Komunikační Síť

19.40 Komunikace

Sítě obecně. Komunikační sítě se používají k přenosu pokynů a dat pro monitorování a řízení procesů po mnoho let. Sítě pro řízení procesů používají různé technologie a topologie, stejně jako obchodní a počítačové sítě v méně kritických situacích. Sítě řízení procesů vyžadují robustnost, determinaci a kompatibilitu.

robustnost je měřítkem spolehlivosti sítě pro plnění její funkce po celou dobu životnosti instalace. Návrhář sítě musí vyhodnotit potřebu redundance síťových komponent a kabeláže, jakož i zařízení pro testování chyb a opravu chyb, aby poskytl síť, která splňuje potřeby systému, kterému slouží. Determinace je specifická záruka, že zprávy vstupují do sítě a dosáhnou svého cíle ve známých časech. Nedeterministické sítě nemohou zaručit doručování zpráv v určitém čase, ale nedávné technologie umožnily některým nedeterministickým sítím (jako je Ethernet) uspokojivě fungovat v odvětví řízení procesů. Kompatibilita popisuje schopnost sítě pro komunikaci mezi zařízení od různých výrobců nebo dodavatelů bez protokolu konflikty.

zjevnou výhodou použití sítě spíše než tradiční kabeláže je to, že všechna data jsou předána podél jediného kabelu, což výrazně snižuje počet kabelů, které mají být nainstalovány.

Ethernet. Výkon CSMA / CD (carrier sense multiple access / collision detection) se od svého zavedení v roce 1973 vyvinul na velmi vysoký standard. I když to je non-deterministický, mechanizmu csma/CD umožňuje každé zařízení v síti, zkontrolujte, zda jakékoliv jiné zařízení vysílá, než se pokusíte vysílat, a pokud je více zařízení předat současně, detekce kolizí výmětů poškozené zprávy (pakety) a pověřuje zařízení odeslat své zprávy po náhodné čekací doby. Síť je nedeterministická, protože neexistuje žádná záruka, že zpráva dosáhne svého cíle, je určitý čas. Průmyslové sítě Ethernet se však staly tak spolehlivými, že jsou v tomto odvětví standardem pro propojení celoplošných systémů řízení procesů. Specifikace návrhu Ethernetu musí být dodržena, pokud jde o připojení a délky kabelů, například pomocí maximálně 100 m měděného kabelu ze síťového přepínače.

sítě Ethernet mohou být součástí lokálních sítí (LAN) nebo širokoúhlých sítí (WAN). Ačkoli neexistují žádné konkrétní definice, systém SCADA na celém místě pro procesní závod by byl obecně označován jako LAN a regionální síť spojující několik webů by byla považována za WAN.

i když je Ethernet stále častější, je nepravděpodobné, že by zcela nahradil jiné síťové protokoly ve vodním průmyslu. Jednou z nevýhod Ethernet je, že to není multi-drop systém, takže každé samostatné zařízení potřebuje svůj vlastní kabel zpět do místní komunikací zapnutí přístroje. I když to nemusí být problém v továrně nebo malé budově, může to být hlavní problém s velkými bankami filtrů nebo nádrží. Maximální délka kabelu z ethernetového přepínače je také omezenější než jiné techniky (obvykle 100 m). Rychlost komunikace Ethernet je obvykle 10-100 Mbps (megabitů za sekundu) a některé sítě v současné době pracují rychlostí 1000 Mbps.

sběrnicová síť je uspořádání v síti LAN, kde jeden vícevodičový měděný kabel spojuje více zařízení. Kabel je „sběrnice“, ke které jsou připojeny „uzly“. Každý uzel obecně odpovídá konkrétní položce zařízení. Sběrnice sítě jsou jednoduché a spolehlivé a rozumné fail-safe. Pokud jedno uzlové zařízení selže, sběrnice pokračuje v provozu se zbývajícími funkčními zařízeními. Pouze v případě přerušení samotného kabelu sběrnice by došlo k vážným problémům s komunikací v síti. Sběrnicové sítě poskytují jednoduchý způsob rozšíření, protože obecně umožňují přidání uzlů poměrně snadno.

omezení sběrnicových sítí jsou především fyzikální vlastnosti samotného sběrnicového kabelu. Jak se délka kabelu zvyšuje, ztráty ovlivňují spolehlivost přenášených dat. Topologie sběrnicové sítě proto potřebuje dobrý design. Jiné topologie sítě, jako je „ring“ nebo „star“, mohou někdy poskytnout lepší flexibilitu a mohou být levnější.

, Kde bod k bodu spojení je nutné optického vlákna odkaz lze použít k prodloužit vzdálenosti dosažitelné a poskytne ochranu před bleskem, ale to je nevhodné pro vícenásobné připojení bez dalších spínacích přístrojů.

Profibus je jedna technologie sběrnice, kterou průmysl obecně přijal. Profibus je vysokorychlostní digitální komunikační systém, který k propojení zařízení využívá jediný kabel (sběrnici). Mnoho výrobců elektrických, elektromechanických a přístrojových zařízení nyní poskytuje produkty kompatibilní s Profibus. Je běžné propojit řadu souvisejících rostlinných položek sítí Profibus a poté propojit tuto oblast rostlin s jinými oblastmi rostlin jinou sítí, jako je Ethernet. Stejně jako u ethernetových sítí je důležité, aby návrh sítě Profibus vyhovoval specifikacím Profibus.

existují tři typy Profibus a to Distributed Protocol (DP), Process Automation (PA) a ProfiNET. Tam jsou dvě části na Profibus specifikace; jazyk, který je společný celé tři typy Profibus (tzv. aplikační vrstvy komunikace) a fyzické médium, které se liší v každém případě. ProfiNET je unikátní autobus technologie, protože to běží přes Ethernet, ale umožní Profibus komunikace přes Ethernet sítí.

Ve velké BRITÁNII WIMES 3.02 (2014) naznačuje Profibus DP rychlost 1,5 Mbit/s (což omezuje segmentu délka kabelu až 200 m), ale většina děl mohou pracovat úspěšně s přenosové rychlosti 500 Kbit/s (500 m délka kabelu) nebo dokonce 187.5 Kbit/s (1000 m délka kabelu). Sítě s nižší rychlostí lépe odolávají hluku a rušení, ale cestování po síti trvá o něco déle (pravděpodobně o 0,5 sekundy). To se nepovažuje za problém na úpravnách vody, kde časy vzorků přístrojů mohou být o mnoho řádů větší než toto.

zatímco síťová kabeláž je relativně jednoduchá (v obou případech kroucená dvojice), vyplatí se investovat do diagnostické testovací sady, která bude kontrolovat stav sítě v reálném čase. K dispozici jsou různé verze: Profitrace2 od Procentec a diagnostický modul Fieldbus od Pepperl & Fuchs jsou dvě jednotky.

je důležité, aby obnovit SCADA obrazovky rychle z dat uložených na lokálním PC, jinak se provozovateli nepodaří využít systém, pokud na obrazovce není rychle obnovit při přechodu z jedné obrazovky na druhou. Avšak poté, co pole dat trvat 1-2 sekund cestovat z pole přístroje k PC není problém (Profibus DP síti rychlostí pouze 93.75 Kbit/s bude snadno dosáhnout). Toto „zpoždění“ neovlivní většinu procesů úpravy vody a může snížit náklady na instalaci a zvýšit odolnost sítě vůči hluku a rušení.

Bezdrátové datové komunikační sítě se staly velmi populární pro obchodní a domácí použití a pro proces monitorování aplikací, ale existuje stále mnoho bezpečnostní obavy s jeho použití pro ovládání zařízení. Z těchto důvodů by bezdrátové sítě měly být používány pro řízení zařízení pouze po pečlivém zvážení a tam, kde jsou přímo připojené systémy nepraktické nebo nemožné instalovat.

Bezdrátové technologie, jako je nízká spotřeba rádio a mikrovlnná trouba byly použity pro ovládání některých zařízení, ale měl by být vždy používán s opatrností, protože rizika spojená s přípravky na ochranu a bezpečnost personálu musí být vždy zváženy. Obvykle se tyto technologie používají na relativně malých plochách a především pro přenos signálů monitorování stavu.

Vzdálená Konfigurace. Nejnovější implementace Profibus a Ethernet umožňují inženýrovi konfigurovat všechna zařízení v síti z centrálního umístění. Dva hlavní balíčky používají ke komunikaci s nástroji buď FDT/DTM (Field Device Type/Device Type Manager) nebo EDDL (Extended Device Description Language).