RVP 2 PREDAVANJA 11 Industrijski Ethernet Zmogljiva odprta

RVP 2 PREDAVANJA 11 Industrijski Ethernet Zmogljiva, odprta mre� ža za proizvodne. . t obrate s o v glji o m z lika e V. . SIMATIC NET Industrijski Ethernet Oktober 1996

RVP 2 Za katere nivoje je namenjen Industrijski Ethernet? Nivo Obrata Delovne postaje, PC Tehnološka celica PLC, PC Procesni nivo Stroji, naprave PLC, PC Pogoni Ventili Aktuator. Sensor nivo SIMATIC NET Industrijski Ethernet Aktuatorji Sensorji Oktober 1996

RVP 2 Kaj je in čemu je namenjen Industrijski Ethernet? n Mrež� a industrijskih obratov za povezavo opreme za avtomatizacijo n Ethernet Standard IEEE 802. 3 + robustna Mehanika + odpornost na EMV n Podpira Transportni protokol ISO/OSI in TCP/IP n Podpira Aplikativni protokol “S 7 -Funkcije”, SEND/ RECEIVE in Office-Protokole kot je npr. Novell n Fleksibilna mreža za raznoliko uporabo (Proizvodnja, Tehnična pisarna, . . . ) Namen n Izmenjavi velikih količn podatkov (MByte-področje) n Premostitvi velikih razdalj (do 4, 3 km) n Komunikaciji med PG/PC, računalniki in PLC-ji n Povezavi med Tehnološko pisarno in avtomatiziranim proizvodnim procesom SIMATIC NET Industrijski Ethernet Oktober 1996

RVP 2 Katere prednosti prinaša Industrijski Ethernet? n Visokozmogljiva mre� ža za nivo proizvodnih obratov, visoke performanse tudi pri velikem številu vozlišč in velikih razdaljah n Dobra “pokritost” površine in premostitev velikih razdalj, kombinacija električne in optične tehnologije n Zanesljivost prenosa podatkov tudi pri vplivu motenj, uporaba komponent razvitih za industrijsko okolje n Nizki stroški inštalacije, zaradi enostavne monta� že in nizke cene kablov n Vodilna industrijska mre� a v svetu, Industrijski Ethernet je preiskušen v več tisoč napravah n Koeksistenca z drugimi Etherenet produkti npr. : Novell, LAN-Manager, TCP/IP. . . SIMATIC NET Industrijski Ethernet Oktober 1996

RVP 2 Tehnični podatki za Industrijski Ethernet Standard Ethernet IEEE 802. 3 Način dostopa CSMA/CD Hitrost prenosa 10, 100 MBit/sec Prenosni medij električni: optični: (carrier sense multiple access/collision detection) 2 -krat oklopljen Koax-vodnik Industrial Twisted Pair Optični kabel (Steklo) Max. število priključkov več kot 1. 000 Velikost mre� že (cca) električna: optična: Topologija Linijska, drevesna, zvezdna, obroč Področje uporabe Območje tovarne, proizvodni obrat 1, 5 km 4, 3 km SIMATIC NET Industrijski Ethernet Oktober 1996

RVP 2 Primer konfiguracije Industrijske Ethernet mrež� e koaksialni vodnik z dvojnim opletom Zvezdasti spojnik Pomnoževalec priključkov KYDE Optični kabel SIMATIC NET Industrijski Ethernet Oktober 1996

RVP 2 Katere dodatne mož� nosti ponuja Industrijski Ethernet? Koncept visoke zanesljivosti (Redundančni koncept) Test in Diagnostika Povezava s PC in Windows okoljem Odpornost na EMV Mehanika Daljinsko programiranje Upravljanje omre� žja (SNMP) SIMATIC NET Industrijski Ethernet Oktober 1996

RVP 2 Pregled protokolov za Industrijski Ethernet Aplikativniprotokol SEND/ Transportni. RECEIVE protokol S 7 Protokol TF MAP ISO/OSI S 5/S 7/PC S 5/PC S 5/S 7/PC TCP/IP S 5/S 7/PC - ne ISO - International Standard Organisation OSI - Open System Interconnection TCP » Transmission Control Protocol «, protokol za nadzor prenosa, ter IP » Internet Protocol «, internetni protokol SIMATIC NET Industrijski Ethernet Oktober 1996

RVP 2 Kaj je komunikacijski protokol? Zakaj. . . n Vsi udele� ženci izmenjave podatkov morajo upoštevati pravila q Pravila imenujemo protokol. . . q Pravila določajo: q. Način prenosa q. Vrstni red q. Katere informacije se prenašajo q. . . SIMATIC NET Industrijski Ethernet Oktober 1996

RVP 2 Komunikacijski protokol H PODATKI T KOM. PROTOKOL SIMATIC NET Industrijski Ethernet Oktober 1996

RVP 2 Pregled protokolov za Industrijski Ethernet n Prednosti TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) q Mož� nost Routanja, npr. povezave na drugo TCP/IP-mrež� o preko telefonske linije q Standard na trž� išču, uporabimo lahko standardne komponente, ki jih dobimo na trgu SIMATIC NET Industrijski Ethernet Oktober 1996

RVP 2 Kateri Protokoli so na voljo za SIMATIC S 7? n SEND/RECEIVE q Odprt Transportni protokol na Nivoju 4 q Za odprto Komunikacijo med SIMATIC S 5, SIMATIC S 7, PC in drugimi sistemi SIMATIC NET Industrijski Ethernet Oktober 1996

RVP 2 Kateri Protokoli so na voljo za SIMATIC S 7? n S 7 -Funkcije q Za homogeno komunikacijo med SIMATIC S 7 in PC q Služ� i izmenjavi podatkov, Programiranju, Testiranju in Diagnostiki s STEP 7; Specialne HMI-Funkcije q Povezava z Windows-Aplikacijami preko OLE-Managerja / Object Linking and Embedding (OLE) SIMATIC NET Industrijski Ethernet Oktober 1996

RVP 2 Migracija SIMATIC S 5 k SIMATIC S 7 SEND/REC MAP SIMATIC S 5 PC/PG SIMATIC S 7 Industrijs. Ethernet SIMATIC S 5 SIMATIC S 7 TF SIMATIC NET Industrijski Ethernet S 7 -Funkcije Oktober 1996

RVP 2 Te� žišče uporabe Protokolov Server SIMATIC Client S 7 -300 SIMATIC S 7 -400 PC/PG SIMATIC S 5 SIMATIC S 7 -300 S/R S/R SIMATIC S 7 -400 S 7 S/R S/R PC/PG S 7 S/R S/R PC-Mre� a S/R S/R TF SIMATIC S 5 SIMATIC NET Industrijski Ethernet Oktober 1996

RVP 2 Katere sestavne komponente so na voljo za Industrijski Ethernet? n Komunikacijski procesorji za: q. SIMATIC S 7/C 7 q. SIMATIC S 5 115 U, 135 U, 155 U q. SIMATIC TI 505 q. PC (MS-DOS, Windows 95/NT, SCO UNIX, Interactive Unix, Sun Solaris X 86, OS/2, . . . ) q. Različne računalniške platforme (npr. SNI, DEC, HP, IBM) q. SINUMERIK SIMATIC NET Industrijski Ethernet Oktober 1996

RVP 2 Katere sestavne komponente so na voljo za Industrijski Ethernet? n Sestavni deli za mrežo q Priključna enota (Transceiver) q Pomnož� evalec priključkov q Zvezdasti spojnik q Priključni kabel q Zaključni upor q Mre� žni kabel q Ojačevalec-Repeater, Bridge, Router, Gateway q. Stikala (Switches) SIMATIC NET Industrijski Ethernet Oktober 1996

RVP 2 Priključna enota (Transceiver) SIMATIC NET Industrijski Ethernet

RVP 2 Primer mrež� ne strukture s Triaxial kablom Pomno� ževalec priključkov Legende: Buskoppler PC/PG ali PLC SIMATIC NET Industrijski Ethernet R Zakljuèitveniupor Ojačevalec: (Repeater) Povezava dveh segmentov Drop. Kabel Buskabel Oktober 1996

RVP 2 ISO OSI Standard Open System Interconection n ISO International Organization for Standardization n Standardizacija de facto: iz prakse v teorijo, standardi nastajajo na pobudo proizvajalcev opreme mimo mednarodno priznanih organizacij de iure: iz teorije v prakso, Standardi nastajajo pod pokroviteljstvom avtoriziranih agencij za standardizacijo n Odprti sistemi Neodvisni od proizvajalca računalniške opreme. Komunikacijski sistem je neodvisen od operacijskega sistema in aplikacij, ker ima standardni vmesnik n ISO - OSI model Sedem nivojski referenčni model SIMATIC NET Industrijski Ethernet Oktober 1996

RVP 2 ISO OSI Referenčni model - 7 plasti n ISO OSI referenčni model sestoji se iz 7 plasti, ki obsegajo tipične storitve komunikacijskega sistema n 1. Fizična plast: skrbi za prenos bitov prek prenosnega medija in zagotavlja standardno priključevanje sistemov na prenosni medij n 2. Povezavna plast: Prenaša podatkovne okvire (Frame) med dvema točkama. Osnovna naloga je odkrivanje napak, ki se zgodijo med prenosom po fizičnem prenosnem mediju. SIMATIC NET Industrijski Ethernet Oktober 1996

RVP 2 ISO OSI Referenčni model - 7 plasti n 3. Omre� žna plast: skrbi za usmerjanje paketov skozi topologijo omre� žja izvaja usmerjevalne algoritme. n 4. Transportna plast: Poskrbi za storitve, ki omogočajo prestop uporabniških podatkovnih enot v transportni sistem in nazaj. Izvaja transport podatkov med dvema končnima računalniškima aplikacijama. n 5. Plast seje: Je namenjena storitvam, ki podpirajo logično povezovanje oddaljenih procesov med seboj. SIMATIC NET Industrijski Ethernet Oktober 1996

RVP 2 ISO OSI Referenčni model - 7 plasti n 6. Predstavitvena plast: Skrbi za združ� ljivost predstavitve podatkov v različnih računalniških okoljih. n 7. Aplikacijska plast: Vsebuje standardne ali posebne aplikacije, npr. elektronska pošta. SIMATIC NET Industrijski Ethernet Oktober 1996

RVP 2 ISO OSI Referenčni model - SINEC H 1 ISO PLASTI H 1 - TF 7 APLIKACIJSKA 6 PREDSTAVITVENA 5 PLAST SEJE 4 TRANSPORTNA 3 OMRE� ŽNA 2 POVEZAVNA 1 FIZIČNA PG funkcije CP 1413 S 5 H 1 - MAP Tehnološke funkcije TF=MMS PG funkcije CP 1413 TF SIMATIC NET Industrijski Ethernet CP 1413 MAP Oktober 1996

RVP 2 ISO OSI Struktura paketov podatki APLIKACIJSKA AH PREDSTAVITVENA SH PLAST SEJE TRANSPORTNA OMRE� ŽNA MH 1 POVEZAV LH 1 FIZIČNA PH podatki TH 1 podatki 1 TH 2 podatki 1 MH 2 LT 1 LH 2 biti na prenosnem mediju SIMATIC NET Industrijski Ethernet podatki 2 LT 2 biti na prenosnem mediju Oktober 1996

RVP 2 Spojena omrežja n Repeater q Omogoča povezavo dveh segmentov omrežja q Prenaša in ojača podatke q Deluje neopazno za vse mrežne nivoje q Fizični nivo povezanih omrežij mora bit identičen q Uporabimo ga lahko tudi za “podaljšanje” omrežja SIMATIC NET Industrijski Ethernet

RVP 2 Spojena omrežja n Bridge q Služi za povezavo omrežij, ki uporabljata enak protokol na 2. povezavni plasti q Prenosni medij in tehnika dostopa do prenosnega medija sta lahko različna q Za spajanje omrežij različnih topologij SIMATIC NET Industrijski Ethernet

RVP 2 Spojena omrežja n Router q Lahko povezuje omrežja, ki se razlikujejo na nivoju 1 in 2 q Izbira optimalno pot prenosa podatkov s kriterijem najkrajše poti ali najmanjše zakasnitve q Opravlja mnogo kompleksnejše naloge kot repeater ali bridge SIMATIC NET Industrijski Ethernet

RVP 2 Spojena omrežja n Gateway q Povezuje omrežja različnih arhitektur (vse vrste omrežij) q Pretvarja protokole na vseh omrežnih nivojih q Omogoča povezavo ISO z ostalimi omrežji SIMATIC NET Industrijski Ethernet

RVP 2 CSMA/CD dostop do fizičnega medija n CSMA/CD je množica omrežnih protokolov uporabljenih za kontrolo pretoka. Definirajo uporabo (pošiljanje, sprejemanje) podatkov pri uporabi deljenega prenosnega medija. Kratico CSMA bi lahko razbili na : n CS (Carier Sense) - prisluškovanje mediju in odkrivanje zasedenosti komunikacijskega kanala ter n MA (Multiple access) - vsak podatek prispe vsem postajam znotraj medija n Standarizirana različica CSMA/CD protokola je znana pod imenom Ethernet SIMATIC NET Industrijski Ethernet

RVP 2 CSMA/CD dostop do fizičnega medija čakajoče vozlišče SIMATIC NET Industrijski Ethernet

RVP 2 CSMA/CD dostop do fizičnega medija Trk SIMATIC NET Industrijski Ethernet

RVP 2 CSMA/CD dostop do fizičnega medija Prekinitev prenosa SIMATIC NET Industrijski Ethernet

RVP 2 CSMA/CD dostop do fizičnega medija Ponovitev dostopa SIMATIC NET Industrijski Ethernet

RVP 2 Propustnost omrežja � žja n l : Povprečno število zahtev v časovni enoti n m : Število zahtev, ki jih strež� nik lahko postrež� ev časovni enoti n če velja: q l<m q Stre� žni sistem je v ravnovesju SIMATIC NET Industrijski Ethernet

RVP 2 Propustnost omre� žja Zakasnitev n Povprečna zakasnitev: q T=1 / (m - l) l=0 Prazen sistem T=1/m T l= m Zasičen sistem T postane neskončen l=0 l= m SIMATIC NET Industrijski Ethernet

RVP 2 Fizična plast Tipi prenosnih medijev n Parica in zvita parica - Industrial Twisted Pair (10 BASE-T) RJ-45 q. Dve ž� ici ovijemo drugo okoli druge (UTP) in ju opremimo z zaščitnim opletom. q. Najpreprostejši in najcenejši medij. q. Propustnost odvisna od dol� ine. q. Le za povezavo dveh točk (end to end) SIMATIC NET Industrijski Ethernet

RVP 2 Fizična plast Tipi prenosnih medijev n Koaksialni kabel q. Jedro - bakrena ž� ica, ovita z izolacijo in obdana z oklopom, zaščitenim z izolacijo. q. Koncentrična elektromagnetna oklopljenost, zato neobčutljivost na zunanje motnje. Ni sevanja v okolico. SIMATIC NET Industrijski Ethernet

RVP 2 Fizična plast Tipi prenosnih medijev n Optično vlakno q. Prenašamo lasersko svetlobo po steklenem vlaknu q. Nizko slabljenje, zato velike razdalje, veliko večje kot pri UTP ali koaksialnem kablu q. Velika propustnost medija SIMATIC NET Industrijski Ethernet

RVP 2 Fizična plast Tipi prenosnih medijev SIMATIC NET Industrijski Ethernet

RVP 2 Ethernet je lahko tudi determinističen (Uporaba Ethernet stikalne tehnologije) n Prednosti: q Glavna slabost industrijskih Ethernet omrežij v preteklosti je bilo pomanjkanje determinizma (CSMA/CD). q Ethernet omrežje, izvedeno s Full-duplex stikalno tehnologijo je popolnoma deterministično q Uporaba aktivnih stikal odpravi trke-kolizijo. q Poveča zmogljivost omrežij n Osnove inteligentne ethernet stikalne tehnologije: q Konvencionalne naprave kot so repeater, pomnoževalec priključkov, zvezdasti spojnik… prenašajo sprejete podatke transparentno vsem ostalim priključkom, ne glede na vsebino. Posledica so trki. q Mrežna komponenta s stikalno funkcijo, pa posreduje podatke ostalim priključkom glede na izvorni in ciljni naslov. SIMATIC NET Industrijski Ethernet

RVP 2 Ethernet je lahko tudi determinističen (Uporaba Ethernet stikalne tehnologije) n Filtriranje naslovov: q Z analizo prometa naprava sama spozna na katerih priključkih so dostopne ostale enote (Teach-in mode). n Hrani in odpošlje podatke n Izločanje slabih podatkov SIMATIC NET Industrijski Ethernet