kommunikációs hálózat

19.40 kommunikáció

hálózatok általában. A kommunikációs hálózatokat évek óta használják utasítások és adatok továbbítására a folyamatok nyomon követése és ellenőrzése céljából. A folyamatirányító hálózatok különböző technológiákat és topológiákat alkalmaztak, csakúgy, mint az üzleti és számítógépes hálózatok kevésbé kritikus helyzetekben. A folyamatirányító hálózatok robusztusságot, határozottságot és kompatibilitást igényelnek.

a robusztusság a hálózat megbízhatóságának mértéke a telepítés teljes élettartama alatt. A hálózat tervezőjének értékelnie kell a hálózati összetevők és a kábelezés redundanciájának szükségességét, valamint a hibatesztelési és hibajavítási lehetőségeket, hogy olyan hálózatot biztosítson, amely megfelel az általa kiszolgált rendszer igényeinek. A Determinacy egy konkrét garancia arra, hogy az üzenetek az ismert időpontokon belül eljutnak a hálózatba és elérik a céljukat. A nem determinisztikus hálózatok nem garantálhatják az üzenetek kézbesítését egy adott időpontban, de a legújabb technológiák lehetővé tették néhány nem determinisztikus hálózat (például Ethernet) kielégítő működését a folyamatirányítási iparban. A kompatibilitás leírja a hálózat azon képességét, hogy protokollütközések nélkül kommunikáljon a különböző gyártók vagy beszállítók berendezései között.

a hagyományos kábelezés helyett a hálózat használatának nyilvánvaló előnye, hogy az összes adatot egyetlen kábel mentén továbbítják, ezáltal jelentősen csökkentve a telepítendő kábelek számát.

Ethernet. A CSMA/CD (carrier sense multiple access / collision detection) teljesítménye 1973-as bevezetése óta nagyon magas színvonalra fejlődött. Bár nem determinisztikus, a CSMA / CD lehetővé teszi a hálózat minden eszközének, hogy ellenőrizze, hogy más eszköz továbbít-e, mielőtt megpróbálná továbbítani, és ha több eszköz egyidejűleg továbbít, az ütközésérzékelő eldobja a sérült üzeneteket (csomagokat), és utasítja az eszközöket, hogy véletlenszerű várakozási idő után küldjék újra üzeneteiket. A hálózat nem determinisztikus, mert nincs garancia arra, hogy egy üzenet eléri a rendeltetési helyét egy adott időpontban. Az iparosított Ethernet hálózatok azonban annyira megbízhatóvá váltak, hogy ezek az iparág szabványai az egész területre kiterjedő folyamatvezérlő rendszerek összekapcsolására. Az Ethernet tervezési specifikációját be kell tartani a csatlakoztathatóság és a kábelhossz tekintetében, például egy hálózati kapcsolóból származó legfeljebb 100 m rézkábel használatával.

az Ethernet hálózatok a helyi hálózatok (LAN) vagy a nagy kiterjedésű hálózatok (WAN) részét képezhetik. Bár nincsenek konkrét meghatározások, a telephely egészére kiterjedő SCADA rendszert általában LAN-nak, a több helyet összekötő regionális hálózatot pedig WAN-nak tekintik.

bár az Ethernet egyre elterjedtebb, nem valószínű, hogy teljesen felváltja a vízipar más hálózati protokolljait. Az Ethernet egyik hátránya, hogy nem multi-drop rendszer, így minden egyes eszköznek saját egyedi kábelre van szüksége a helyi kommunikációs kapcsoló eszközhöz. Noha ez nem feltétlenül jelent problémát egy gyárban vagy egy kis épületben, a szűrők vagy tartályok nagy bankjainak fő problémája lehet. Az Ethernet kapcsoló maximális kábelhossza szintén korlátozottabb, mint más technikák (általában 100 m). Az Ethernet kommunikációs sebessége általában 10-100 Mbps (megabit / másodperc), és egyes hálózatok jelenleg 1000 Mbps sebességgel működnek.

a buszhálózat olyan LAN-elrendezés, ahol egyetlen többvezetékes rézkábel több eszközt kapcsol össze. A kábel az a ‘busz’, amelyhez a’ csomópontok ‘ csatlakoznak. Minden csomópont általában egy adott berendezésnek felel meg. A buszhálózatok egyszerűek, megbízhatóak és ésszerű hibabiztosak. Ha egy csomópont eszköz meghibásodik, a busz továbbra is működik a fennmaradó funkcionális eszközökkel. Csak akkor, ha maga a buszkábel megszakad, komoly kommunikációs problémák merülnének fel a hálózatban. A buszhálózatok egyszerű bővítési eszközt biztosítanak, mivel általában lehetővé teszik a csomópontok meglehetősen egyszerű hozzáadását.

a buszhálózatok korlátai elsősorban magának a buszkábelnek a fizikai tulajdonságai. A kábelhossz növekedésével a veszteségek befolyásolják a továbbított adatok megbízhatóságát. Ezért a buszhálózat topológiája jó tervezést igényel. Más hálózati topológiák, mint például a gyűrű vagy a csillag, néha nagyobb rugalmasságot biztosítanak, és olcsóbbak is lehetnek.

ahol pont-pont összeköttetésre van szükség, száloptikai kapcsolat használható az elérhető távolság meghosszabbítására és villámvédelemre, de ez nem alkalmas több csatlakozásra további kapcsolóberendezések nélkül.

a Profibus egy olyan busz technológia, amelyet az ipar általánosan elfogadott. A Profibus egy nagy sebességű digitális kommunikációs rendszer, amely egyetlen kábelt (buszt) használ az eszközök összekapcsolására. Számos elektromos, elektromechanikus és műszeres berendezés gyártója kínál Profibus kompatibilis termékeket. Gyakran előfordul, hogy számos kapcsolódó növényi elemet összekapcsolnak egy Profibus hálózattal, miközben ezt a növényterületet összekapcsolják más növényterületekkel egy másik hálózattal, például Ethernet. Az Ethernet hálózatokhoz hasonlóan fontos, hogy a Profibus hálózat tervezése megfeleljen a Profibus specifikációinak.

a Profibusnak három típusa van: elosztott protokoll (DP), folyamatautomatizálás (PA) és ProfiNET. A Profibus specifikációnak két része van; a használt nyelv, amely közös a Profibus három típusában (az úgynevezett alkalmazási réteg kommunikáció) és a fizikai média, amely minden esetben eltérő. A ProfiNET nem egyedülálló busz technológia, mivel Ethernet-en keresztül fut, de lehetővé teszi a Profibus kommunikációt Ethernet hálózatokon keresztül.

az Egyesült Királyságban a WIMES 3.02 (2014) 1,5 Mbit/s Profibus DP sebességet javasol (ami a szegmens kábelhosszát 200 m-re korlátozza), de a legtöbb mű sikeresen működhet 500 Kbit/s (500 m kábelhossz) vagy akár 187,5 Kbit/s (1000 m kábelhossz) hálózati sebességgel. Az alacsonyabb sebességű hálózatok jobban ellenállnak a zajnak és az interferenciának, de az adatok tovább tartanak (valószínűleg további 0,5 másodperc) a hálózaton keresztül. Ez nem tekinthető olyan kérdés a vízkezelés működik, ahol eszköz minta alkalommal lehet sok megrendelések nagyobb, mint ez.

míg a hálózati kábelezés viszonylag egyszerű (mindkét esetben csavart érpár), érdemes befektetni egy diagnosztikai tesztkészletbe, amely valós időben ellenőrzi a hálózat állapotát. Különböző verziók állnak rendelkezésre: A Procentec Profitrace2 és a Pepperl & Fuchs terepibusz diagnosztikai modulja két egység.

fontos a SCADA képernyők gyors frissítése a helyi számítógépen tárolt adatokból, különben az operátorok nem fogják használni a rendszert, ha a képernyő nem frissül gyorsan, amikor egyik képernyőről a másikra vált. Az azonban, hogy a terepi adatok 1-2 másodpercet vesznek igénybe, hogy a terepi műszerről a számítógépre utazzanak, nem jelent problémát (a Profibus DP hálózati sebessége csak 93,75 Kbit/s, ezt könnyen elérheti). Ez a késleltetés nem befolyásolja a legtöbb vízkezelési folyamatot, és csökkentheti a telepítési költségeket, és ellenállóbbá teheti a hálózatot a zajjal és az interferenciával szemben.

a vezeték nélküli adatkommunikációs hálózatok nagyon népszerűvé váltak az üzleti és háztartási használatra, valamint egyes folyamatfelügyeleti alkalmazásokhoz, de továbbra is számos biztonsági és védelmi kérdés merül fel az üzemek ellenőrzésére való használatával kapcsolatban. Ezen okok miatt a vezeték nélküli hálózatokat csak alapos megfontolás után szabad használni az üzem vezérlésére, és ott, ahol a közvetlenül csatlakoztatott rendszerek telepítése nem kivitelezhető vagy lehetetlen.

vezeték nélküli technológiákat, például alacsony fogyasztású rádiót és mikrohullámú sütőt használtak egyes berendezések vezérlésére, de ezeket mindig óvatosan kell használni, mivel a növényvédelemmel és a személyzet biztonságával kapcsolatos kockázatokat mindig figyelembe kell venni. Ezeket a technológiákat általában viszonylag kis területeken alkalmazzák, elsősorban állapotfigyelő jelek továbbítására.

Távoli Konfiguráció. A Profibus és az Ethernet legújabb implementációi lehetővé teszik a mérnök számára, hogy a hálózaton lévő összes eszközt egy központi helyről konfigurálja. A két fő csomag FDT/DTM-et (Field Device Type/Device Type Manager) vagy EDDL-t (Extended Device Description Language) használ a műszerekkel való kommunikációhoz.