RETELE INDUSTRIALE CU ARHITECTURA DESCHISA CNSEM - CURS 10

Realizarea retelei necesita utilizarea acelorasi protocoale 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 CNSEM - CURS 10

IEEE 802.2 class 1, IEEE 802.4 token bus 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) Nivel OSI Aplicatie Prezentare Sesiune Transport Retea Legatura de date Fizic Protocol MAP 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 CNSEM - CURS 10

Exemple de retele si domeniile lor de aplicatie 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 CNSEM - CURS 10

A fost dezvoltata initial de Allen-Bradley 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) CNSEM - CURS 10

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 CNSEM - CURS 10

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 CNSEM - CURS 10

Sectiunile unui profil de echipament: 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 CNSEM - CURS 10

Tehnologia se compune din: Nivel fizic – Physical Layer 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 CNSEM - CURS 10

Fieldbus Message Specification Fiedbus Access Sublayer Foundation Fieldbus Model OSI User Layer Aplicatie Prezentare Sesiune Transport Retea Data Link Fizic Fieldbus Message Specification Fiedbus Access Sublayer Stack Data Link Fizic CNSEM - CURS 10

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 CNSEM - CURS 10

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 CNSEM - CURS 10

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. CNSEM - CURS 10

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 CNSEM - CURS 10

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. CNSEM - CURS 10

Pentru comunicatii complexe intre automate programabile 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 CNSEM - CURS 10

Suport fizic: RS-485 sau fibra optica. 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. CNSEM - CURS 10

Utilizeaza nivelele 1, 2 si 7. Suport fizic: RS-485 sau fibra optica. 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. CNSEM - CURS 10

Este realizat in mod specific pentru automatizarea de proces 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 CNSEM - CURS 10

Este administrat de IEEE sub specificatia 802.3. 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. CNSEM - CURS 10

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. CNSEM - CURS 10

Fac ca echipamentele sa apara conectate impreuna 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 CNSEM - CURS 10

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. CNSEM - CURS 10

Application-Oriented Layer 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. CNSEM - CURS 10

Determina modul de transmitere a datelor 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. CNSEM - CURS 10