• Svi glavni čvorovi tvore logički krug, te svaki glavni čvor “zna” svoje mjesto u tomkrugu
• Kada glavni čvor primi žeton koji je njemu adresiran, može početi slati okvire poruka
sabirnicom unutar specificiranog vremena (token holding time, TTH); kad to vrijemeistekne mora proslijediti žeton sljedećem glavnom čvoru u logičkom krugu• Kad aktivni čvor ima žeton i konfiguracijom pridružene pasivne čvorove, on ih proziva
šaljući na njih podatke (npr. za aktuatore) ili pak zahtijevajući podatke s njih (npr. zasenzore)
• Podređeni čvor ima pristup sabirnici samo kad ga glavni čvor prozove
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
27/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 27
PROFIBUS DP – multi-master
sustav• U komunikacijskom sustavu s više glavnih čvorova
procedurom prosljeđivanja žetona mora se osigurati da
svaki čvor ima dovoljno vremena za komunikaciju sasvim svojim podređenim čvorovima
• Konfiguracijskim alatom definira se ukupno vrijemepotrebno za jednu punu rotaciju žetona uzevši u obzirkomunikacijske zadaće svih glavnih čvorova: TTR – targettoken rotation time
• Svaki glavni čvor mjeri vrijeme između dva primanja
žetona:T
RR – real token rotation time• Vrijeme TTH (token hold time) glavni čvor računa poprimitku žetona kao:
TH TR RR T T T = −
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
28/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 28
Master-master komunikacija• Vrlo jednostavno konfigurira se i komunikacija između
više glavnih čvorova tipa 1:
– na način da je glavni
čvor tipa 1 podre
đeni
čvor drugog glavnogčvora tipa 1, i obrnuto
• Na ovaj način se PROFIBUS DP-om može obavljatirazmjena podataka između PLC-a (za što se ranijekoristio PROFIBUS FMS protokol), čak i aciklička, tj.
događajem uvjetovana (DP-V1)
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
29/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 29
PROFIBUS DP – vrijeme ciklusa
razmjene podataka• Uz pretpostavku da svaki podređeni čvor ima 2 byte-a ulaznih i 2 byte-a
izlaznih podataka – dijagram prikazuje ovisnost vremena potrebnog za jednu razmjenu podataka sa
svim podređenim čvorovima (vrijeme ciklusa razmjene podataka) o brojupodređenih čvorova i brzini prijenosa podataka
• U sustavima s više glavnih čvorova vrijeme ciklusa razmjene podataka veće je od zbroja vremena ciklusa razmjene pojedinog sustava master-slaveoviradi vremena potrebnog za token-passing arbitriranje sabirnicom
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
30/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 30
Industrial Ethernet• Ethernet protokol prema standardu IEEE 802.3 interesantan je za primjenu
u sustavima automatizacije zbog sljedećih osobina: – Visoka brzina prijenosa (do 1 Gbit/s)
– Do 1024 čvora moguće spojiti na mrežu – Prijenos na veće udaljenosti – Mogućnost korištenja standardne Ethernet opreme (router-a, switch-eva,
kablova) koja je mnogo jeftinija od opreme za ostale tipove procesnih fieldbusmreža
– Mogućnost korištenja iste mreže u nižim razinama automatizacije kao i u višimrazinama automatizacije (razine vođenja poduzeća) – lakše i transparentnijepristupanje komponentama sustava automatizacije
– Mogućnost korištenja IT tehnologija u automatizaciji (korištenje TCP/IP ili UDP/IPna višim razinama protokola s aplikacijskim protokolima HTTP, FTP, SMTP...)
• Problem standardnog uredskog Etherneta pri upotrebi na nižim razinamaautomatizacije: – Način arbitriranja nad sabirnicom u slučaju kolizije čvorova pri pristupu sabirnici
(CSMA/CD) ne daje nikakve garancije na vrijeme potrebno da se informacijaprenese između dva čvora
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
31/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 31
Industrial Ethernet• Brojni protokoli razvili su se iz standardnog uredskog
Etherneta koji odgovarajućim modifikacijama omogućuju
jamstvo na maksimalno vrijeme prijenosa (standardi IEC61158 i IEC 61784) – PROFINET – EtherCAT
– EtherNet/IP – SERCOS III
• Proizvođači se pritom dijelom naslanjaju na svoje većrazvijene fieldbus protokole kako bi se osiguralainteroperabilnost između tih protokola i odgovarajućegIndustrial Ethernet protokola
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
32/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 32
Industrial Ethernet• Izbjegavanje kolizija na mediju (rad u stvarnom
vremenu) omogućuje se topologijom IndustrialEthernet mreže
– Korištenjem Industrial Ethernet switch-eva kojirade u full-duplex načinu• Switch posjeduje više portova te usmjerava
podatkovne pakete ovisno o MAC (sloj 2) ili IP(sloj 3) adresi s ulaznog porta na odgovarajućiizlazni koji je spojen na segment mreže gdje senalazi adresirani čvor
– Veća mreža podijeljena je switchevima u nizmanjih podmreža• Za svaku od podmreža switchem se omogućuje
puna protočnost sabirnice (i s tim povezanomeđuspremanje paketa) bez kolizija spodatkovnim paketima na ostalim podmrežama
• Za vremenski kritične uređaje može se koristitizaseban port switcha – Full-duplex način omogućuje da se na jednom
portu poruka može istovremeno i primati i slati
Industrial Ethernet switch
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
33/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 33
Industrial Ethernet – fizički sloj
• Kao prijenosni medij u industrijskom okruženju koristi se – Oklopljene upletene parice (STP) – dva para (4 žice) za brzine prijenosa
10/100 Mbit/s, – STP, četiri para (8 žica) za brzinu prijenosa 1 Gbit/s – FastConnect
Twisted Pair – Optički kabel – Bežični prijenos zrakom
• Konektori i utičnice kod elektri
čke mreže moraju tako
đer bitipredviđeni za rad u industrijskom okruženju, npr. trebaju biti otporni
na vibracije – koristi se modifikacija standardnih RJ45 konektora
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
34/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 34
Industrial Ethernet - redundancija• Switch-evima se i kod električke i kod optičke mreže vrlo
jednostavno postižu redundantne (npr. prstenaste) topologije mreže
• Vremena auto-rekonfiguracije switcheva nakon prekida pojedinogmrežnog segmenta su ispod jedne sekunde
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
35/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 35
PROFINET• Otvoreni Industrial Ethernet standard kojeg
održava organizacija PROFIBUS & PROFINET
International (www.profibus.com)• PROFINET koristeći Ethernet protokol integrira tri
vrste komunikacije: – vremenski nekritičnu razmjenu podataka korištenjem
TCP/IP ili UDP/IP – PROFINET CBA – vremenski kritičnu razmjenu podataka za distribuirane
I/O – izokronu vremenski kritičnu razmjenu podataka potrebnu
za upravljanje višeosnim elektromotornim pogonima –dijelom implementirana sklopovski
PROFINETIO
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
36/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 36
PROFINET IO• Vremenski kritična komunikacija obavlja se, u slučaju komunikacijes čvorovima na istoj mreži, koristeći sloj 2 Ethernet protokola i MACadrese, a u slučaju kada se ona obavlja s čvorom koji se ne nalazina PROFINET mreži koristi se UDP/IP – Postojeći fieldbus komunikacijski sustavi (PROFIBUS DP, AS-I,
DeviceNet) jednostavno se mogu uključiti na PROFINET IO mrežuputem tzv. proxy-ja
– Na ovaj način štite se postojeće investicije u sustav automatizacije jersu slave-ovi na postojećoj PROFIBUS-DP mreži dostupni i master-ima
na dograđenoj PROFINET mreži (koji se nazivaju PROFINET IOcontroller-ima)
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
37/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 37
Od razine upravljanja poduzećem
naniže• Uz PROFINET ili neku drugu inačicu Industrial Ethernet
mreže moguće je istu mrežu koristiti gotovo kroz sve
razine sustava automatizacije, osim razine senzora iaktuatora• Na višim razinama sustava automatizacije podatke s
PROFINET-a može se transparentno dohvaćati putem
switch-eva i obrađ
ivati raznim IT tehnologijama• Router-om je ovu mrežu moguće putem interneta spojiti is udaljenim računalima – Pritom proizvođači posebnu pozornost pridaju sigurnosti
• Sadašnji trend razvoja daje naslutiti daće se u skorojbudućnosti u sustavima automatizacije koristiti samo
dvije vrste mreža: Industrial Ethernet i AS-I
8/19/2019 PRAUT - 2007-08 - Predavanje06
38/38
Praktikum automatizacije -- Predavanje 06 38
Zaključak
• Komunikacijske mreže sustavima automatizacijedonose:
– Lak pristup informacijama – Jednostavnu proširivost – Smanjenje troškova dizajniranja, puštanja u pogon i održavanja
• Niže razine sustava automatizacije zahtijevaju
komunikaciju sa zajamčenim vremenom trajanja (real-time) – ostvaruje se fieldbus mrežama
– Senzor-aktuator mreže – Procesne mreže
• AS-I je najraširenija senzor-aktuator mreža• PROFIBUS DP je trenutno najraširenija procesna mreža,
no čini se da budućnost pripada Industrial Ethernetmrežama