CURS 7 q COMUNICATII INDUSTRIALE COMUNICATII LA NIVELUL

CURS 7 q. COMUNICATII INDUSTRIALE ØCOMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE SFF 2006 -2007 Curs 7 1

Comunicatia intre elementele ierarhice ale unui sistem de conducere, ca si intre componentele sistemului de conducere la nivel inferior, constituie unul din factorii esentiali in ceea ce priveste succesul intregului sistem de conducere. Proiectarea si exploatarea unor astfel de sisteme ridica probleme legate de interconectarea eficienta a unor echipamente gata proiectate. SFF 2006 -2007 Curs 7 2

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE SFF 2006 -2007 Curs 7 3

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE Sistemele de comanda automata: ØAu revolutionat fluxurile si tehnicile de manufacturare. ØAu facut automatizarea posibila, accesibila si abordabila. ØProduc date referitoare la produsele manufacturate, date profitabile din punct de vedere al imbunatatirii calitatii. Daca datele colectate si produse de sistemele de comanda automata sunt adunate si procesate, ele pot fi folosite la imbunatatirea procesului, automat la cresterea profitului. SFF 2006 -2007 Curs 7 4

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE Dezavantajele colectarii si procesarii manuale a datelor: ØDatele colectate sunt de cele mai multe ori imprecise. ØColectarea manuala exclude notiunea de timp real. ØSunt mari consumatoare de timp, presupunand un effort uman consistent. ØDatele finale pot fi disponibile dupa un interval relativ lung de timp. ØCorectarea erorilor la nivelul productiei in timp real este imposibila. SFF 2006 -2007 Curs 7 5

Categorii de informatii de timp real necesare in sistemele de comunicatii moderne: ØOrdine precise ØInstructiuni precise. ØSpecificatii de productie. Ørapoarte. ØAlarme, etc. SFF 2006 -2007 Curs 7 6

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE Modelul pe cinci nivele al comunicatiilor de productie Modelul tipic de organizare a personalului Host M Management Zona Supervizor Celula Sef de echipa Masina Muncitor Nivel productie Echipament SFF 2006 -2007 Curs 7 Echipament de productie 7

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE Alcatuit din: echipamente, utilaje si elemente necesare productiei In general sunt simple, fara a fi capabile sa comunice unui sistem de comanda altceva decat starea de pornit/oprit. Echipament S-au dezvoltat cipuri dedicate care au permis utilizarea unor mijloace de comunicatie care se pot atasa apoi la o magistrala sau la un bus de comunicatie. SFF 2006 -2007 Curs 7 8

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE Caracteristici: ØSunt implicate in relatia directa cu produsul §Unele deplaseaza produsul §Altele adauga valoare produsului ØFiecare masina produce date cu semnificatie concreta in cursul procesului de productie Masina Masini cu CN Roboti SFF 2006 -2007 Curs 7 9

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE Intrebari la care trebuie sa “raspunda” controlerele masinilor: ØLa ce trebuie lucrat ØCat trebuie facut ØCe trebuie facut mai departe ØEste material suficient, etc Masina Face referire la echipamentele specifice pe task sau actiune Este nivelul care asigura veniturile care permit suportul restului organizatiei. Este necesara perfectionarea continua a acestui nivel SFF 2006 -2007 Curs 7 10

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE Caracteristici: ØReprezinta o grupare logica de masini utilizate pentru a adauga valoare unuia sau mai multor produse. ØLucreaza cu o familie de produse sau cu componente cu proprietati similare In model uman Celula Sef de echipa ØComunica cu fiecare muncitor ØMonitorizeaza performantele fiecaruia ØCoordoneaza eforturile pentru a realiza productia prevazuta ØSe asigura ca muncitorii comunica intre ei. SFF 2006 -2007 Curs 7 11

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE Rolul controlerului de celula: ØIntegreaza o serie de masini diferite intr-o celula de lucru pe baza de cooperare ØComunica cu fiecare masina din celula ØComunica cu alte controlere de celula Are abilitati de: Celula ØA incarca/descarca programe ØA schimba diverse date si informatii ØA porni/opri echipamentele ØA monitoriza performantele echipament sau aparat in parte SFF 2006 -2007 Curs 7 fiecarui 12

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE Tipuri principale de comunicatii PRIMITIVE: schimb de date pe linii digitale de intrare/iesire, date binare, de tip DA sau NU. Exemple: ØUn robot este programat sa astepte executarea programului X pana cand intrarea Y devine TRUE. ØUn PLC cu intrari si iesiri numerice poate fi conectat la terminalele robotului, obtinandu-se astfel o celula simpla, cu un singur echipament, cu o comunicatie primitiva. PLC-ul poate comanda ce executa robotul. SFF 2006 -2007 Curs 7 13

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE COMPLEXE: de exemplu la incarcarea/descarcarea programelor sau actualizarea variabilelor. Cele mai multe se refera la comunicatii seriale asincrone, avand la dispozitie un port serial RS-232. Bit Start 1 Anunta receptorul ca incepe un mesaj Cod ASCII pentru litera A Bit Paritate 1000001 Mesajul de transmis SFF 2006 -2007 Curs 7 1 Verificarea erorilor Bit Stop 1 Anunta receptorul ca s-a terminat mesajul 14

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE Tipuri de Controlere de Celula Dispozitive inteligente PC PC PLC PLC 1990 2000 2010 Evolutia platformelor de control SFF 2006 -2007 Curs 7 15

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE PLC-uri Avantaje: ØSunt usor de inteles de electricienii si tehnicienii din exploatare ØEste foarte usor de utilizat in comunicatiile primitive intre masinile din celula ØEste simplu de implementat comunicarea intre PLC-uri de aceeasi marca. Dezavantaje: ØGrad de flexibilitate redus fata de PC-uri SFF 2006 -2007 Curs 7 16

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE PC-uri Avantaje: ØOfera mai multa flexibilitate si mai multe capacitati ØPermite comunicare cu elemente de comanda apartinand unor producatori diferiti ØUtilizeaza pentru comunicare un software (Supervisory Control and Data Acquisition) SFF 2006 -2007 Curs 7 dedicat: SCADA 17

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE Stocare/citire date Text sau fisier binar Driver DAQ Interfata DAQ Aplicatie dedicata DAQ Protocol dedicat Data Socket Driver DAQ Module PLC I/O Drivere Alte echipamente Arhitectura tipica pentru o aplicatie clasica de control de celula SFF 2006 -2007 Curs 7 18

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE Aplicatie SCADA Citire date Baza de date Log Date/Alarme Tag Engine Achizitie date Driver DAQ Interfata DAQ Driver DAQ Module PLC I/O Drivere Alte echipamente Arhitectura tipica pentru o aplicatie SCADA SFF 2006 -2007 Curs 7 19

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE Avantaje oferite de SCADA: ØElimina eforturile de dezvoltare a aplicatiei prin interpunerea unor module software dedicate pentru comunicare cu echipamente de nivel inferior, respectiv gestionarea bazei de date si a informatiilor aferente. ØEvent-driven: gestionarea evenimentelor (obiectele nu fac nimic pana cand nu survine evenimentul pentru care au fost programate sa lucreze) ØProgramatorul realizeaza aplicatia cu ajutorul meniurilor sau cu icoane grafice, incarcand mai apoi drivere software specifice echipamentelor conectate la calculator. SFF 2006 -2007 Curs 7 20

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE Controlerul de zona: ØAu o privire generala asupra procesului ØPrimesc ordine de la host si atribuie sarcinile spre celule, in vederea indeplinirii acestora ØComunica cu ceilalti controleri de zona pentru sincronizarea productiei ØUtilizeaza metode de comunicatii sincrone, fiind atasati unei retele locle LAN Zona SFF 2006 -2007 Curs 7 21

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE Retele LAN (local area network): Reprezinta coloana vertebrala a retelelor de comunicatie Topologia se refera la dispunerea fizica a retelei T 2 T 1 T 3 T 1 Host Tn T 2 T 1 T 4 Tn Tn T 5 stea T 4 T 5 Bus/single highway inel Metode peer to peer SFF 2006 -2007 Curs 7 22

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE Topologia stea: ØCalculatorul central: master ØContine memoria, echipamentul de procesare si comutare ØTerminalele: slaves Topologia bus/single highway: ØFiecare terminal este legat la un singur cablu ØOrice emitator/receptor are o cale directa la orice alt emitator/receptor ØPentru a asigura coerenta comunicarii, trebuie adoptate metode (protocoale), astfel incat la un moment dat sa emita nu mai mult de un terminal Topologia inel: ØUn cablu continuu in forma de inel, conecteaza toate terminalele. ØEste necesara utilizarea unor metode pentru a valida comunicarea intre diferitele terminale, fara ca mesajele sa fie perturbate SFF 2006 -2007 Curs 7 23

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE Tipuri de cablu Bifilare torsadate (twisted pair): perechi de conductori rasuciti unul in jurul celuilalt, pe intrega lungime a cablului ØEste cel mai ieftin tip de cablu, fiind si usor de instalat. Cablu coxial: este un mediu de banda larga (broadband), ceea ce inseamna ca pot fi transmise mai multe canale simultan ØPrezinta o excelenta imunitate la zgomot Fibra optica: cu o tehnologie foarte dinamica ØImunitate perfecta la zgomot ØSuporta cele mai inalte rate de transmisie Transmisie prin frecvente radio: au devenit foarte raspandite in ultima vreme SFF 2006 -2007 Curs 7 24

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE Tehnologia wireless(fara fir): module ce utilizeaza undele electromagnetice pentru transmiterea datelor ØImunitate foarte buna la zgomote si se comporta foarte bine in mediu industrial ØNu necesita cablare Retea principala cablata, LAN 1(protocol A) Transceiver de acces bridge gateway Transceiver client 1 Transceiver client n Transceiver client k Transceiver de acces Retea principala cablata, LAN 2 Protocol A Transceiver de acces Retea principala cablata, LAN 2 Protocol B SFF 2006 -2007 Curs 7 25

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE Tehnologia spread spectrum(SS): utilizeaza o gama larga de frecvente ØDatele de translatat sunt modulate pe o banda mai larga ØA fost utilizata de americani in al doilea razboi mondial ØLa nivel mondial, pentru uzul comercial, au fost desemnate trei benzi de frecventa, reunite sub numele de ISA (Industrial, Scientific, Medical), anume 900 MHz, 2. 4 GHz si 5. 7 GHz. SFF 2006 -2007 Curs 7 26

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE Metode de acces: token-passing ØUn singur echipament poate “vorbi” la un anumit moment de timp, cand are “token”-ul care sa-i valideze folosirea liniei. ØEste foarte fiabila ØOfera timpi de acces predictibili Statia de transmisie seteaza bitul de token ca fiind ocupat adauga campul de informatie Contine adresa statiei caruia ii este destinat mesajul adauga mesajul ce doreste sa-l transmita SFF 2006 -2007 Curs 7 adauga pachetul de transport 27

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE Celelalte statii examineaza header-ul si verifica adresa Se elibereaza token-ul si este trimis urmatoarei statii spre utilizare Mesajul ajunge la statia destinatie, este copiat si se seteaza bitii campului de transport pentru a indica ca mesajul a fost receptionat Se regenereaza mesajul si este trimis la statia expeditoare SFF 2006 -2007 Curs 7 28

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE Caracteristici: ØEste in general un sistem mainframe (compus din una sau mai multe masini), un minicalculator sau un PC ØEste responsabil pentru software-ul de business, engineering, comunicatiile de nivel inalt intre departamente, birouri, etc. Pachete software de business: de tipul MRP (Manufacturing Resource Planning) Host ØSunt utilizate pentru introducerea comenzilor, facturilor, bonurilor de materiale, verificarea creditelor si platilor clientilor, etc ØPot fi folosite pentru generarea comenzilor de productie, pentru materiale, componente si subansamble SFF 2006 -2007 Curs 7 29