1.1 призначення промислових комунікацій

Промислові мережі та інтеграційні технології

Призначення промислових комунікацій

реєстрація fieldbus_book@ukr.net

автор і лектор: Олександр Пупена (pupena_san@ukr.net) зворотній зв’язок по курсу: Інтернет-форум АСУ в Україні (www.asu.in.ua)

23.02.2015 NET - Призначення пром.мереж.

pupena_san@ukr.net 1

Типова архітектура управління підприємством: функції по рівням

23.02.2015 NET - Призначення пром.мереж.

pupena_san@ukr.net 2

ІАСУ = АСУТП + АСУП

Інтеграція підсистем

23.02.2015 NET - Призначення пром.мереж.

pupena_san@ukr.net 3

Функціонування всієї системи => виконання взаємопов'язаних функцій підсистем.

Взаємозв'язок => обмін даними

Реальний час

23.02.2015 NET - Призначення пром.мереж.

pupena_san@ukr.net 4

Реальний час — режим роботи автоматизованої системи обробки інформації і керування, при якому враховуються обмеження на часові характеристики функціонування (tвиконання < tмакс)

жорсткий реальний час — режим роботи системи, при якому порушення часових обмежень рівнозначно відмові системи і веде до неможливості вирішення поставленої задачі; м'який реальний час — режим роботи системи, при якому порушення часових обмежень призводять (тільки) до зниження якості роботи системи

ізохронний режим — режим роботи системи, при якому усі підсистеми виконують дії одночасно через чітко визначені проміжки (tмін < tвиконання < tмакс)

Системи реального часу

23.02.2015 NET - Призначення пром.мереж.

pupena_san@ukr.net 5

Система керування, що працює у реальному часі, повинна - зібрати дані, - провести їх обробку за заданими алгоритмами і - видати керувальні впливи за такий проміжок часу, який забезпечує успішне вирішення поставлених перед системою завдань.

Будь-яка система називається системою реального часу (СРЧ), якщо правильність її функціонування залежить не тільки від логічної коректності обчислень, але і від часу, за який ці обчислення проводяться.

• Які підсистеми ІАСУ відносяться до систем реального часу? • Який обмін повинен проходити в жорсткому реальному часі, а який в

м’якому?

Функціонування розподіленої СРЧ можливе тільки при: - виконанні локальний функцій в РЧ - обміну даними в РЧ

Типи пристроїв АСУ ТП на базі SCADA (+PLC)

23.02.2015 NET - Призначення пром.мереж.

pupena_san@ukr.net 6

- контролери (PLC, регулятори) - засоби SCADA/HMI - Devices (I/O Device, Drives …) - датчики/ВМ - програматори

SCADA HMI SCADA

PLC PLC PLC

Розподілені I/O

Приводи та інші засоби

Програматор

датчики

ИМ

Програматор

комунікації

другое ПО

комунікації

Обмін PLC<->PLC

23.02.2015 NET - Призначення пром.мереж.

pupena_san@ukr.net 7

PLC1

Distributed Application

змінні

local Application

змінні

PLC2 PLC3

local Application

змінні

local Application

змінні

змінні

змінні дані процесу

- обмін даними процесу (реальний час) - обмін діагностичними даними - обмін даними стану (системи з

резервуванням)

1

Дані процесу (інформація про стан процесу + керування процесом)

23.02.2015 NET - Призначення пром.мереж.

pupena_san@ukr.net 8

• Що з цього є даними процесу? • значення датчику витрати продукту • завдання на позиціонер виконавчого механізму регулюючого клапану

подачі теплоносія • значення датчика наближення • команда на електромагнітний клапан • стан аварії клапану по спрацюванню кінцевика • задане значення на регулятор витрати • Кр, Ті регулятору витрати • діапазон вхідного аналогового сигналу • діапазон масштабування аналогового сигналу • стан ПЛК (Пуск/Стоп) • стан комунікаційного каналу (помилка, обмін функціонує)

• Від чого ми відштовхуємося при визначенні?

Системи з резервуванням (1)

23.02.2015 NET - Призначення пром.мереж.

pupena_san@ukr.net 9

Remote I/O Remote I/O Remote I/O

первинний

контролер

резервний

контролер

SCADA/HMI

мережа М1

мережа М2

мережа М3

1

Системи з резервуванням (2)

23.02.2015 NET - Призначення пром.мереж.

pupena_san@ukr.net 10

1

Системи з резервуванням (3)

23.02.2015 NET - Призначення пром.мереж.

pupena_san@ukr.net 11

1

Обмін PLC<-> Devices

23.02.2015 NET - Призначення пром.мереж.

pupena_san@ukr.net 12

- обмін даними процесу: PLC<-> Devices (реальний час) - обмін параметричними даними: PLC-> Devices

(конфігурування/налаштування) - команди управління режимом роботи пристроїв: PLC-> Devices - діагностичні дані: Devices ->PLC (перевірка стану, факт та причини

помилок)

функціональність як у PLC<->локальні модулі 2

Параметричні дані пристрою (параметри роботи засобів автоматизації)

23.02.2015 NET - Призначення пром.мереж.

pupena_san@ukr.net 13

• Що з цього є параметричними даними? • значення датчику витрати продукту • завдання на позиціонер виконавчого механізму регулюючого клапану

подачі теплоносія • значення датчика наближення • команда на електромагнітний клапан • стан аварії клапану по спрацюванню кінцевика • задане значення на регулятор витрати • Кр, Ті регулятору витрати • діапазон вхідного аналогового сигналу • діапазон масштабування аналогового сигналу • стан ПЛК (Пуск/Стоп) • стан комунікаційного каналу (помилка, обмін функціонує)

• Від чого ми відштовхуємося при визначенні?

Діагностичні дані пристрою/мережі (інформація про стан засобів автоматизації)

23.02.2015 NET - Призначення пром.мереж.

pupena_san@ukr.net 14

• Що з цього є діагностичними даними? • значення датчику витрати продукту • завдання на позиціонер виконавчого механізму регулюючого клапану

подачі теплоносія • значення датчика наближення • команда на електромагнітний клапан • стан аварії клапану по спрацюванню кінцевика • задане значення на регулятор витрати • Кр, Ті регулятору витрати • діапазон вхідного аналогового сигналу • діапазон масштабування аналогового сигналу • стан ПЛК (Пуск/Стоп) • стан комунікаційного каналу (помилка, обмін функціонує)

• Від чого ми відштовхуємося при визначенні?

Обмін Device <-> Device

23.02.2015 NET - Призначення пром.мереж.

pupena_san@ukr.net 15

distributed Application

- обмін даними процесу

Device1

функція/ФБ функція/ФБ

дані

процесу

Device2

3

Обмін SCADA/HMI<->PLC/Device

23.02.2015 NET - Призначення пром.мереж.

pupena_san@ukr.net 16

PLC1

local Application

змінні

- обмін даними процесу: PLC<->SCADA/HMI - обмін діагностичними даними: PLC->SCADA/HMI - керування станом: SCADA/HMI->PLC

SCADA/HMI

Application SCADA/HMI

змінні

дані

процесу

стан команди

керування

4

Обмін Програматор<->PLC/Device/SCADA/HMI

23.02.2015 NET - Призначення пром.мереж.

pupena_san@ukr.net 17

- підключення тільки при необхідності - обмін параметричними даними - обмін даними процесу - обмін діагностичними даними - керування станом

5

Обмін SCADA/HMI<->SCADA/HMI/інше ПЗ

23.02.2015 NET - Призначення пром.мереж.

pupena_san@ukr.net 18

- обмін даними процесу - статистичні/історичні дані процесу

6

Властивості обміну даними/командами

23.02.2015 NET - Призначення пром.мереж.

pupena_san@ukr.net 19

обмін даним процесу

- порівняно невеликі об'єми - реальний час - для I/O циклічний/періодичний або по зміні значення - вище пріоритет за параметричні

- порівняно великі обсяги даних - НЕ реальний час - обмін тільки за необхідності (завантаження/вивантаження) - низький пріоритет

обмін параметричними даними

- передача стану пристрою – циклічний обмін, реальний час, високий пріоритет - передача причини помилки – за необхідністю (за запитом), низький пріоритет

обмін діагностичними даними

- переведення в режими: операційний (Operate/RUN), зупинка (NotOperate/STOP) передопераційний (PreoPerate), ініціалізація (Init) , і т.д.

- передача команди за запитом користувача або керуючою системою - високий пріоритет

керування станом/режимом

Комунікаційні сервіси: що і як нам доступно?

23.02.2015 NET - Призначення пром.мереж.

pupena_san@ukr.net 20

обмін даними процесу

обмін параметричними даними

діагностичні сервіси

керування режимом пристрою

- якими саме даними? - яка циклічність: циклічно, періодично, за запитом,

за зміною? - як налаштовується обмін (інтерфейс)? - який гарантований час відгуку?

- яку саме частину конфігураційних даних ми можемо змінити?

- в який момент це можна зробити? - як налаштовується (який інтерфейс)?

- яку діагностичну інформацію ми можемо отримати?

- який автомат станів у пристрою? - як налаштовується (інтерфейс)?

- який автомат станів у пристрою? - як налаштовується (інтерфейс)?

Комунікаційний сервіс – послуги, що надаються комунікацією пристрою

або його частиною (мережною картою, драйвером, функцією…)

- при виборі рішень під час проектування розподіленої системи самі на ці

питання треба звертати увагу

- сервіси мережі не завжди повністю реалізовуються в пристроях, і

навпаки, сервіси комунікаційних складових не завжди обмежуються

сервісами мережі