PRAUT - 2007-08 - Predavanje06

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