Retele induatriale de comunicatii Curs Informatica industriala 1

Retele induatriale de comunicatii Curs Informatica industriala 1

Cuprins Evolutia mijloacelor de comunicatie utilizate in sistemele de control n Principii de functionare a retelelor industriale de comunicatii – caracteristici de performanta n Clasificarea retelelor industriale de comunicatii n Protocoale si standarde de retea n Modele de comunicatie n Modelul unui sistem distribuit de control bazat pe retele industriale n 2

Controlul proceselor prin calculator Operator Vizualizare şi configurare Nivel superior de control Coordonare şi configurare Sistem de control Date de intrare Comenzi Energie şi mat. prime Energie şi produse Proces controlat Perturbaţii Condiţii de mediu Schema de principiu a unui sistem de control 3

Mijloace de comunicaţie în sistemele de control n ce a fost si ce se vrea 4

Mijloace de comunicaţie în sistemele de control 5

Mijloace de comunicaţie în sistemele de control 6

Transmisia informatiilor (semnalelor) in sisteme de control n Mijloace de comunicatie: - mecanice - Hidraulice si pneumatice - Electrice (curent, tensiune , . . . ) - Semnale (analogice) unificate – semnale standardizate - tensiune (0 -10 V, -5 - +5 V) - curent (4 -20 m. A) - - Semnale digitale – semnale de stare, impulsuri, etc. Magistrale si retele de comunicatie 7

Modele de comunicatie - Din punct de vedere fizic: - Conexiuni unu-la-unu (pear-to -pear) - Legaturi si interfete dedicate - Ierarhizate - Organizate pe nivele de control - Sisteme de tip magistrala - Mai multe conexiuni pe acelasi mediu de comunicatie 8

Modele de comunicaţie n Din punct de vedere logic: n modelul consumator/producător n modelul master/slave n modelul bazat pe timp (time-driven) n modelul interogării circulare (pooling) 9

Ce se transmite ? n Informatii de stare (inchis/deschis, pornit/oprit, validat/invalidat, etc. . ) n informatii binare/logice n Valori de marimi fizice de proces n Informatie analogica n Informatii de configurare si reglare n Informatie mixta 10

Cum trebuie sa se transmita informatiile ? - Sigur - Fara pierdere de informatie - Fara erori - Fara interventia persoanelor neautorizate - Exact - In concordanta cu marimile de proces masurate - Fara zgomote - La timp - intarzieri: - Datorita masurarii - Datorita transmisiei 11

Comunicatia in retea - Un mediu, mai multe conexiuni Transmiterea de date complexe in directii multiple Infrastructura de comunicatie mai ieftina Transmisie sigura/fiabila: - Prin folosirea tehnicilor digitale de codare si transmisie Mijloace specifice de protectie a datelor (metode de detectie si corectie a erorilor incluse in protocolul de comunicatie) - Mediu de comunicatie scalabil si reconfigurabil n Standardizare si interoperabilitate 12

Retele de comunicatie in industrie - Un proces lent de asimilare, implementare - Comunicatia in retea este (strict) necesara intr-un sistem modern de control: - Cablare si instalare mai ieftina Mai multe servicii implementate pe acelasi mediu Se pot conecta foarte multe dispozitive de automatizare Modificare, reconfigure si dezvoltare simpla Tratarea uniforma a diferitelor dispozitive de automatizare (adresare, numire, configurare, etc. ) Tehnici mai bune de detectie a erorilor si de asigurare a tolerantei la defecte 13

Cerinte specifice de comunicatie: n Timp determinat/predefinit pentru transmisia mesajelor – comunicatie de timp-real - Nivel predefinit de siguranta/fiabilitate: - Nivelul de fiabilitate trebuie demonstrat Toleranta la defecte, detectia, mascarea si corectia erorilor Caracter determinist, predictiv al transmisiei Transmiterea unor structuri specifice de date Achizitia si transmisia periodica a datelor Mai multe nivele de prioritati !!! Retelele de calculatoare nu au fost proiectate pentru astfel de cerinte !!! - 14

Cerinte specifice de comunicatie in sistemele de control Garanţii de timp-real Viteză de reacţie Fiabilitate& Toleranţă la defecte Determinism& Predictibilitate Fluxuri de date specifice Interoperabilitate si scalabilitate Simplitate Protocol de comunicaţie 15

Solutii: - Retele dedicate de comunicatie => retele industriale - Adaptarea retelelor de calculatoare pentru mediu industrial 16

Retele industriale de comunicatie n (def) – sisteme de comunicatie dezvoltate cu scopul satisfacerii cerintelor de comunicatie din mediul induatrial (? ) - Evolutia retelelor industriale: - - Prima realizare - MAP – General Motors – pentru modernizarea liniilor de asamblare 1990 -1996 – marele „bum” – dezvoltarea unui numar foarte mare de protocoale industriale de comunicatie 1996 - 2000 – proces de unificare si standardizare - Cercetari teoretice – analiza caracteristicilor critice (timp, siguranta) prin metode analitice si experimentale 2000 -2006 – utilizarea tehnologiilor Internet pentru urmarire si control (inclusiv Ethernet) 17

Situatia actuala - Probleme: - (Prea) Multe protocoale si standarde - Probleme de incompatibilitate - Probleme de integrabilitate, interoperabilitate - Tendinte pozitive: - Promovarea protocolului Ethernet (industrial) ca mediu comun de comunicatie pentru partea de control-proces si partea de gestiune economica - Tehnici wireless de comunicatie pentru mediu indistrial - Controlul calitatii serviciilor in Internet (Qo. S) – mijloc de garantare a cerintelor specifice din sistemele de control 18

Modele de comunicatie ISO-OSI Aplicatie Sesiune Prezentare Transport Retea Legatura de date Fizic TCP/IP (Internet) Aplicatie RIC Utilizator Aplicatie Transport(TCP) Retea (IP) Nivele inferioare Retea Legatura de date Fizic 19