mreže u sustavima automatizacije

Σχετικά έγγραφα
DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 7 - Jovanka Pantović

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

18. listopada listopada / 13

numeričkih deskriptivnih mera.

Operacije s matricama

PRIMJER 3. MATLAB filtdemo

2 tg x ctg x 1 = =, cos 2x Zbog četvrtog kvadranta rješenje je: 2 ctg x

Strukture podataka i algoritmi 1. kolokvij 16. studenog Zadatak 1

Eliminacijski zadatak iz Matematike 1 za kemičare

UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET SIGNALI I SISTEMI. Zbirka zadataka

PARNA POSTROJENJA ZA KOMBINIRANU PROIZVODNJU ELEKTRIČNE I TOPLINSKE ENERGIJE (ENERGANE)

3.1 Granična vrednost funkcije u tački

Lekcija 9: Elektrotehnički fakultet Sarajevo 2012/2013

M086 LA 1 M106 GRP. Tema: Baza vektorskog prostora. Koordinatni sustav. Norma. CSB nejednakost

Iskazna logika 3. Matematička logika u računarstvu. novembar 2012

IZRAČUNAVANJE POKAZATELJA NAČINA RADA NAČINA RADA (ISKORIŠĆENOSTI KAPACITETA, STEPENA OTVORENOSTI RADNIH MESTA I NIVOA ORGANIZOVANOSTI)

radni nerecenzirani materijal za predavanja R(f) = {f(x) x D}

Apsolutno neprekidne raspodele Raspodele apsolutno neprekidnih sluqajnih promenljivih nazivaju se apsolutno neprekidnim raspodelama.

Veleučilište u Rijeci Stručni studij sigurnosti na radu Akad. god. 2011/2012. Matematika. Monotonost i ekstremi. Katica Jurasić. Rijeka, 2011.

IZVODI ZADACI (I deo)

INTEGRALNI RAČUN. Teorije, metodike i povijest infinitezimalnih računa. Lucija Mijić 17. veljače 2011.

Riješeni zadaci: Nizovi realnih brojeva

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

radni nerecenzirani materijal za predavanja

Elementi spektralne teorije matrica

Matematika 1 - vježbe. 11. prosinca 2015.

Računarska grafika. Rasterizacija linije

π π ELEKTROTEHNIČKI ODJEL i) f (x) = x 3 x 2 x + 1, a = 1, b = 1;

a M a A. Može se pokazati da je supremum (ako postoji) jedinstven pa uvodimo oznaku sup A.

( , 2. kolokvij)

5 TOKEN RING. 5.1 Uvod

- pravac n je zadan s točkom T(2,0) i koeficijentom smjera k=2. (30 bodova)

OM2 V3 Ime i prezime: Index br: I SAVIJANJE SILAMA TANKOZIDNIH ŠTAPOVA

PRAVA. Prava je u prostoru određena jednom svojom tačkom i vektorom paralelnim sa tom pravom ( vektor paralelnosti).

Funkcije dviju varjabli (zadaci za vježbu)

Mehatronika - Metode i Sklopovi za Povezivanje Senzora i Aktuatora. Sadržaj predavanja: 1. Operacijsko pojačalo

21. ŠKOLSKO/OPĆINSKO/GRADSKO NATJECANJE IZ GEOGRAFIJE GODINE 8. RAZRED TOČNI ODGOVORI

FAKULTET PROMETNIH ZNANOSTI

Elektrotehnički fakultet univerziteta u Beogradu 17.maj Odsek za Softversko inžinjerstvo

Dvanaesti praktikum iz Analize 1

Tranzistori s efektom polja. Postupak. Spoj zajedničkog uvoda. Shema pokusa

Matematička analiza 1 dodatni zadaci

Kontrolni zadatak (Tačka, prava, ravan, diedar, poliedar, ortogonalna projekcija), grupa A

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

SISTEMI NELINEARNIH JEDNAČINA

Sortiranje prebrajanjem (Counting sort) i Radix Sort

PARCIJALNI IZVODI I DIFERENCIJALI. Sama definicija parcijalnog izvoda i diferencijala je malo teža, mi se njome ovde nećemo baviti a vi ćete je,

Prostorni spojeni sistemi

Alarmni sustavi 07/08 predavanja 12. i 13. Detekcija metala, izvori napajanja u sustavima TZ

1 Promjena baze vektora

Cauchyjev teorem. Postoji više dokaza ovog teorema, a najjednostvniji je uz pomoć Greenove formule: dxdy. int C i Cauchy Riemannovih uvjeta.

Osnovni primer. (Z, +,,, 0, 1) je komutativan prsten sa jedinicom: množenje je distributivno prema sabiranju

PT ISPITIVANJE PENETRANTIMA

Kaskadna kompenzacija SAU

1.4 Tangenta i normala

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

Novi Sad god Broj 1 / 06 Veljko Milković Bulevar cara Lazara 56 Novi Sad. Izveštaj o merenju

SEMINAR IZ KOLEGIJA ANALITIČKA KEMIJA I. Studij Primijenjena kemija

Grafičko prikazivanje atributivnih i geografskih nizova

5. Karakteristične funkcije

, Zagreb. Prvi kolokvij iz Analognih sklopova i Elektroničkih sklopova

Zadaci sa prethodnih prijemnih ispita iz matematike na Beogradskom univerzitetu

TRIGONOMETRIJA TROKUTA

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

III VEŽBA: FURIJEOVI REDOVI

RIJEŠENI ZADACI I TEORIJA IZ

IZVODI ZADACI ( IV deo) Rešenje: Najpre ćemo logaritmovati ovu jednakost sa ln ( to beše prirodni logaritam za osnovu e) a zatim ćemo

41. Jednačine koje se svode na kvadratne

Signali i sustavi. Signal. Predstavljanje signala: mr. sc. Karmela Aleksić-Maslać dr. sc. Damir Seršić

Trigonometrija 2. Adicijske formule. Formule dvostrukog kuta Formule polovičnog kuta Pretvaranje sume(razlike u produkt i obrnuto

1. Duljinska (normalna) deformacija ε. 2. Kutna (posmina) deformacija γ. 3. Obujamska deformacija Θ

Teorijske osnove informatike 1

IspitivaƬe funkcija: 1. Oblast definisanosti funkcije (ili domen funkcije) D f

Obrada signala

MATRICE I DETERMINANTE - formule i zadaci - (Matrice i determinante) 1 / 15

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

Numerička matematika 2. kolokvij (1. srpnja 2009.)

2.2 Srednje vrijednosti. aritmetička sredina, medijan, mod. Podaci (realizacije varijable X): x 1,x 2,...,x n (1)

Dijagonalizacija operatora

Zavrxni ispit iz Matematiqke analize 1

7 Algebarske jednadžbe

(P.I.) PRETPOSTAVKA INDUKCIJE - pretpostavimo da tvrdnja vrijedi za n = k.

Pošto pretvaramo iz veće u manju mjernu jedinicu broj 2.5 množimo s 1000,

Elektrotehnički fakultet univerziteta u Beogradu 16.maj Odsek za Softversko inžinjerstvo

ТЕМПЕРАТУРА СВЕЖЕГ БЕТОНА

Pismeni ispit iz matematike Riješiti sistem jednačina i diskutovati rješenja sistema u zavisnosti od parametra: ( ) + 1.

( ) ( ) 2 UNIVERZITET U ZENICI POLITEHNIČKI FAKULTET. Zadaci za pripremu polaganja kvalifikacionog ispita iz Matematike. 1. Riješiti jednačine: 4

I.13. Koliki je napon između neke tačke A čiji je potencijal 5 V i referentne tačke u odnosu na koju se taj potencijal računa?

Program za tablično računanje Microsoft Excel

PROSTORNI STATIČKI ODREĐENI SUSTAVI

SEKUNDARNE VEZE međumolekulske veze

Računarska grafika. Rasterizacija linije

Reverzibilni procesi

Inženjerska grafika geometrijskih oblika (5. predavanje, tema1)

OSNOVE TEHNOLOGIJE PROMETA

TRIGONOMETRIJSKE FUNKCIJE I I.1.

Binarno stablo (BinaryTree)

VILJUŠKARI. 1. Viljuškar se koristi za utovar standardnih euro-pool paleta na drumsko vozilo u sistemu prikazanom na slici.

PROSTA GREDA (PROSTO OSLONJENA GREDA)

2. Ako je funkcija f(x) parna onda se Fourierov red funkcije f(x) reducira na Fourierov kosinusni red. f(x) cos

Transcript:

Praktikum automatizacije Ak.g. 2015/2016 Izv. prof. dr. sc. Mario Vašak Predavanje 06 Komunikacijske mreže u sustavima automatizacije Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 1

Sažetak Predavanja 05 Analogni moduli Analogni signali prenose se na analogne ulazne module diferencijalno, upletenom i oklopljenom pj paricom Konkretan način spajanja ovisi o tome izvodi li se senzor kao izoliran ili uzemljen Pretvoreni analogni signal zapisuje se u lokalnu registarsku riječ kojoj je moguće programski pristupiti PID regulacija PLCom Postoje gotovi funkcijski blokovi za izvedbu PID algoritma, s dodatnim zaštitnim funkcijama (preklapanje ručni-automatski način rada, ograničenje izlazne veličine regulatora, mrtva zona, sprječavanje č j efekta namatanja integratora) t Upoznali smo se s izvedbom bloka FB41 kod S7-300 serije Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 2

Pregled Predavanja 06 Načelna struktura sustava automatizacije u industriji tipovi mreža u sustavima automatizacije Fieldbus mreže standardi (IEC 62026, IEC 61158, IEC 61784): AS-Interface PROFIBUS industrial Ethernet inačice (npr. PROFINET) Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 3

Zašto komunikacijske mreže u sustavima automatizacije? Sustav automatizacije s prijenosom podataka analognim signalima procesni i upravljački podatci se zasebnim kabelima razmjenjuju između procesa, upravljačkog i nadzornog mjesta (4-20 ma, ±10 V) STARO Sustav automatizacije s prijenosom podataka putem komunikacijskih mreža podatci se između procesa, upravljačkog i nadzornog mjesta prenose serijskim digitalnim komunikacijskim kanalima SUVREMENO Prednosti sustava automatizacije s komunikacijskim mrežama: Protočnost informacija kroz sustav i dostupnost informacije na gotovo svim mjestima u sustavu mogućnost da pojedini procesi optimalno rade zajedno Jednostavnije osiguranje veće pouzdanosti Fleksibilnost sustava automatizacije jednostavna proširivost uređajima raznih proizvođača (komunikacijski protokoli su standardizirani) primjer: frekvencijski pretvarači Uštede u troškovima kabeliranja pri puštanju u pogon, lakše održavanje i dijagnostika Nedostatci: t Moguća sporija reakcija upravljačkog uređaja na promjenu u procesu zbog komunikacijskog kašnjenja Investicijski rizik ako se korišteni komunikacijski protokol u budućnosti napusti Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 4

Hijerarhijska organizacija sustava automatizacije It Internett IT aplikacija1 (nabavka sirovine) IT aplikacija2 (nadzor kvalitete) IT aplikacija3 (računovodstvo) ETHERNET ROUTER Razina upravljanja poduzećem Tvornička mreža SWITCH LINK SCADA Upravljačko računalo Razina upravljanja tvornicom HMI HMI Procesna mreža Postrojenje1 PLC PLC S A R S S S S A A S R S Proces1 Proces2 Pr ocesn Postrojenjen regulacijski krug PLC aktuator t senzor S A R S S S S A A S R S Proces1 Proces2 Pr ocesn Razina upravljanja postrojenjima i procesima Senzor-aktuator mreža Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 5

Podjela mreža u sustavima automatizacije Senzor-aktuator mrežom mora se moći ostvariti prijenos podataka u strogo zajamčenom vremenu (hard real-time) prijenos vrlo malih količina podataka sa senzora i na aktuatore, t mali podatkovni okviri i Procesna mreža ima nešto blaže zahtjeve na prijenos podataka u stvarnom vremenu (soft real-time), uz mogućnost prijenosa veće količine podataka nego kod senzor-aktuator mreže Kod tvorničke mreže naglasak je na mogućnosti prijenosa veće količine podataka, a ne na prijenosu u stvarnom vremenu Senzor-aktuator t i procesne mreže razvijene su baš za primjene u sustavima automatizacije te čine klasu fieldbus mreža Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 6

Senzor-aktuator mreža (1) Senzor-aktuator t komunikacijske ij k mreže služe za povezivanje većeg broja senzora i aktuatora putem jednog sabirničkog kabela na sustav automatizacije Na sabirnici postoji glavni čvor (aktivni čvor, master) kojem podređeni čvorovi (pasivni čvorovi, slaves) prosljeđuju podatke ili ih pak dobivaju od njega, u oba slučaja na zahtjev glavnog čvora Maksimalno potrebno vrijeme za jedan ciklus razmjene podataka između glavnog i svih podređenih čvorova je tipično oko 5 ms Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 7

Senzor-aktuator mreža (2) Najznačajniji predstavnici senzor-aktuator fieldbus mreža: AS-I (Actuator-Sensor-Interface) Najrašireniji standard, kompatibilne komponente proizvodi više od 280 proizvođača PROFIBUS DP, PROFIBUS PA Služe i kao procesne mreže EIB(European Installation Bus) Komunikacijski protokol kojeg se koristi u zgradarstvu ControlNet Standard kojeg koristi Allen-Bradley Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 8

AS-I Na mreži postoji samo 1 glavni čvor Prva specifikacija iz 1994. omogućuje da se na mrežu spoji do 31 podređeni čvor Svaki podređeni čvor s glavnim u jednom ciklusu slanja može razmijeniti 4 bita ulaznih i 4 bita izlaznih podataka moguće ć spajanje j 124 binarna senzora i 124 binarna aktuatora na jedan glavni čvor Kasnijim proširenjima (2007.) omogućeno je Spajanje do 62 podređena čvora, s kapacitetom mreže od gotovo 1000 binarnih senzora i 1000 binarnih ih aktuatora t Mogućnost spajanja analognih podređenih čvorova Mogućnost dvosmjerne serijske komunikacije Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 9

Komponente AS-I mreže (1) Glavni čvor na AS-I mreži je link kojim se AS-I povezuje na neku procesnu fieldbus mrežu (Gateway ili Proxy); ili modul na stražnjoj (backplane) sabirnici PLC-a (Scanner) AS-I komunikacijski kabel i ugradnja podređenog čvora na njega: Kontakti Kućište podređenog čvora Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 10

Komponente AS-I mreže (2) Segment AS-I kabela ne smije biti dulji od 100 m, a moguće mrežne konfiguracije su sabirnička, stablasta i zvjezdasta Preko svakog segmenta AS-I mreže prenosi se i 24 V DC napajanje za podređene čvorove, pa se za svaki segment mora osigurati napajanje Između glavnog i podređenog čvora ne smije, zbog brzine prijenosa, biti više od dva repeater-a Maksimalna dozvoljena dužina AS-I kabela u sabirničkoj konfiguraciji mreže je 500 m ako se glavni čvor nalazi na srednjem segmentu Podređenim čvorovima se adresa namješta sklopovski, u rasponu od 1 do 31; novijim specifikacijama standarda taj je adresni prostor proširen oznakama A i B (npr. 19A i 19B su različite adrese) Više o AS-I na http://www.as-interface.net/academy/content/sys/start/start.en.html Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 11

Procesne fieldbus mreže (1) Centralna mreža sustava automatizacije Namijenjena je za povezivanje uređaja lokalnog upravljanja procesima i postrojenjima s pripadnim HMI, te s upravljačkim i nadzornim uređajima na razini tvornice (SCADA) Soft real-time zahtjevi pri prijenosu podataka Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 12

Procesne fieldbus mreže (2) Najznačajniji predstavnici: PROFIBUS DP (Decentarlized Periphery), PROFIBUS PA (Process Automation), PROFIBUS FMS (Fieldbus Messaging g System) Industrial Ethernet inačice DeviceNet CAN Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 13

PROFIBUS PROFIBUS (Process Field Bus) je komunikacijski protokol razvijen krajem 1980-tih i početkom 1990-tih godina s namjerom standardizacije komunikacije na nižim razinama sustava automatizacije (razina upravljanja j postrojenjima j i procesima) Održava ga organizacija PROFIBUS & PROFINET International (www.profibus.com) te je danas najviše korištena procesna mreža Verzije PROFIBUS protokola PROFIBUS FMS - procesna mreža, manje strogi vremenski zahtjevi, služi za komunikaciju između PLC-a (peer to peer) PROFIBUS DP, PROFIBUS PA izvorno senzor-aktuator mreže (strogi vremenski zahtjevi, master-slave komunikacija), ij danas se uz određena đ proširenja standarda token-passing komunikacijom koriste i kao procesna mreža te istiskuju PROFIBUS FMS PROFIBUS PA se od PROFIBUS DP razlikuje u fizičkom sloju Koristi se u procesnoj industriji i nepogodnoj (npr. eksplozivnoj) okolini, a kojoj je prilagođen naponskim razinama i brzinom prijenosa signala (oboje niže u odnosu na PROFIBUS DP) Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 14

PROFIBUS DP PROFIBUS DP je originalno namijenjen j za ciklički prijenos podataka između glavnih i podređenih čvorova na koje su spojeni senzori i aktuatori, ili su ti podređeni čvorovi zasebni upravljački uređaji (npr. frek. pretvarači) Za razliku od AS-I, jedan podređeni čvor može slati/primati daleko više podataka u jednom ciklusu (do 244 byte poslanih i do 244 byte primljenih podataka), te na jednom kabelu može postojati više glavnih čvorova Štoviše, link s DP na AS-I jest podređeni čvor na DP mreži Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 15

PROFIBUS DP fizički sloj Fizički sloj PROFIBUS DP protokola koristi se električki (oklopljena upletena parica) ili optički kabel ili bežični prijenos Brzina prijenosa: 9.6 Kb/s do 12 Mb/s (ovisno o duljini i tipu kabela) za električku mrežu maksimalna duljina je 10-ak km, za optičku 90-ak km (uz prikladno odabrane kabele i repeater-e signala) Električke mreže Prijenos signala se obavlja diferencijalno, korištenjem RS485 sučelja u kojem se svakom informacijskom byte-u dodaje start bit, stop bit i bit pariteta tj. kabelom se za svaki byte podataka prenese 11 bita Jedan segment mreže može sadržavati do 32 čvora (podređenih đ ili glavnih) i ne smije biti dulji od određenog iznosa; segmente se povezuje RS485 repeater-ima Svaki segment na krajevima mora biti zaključen odgovarajućim otpornikom radi sprječavanja refleksije signala Maksimalni broj čvorova na mreži je 126 (adrese u rasponu od 0 do 125) Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 16

PROFIBUS DP fizički sloj kod električkih mreža (1) Konektor 9-pinski Sub-D Zaključenje segmenta Napajanje se osigurava krajnjim j čvorom ili pak aktivnom komponentom ukoliko se ispravan rad želi osigurati i u slučaju ispada krajnjeg čvora Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 17

PROFIBUS DP fizički sloj kod električkih mreža (2) Zaključenje sprječavanje refleksija signala + tzv. pomak otporan na greške (fail-safe bias) Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 18

PROFIBUS DP inačice protokola Postoje tri standardizirane inačice DP protokola: DP-V0, DP-V1 i DP-V2 DP-V0 osigurava standardnu cikličku razmjenu podataka, dijagnostiku čvorova, te parametriranje pri pokretanju komunikacije DP-V1 uz cikličku razmjenu podataka osigurava i acikličku razmjenu podataka nižeg prioriteta, te potvrđivanje alarma s podređenih čvorova od strane glavnog čvora Acikličkom razmjenom može se pristupiti parametrima podređenog čvora u radu, te ih mijenjati (korisno kod čvorova koji imaju puno parametara, kao npr. frekvencijski pretvarači) DP-V2 na svojstva DP-V1 još nadograđuje i sinkronizaciju glavnog čvora sa svim podređenim čvorovima što je nužno za elektromotorne pogone s više osi gibanja devijacija sinkronizacijskog signala iz ciklusa u cikus mora biti manja od 1μs, neovisno o prometu na sabirnici mogućnost konfiguriranja direktne razmjene podataka između podređenih čvorova (ubrzanje reakcije senzor aktuator i do 90 %): konfigurirani podređeni čvor kao publisher šalje u ciklusu podatke glavnom čvoru, a podređeni čvorovi konfigurirani kao subscriber presreću tu poruku Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 19

PROFIBUS DP tipovi glavnih čvorova Na DP mreži može se nalaziti više od jednog glavnog čvora Pritom se može raditi o zasebnim podsustavima koji samo dijele komunikacijski medij, ili o tome da se neki koriste za cikličku komunikaciju (glavni čvor tipa 1, najčešće PLC), a drugi za on-line parametriranje i nadgledanje rada podređenih čvorova (glavni čvor tipa 2, redovito PC s odgovarajućim programskim alatima) Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 20

PROFIBUS DP način rada glavnog i podređenih čvorova PROFIBUS komunikacijski sustav parametrira se i konfigurira programiralicom opremljenom odgovarajućim programskim alatom (npr. COM PROFIBUS ili HW Config) i prebacuje na glavne čvorove Nakon uključenja ili reseta glavnog čvora događa se: Prijenos (download) parametara na podređene čvorove Uključenje napajanja/reset Parametriranje Prijenos ulazno/izlazne konfiguracije na podređene čvorove, npr. 8DI (1 byte), Konfiguriranje 16DO (2 byte) Ciklička, statička razmjena podataka definiranih konfiguracijom podređenih Razmjena podataka, čvorova, podređeni čvorovi dojavljuju i dijagnostika dijagnostičke podatke Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 21

PROFIBUS DP - parametriranje Mogućnosti podređenog čvora opisane su u njegovom elektroničkom identifikatoru GSD datoteci koju osigurava proizvođač čvora GSD datoteku koristi konfiguracijski alat na programiralici Prebacivanje (download) parametara porukom čiji je podatkovni dio maksimalno velik 244 byte-a Ispravno primanje poruke podređeni čvor potvrđuje kratkom porukom glavnom čvoru Poruka s parametrima Master Slave Potvrda podređenog čvora o primitku Primjer parametara za podređeni čvor: Omogućena dijagnostika čvora Mjerni raspon analognih signala na čvoru (±10 V, 4-20 ma,...) Način rada aktuatora u slučaju prekida komunikacije, npr. drži zadnju vrijednost Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 22

PROFIBUS DP - konfiguriranje GSD datotekom opisane su i konfiguracijske mogućnosti podređenog čvora Prebacivanje (download) konfiguracije porukom čiji je podatkovni dio maksimalno velik 244 byte-a Ispravno primanje poruke podređeni čvor potvrđuje kratkom porukom glavnom čvoru Poruka s konfiguracijom Master Slave Potvrda podređenog čvora o primitku Primjer konfiguracije podređenog čvora: Čvor upakirava podatke s 8 digitalnih ulaza (1 byte) i 2 analogna ulaza (4 byte) Čvor prima od mastera podatke za 8 digitalnih izlaza (1 byte) i 1 analogni izlaz (2 byte) Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 23

PROFIBUS DP ciklička razmjena podataka (1) Komunikaciju između glavnog i podređenog čvora u nekom ciklusu razmjene inicira glavni čvor okvirom (frame), a adresirani podređeni čvor na taj okvir odgovara Okvir koji kao odgovor šalje podređeni čvor Nema dijagnostičkih događaja na čvoru Podatci sa senzora spojenih na podređeni čvor Okvir koji šalje glavni čvor Podatci za aktuatore podređenog čvora, duljina određena konfiguracijom (do 244 byte-a) Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 24

PROFIBUS DP ciklička razmjena podataka (2) U slučaju pojave dijagnostičkog događaja na podređenom čvoru, on se (ako je konfiguracijom dozvoljeno) dojavljuje glavnom čvoru u okviru kojim se podređeni čvor javlja glavnom Ciklus x razmjena podataka, slave dojavljuje dijagnostički događaj Okvir kojeg šalje glavni čvor Okvir kojim odgovara podređeni čvor Ciklus x+1 master zahtijeva dijagnostičke podatke, a slave ih šalje zajedno s običnim podatcima Ciklus x+2 nastavlja se normalna razmjena podataka (kao na prethodnom slide-u) Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 25

PROFIBUS DP arbitriranje sabirnicom Arbitriranje sabirnicom obavlja se između glavnih čvorova žetonom (token-passing) Svi glavni čvorovi tvore logički krug, te svaki glavni čvor zna svoje mjesto u tom krugu Kada glavni čvor primi žeton koji je njemu adresiran, može početi slati okvire poruka sabirnicom unutar specificiranog vremena (token holding time, T TH) ); kad to vrijeme istekne mora proslijediti žeton sljedećem glavnom čvoru u logičkom krugu Kad aktivni čvor ima žeton i konfiguracijom pridružene pasivne čvorove, on ih proziva šaljući na njih podatke (npr. za aktuatore) ili pak zahtijevajući podatke s njih (npr. za senzore) Podređeni čvor ima pristup sabirnici samo kad ga glavni čvor prozove Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 26

PROFIBUS DP multi-master sustav U komunikacijskom ij k sustavu s više glavnih čvorova procedurom prosljeđivanja žetona mora se osigurati da svaki čvor ima dovoljno vremena za komunikaciju sa svim svojim podređenim čvorovima Konfiguracijskim alatom definira se ukupno vrijeme potrebno za jednu punu rotaciju žetona uzevši u obzir komunikacijske zadaće svih glavnih čvorova: T TR target token oe rotation oao time Svaki glavni čvor mjeri vrijeme između dva primanja žetona: T RR real token rotation time Vrijeme T TH (token hold time) glavni čvor računa po primitku žetona kao: T T T TH TR RR Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 27

PROFIBUS DP vrijeme ciklusa razmjene podataka Uz pretpostavku da svaki podređeni čvor ima 2 byte-a ulaznih i 2 byte-a izlaznih podataka dijagram prikazuje ovisnost vremena potrebnog za jednu razmjenu podataka sa svim podređenim čvorovima (vrijeme ciklusa razmjene podataka) o broju podređenih čvorova i brzini prijenosa podataka U sustavima s više glavnih čvorova vrijeme ciklusa razmjene podataka veće je od zbroja vremena ciklusa razmjene pojedinog sustava glavni čvor podređeni čvorovi radi vremena potrebnog za token-passing arbitriranje sabirnicom Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 28

Industrial Ethernet (1) Ethernet protokol prema standardu IEEE 802.3 interesantan je za primjenu u sustavima automatizacije zbog sljedećih osobina: Visoka brzina prijenosa (do 1 Gb/s) mogućnost prijenosa složenijih podataka (npr. upotreba strojnog vida u zatvorenoj petlji za upravljanje složenim višeosnim sustavima gibanja u robotiziranim postrojenjima) Do 1024 čvora moguće spojiti na jednu podmrežu, u složenijim topologijama praktički nema ograničenja proširenje je moguće napraviti uvijek Prijenos na veće udaljenosti Mogućnost (doduše, ograničena) korištenja standardne Ethernet opreme (router- a, switch-eva eva, kabela) koja je mnogo jeftinija od opreme za ostale tipove procesnih fieldbus mreža Mogućnost korištenja iste mreže u nižim razinama automatizacije kao i u višim razinama automatizacije (razine vođenja poduzeća) lakše i transparentnije pristupanje komponentama sustava automatizacije Mogućnost korištenja IT tehnologija u automatizaciji (korištenje TCP/IP ili UDP/IP s aplikacijskim protokolima HTTP, FTP, SMTP...) Problemi standardnog uredskog Etherneta pri upotrebi na nižim razinama automatizacije: Način arbitriranja nad sabirnicom u slučaju kolizije čvorova pri pristupu sabirnici (CSMA/CD) ne daje nikakve garancije na vrijeme potrebno da se informacija prenese između dva čvora Više definiranih slojeva u OSI referentnom modelu - velika postotna količina komunikacijskog overhead-a kod prijenosa manjih količina podataka Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 29

Industrial Ethernet (2) Brojni protokoli razvili su se iz standardnog uredskog Etherneta koji odgovarajućim modifikacijama omogućuju jamstvo na maksimalno dopušteno vrijeme prijenosa (standardi di IEC 61158 i IEC 61784) PROFINET EtherCAT EtherNet/IP SERCOS III Proizvođači se pritom dijelom naslanjaju na svoje već razvijene fieldbus protokole kako bi se osigurala interoperabilnost između tih protokola i odgovarajućeg industrial Ethernet protokola Dakle, industrial Ethernet je generičko ime Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 30

Industrial Ethernet (3) Izbjegavanje kolizija na mediju (rad u stvarnom vremenu) omogućuje se prvenstveno topologijom industrial Ethernet mreže Korištenjem industrial Ethernet skretnica (switcheva) )koje rade u full-duplex lld l načinu (mogućnost ć istovremene komunikacije u oba smjera na istom portu) Switch posjeduje više portova te usmjerava podatkovne pakete ovisno o zapisanoj MAC (OSI sloj 2) ili IP (OSI sloj 3) adresi s ulaznog porta na odgovarajući izlazni koji je spojen na segment mreže gdje se nalazi adresirani čvor Veća mreža podijeljena je skretnicama u niz manjih podmreža Izbjegavanje kolizija postiže se i raznim intervencijama u standardizirani Ethernet način pristupa prijenosnom mediju na način da on postane deterministički što se priroritetnih poruka tiče Industrial Ethernet skretnica Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 31

Industrial Ethernet fizički sloj Kao prijenosni medij u industrijskom okruženju koristi se Oklopljene upletene parice (STP) dva para (4 žice) za brzine prijenosa 10/100 Mb/s, STP, četiri para (8 žica) za brzinu prijenosa 1 Gb/s FastConnect Twisted Pair Optički kabel Bežični prijenos zrakom Konektori i utičnice kod električke mreže moraju također biti predviđeni za rad u industrijskom okruženju, npr. trebaju biti otporni na vibracije koristi se modifikacija standardnih RJ45 konektora Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 32

Industrial Ethernet - redundancija Skretnicamaseikodelektričke i kod električke i kod optičke mreže vrlo jednostavno postižu redundantne (npr. prstenaste) topologije mreže Vremena auto-rekonfiguracije skretnica nakon prekida pojedinog mrežnog segmenta su ispod jedne sekunde Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 33

PROFINET Otvoreni industrial Ethernet standard kojeg održava organizacija PROFIBUS & PROFINET International (www.profibus.com) PROFINET koristeći Ethernet protokol i ciklički način rada integrira tri vrste komunikacije: vremenski e nekritičnu tč razmjenu podataka a korištenjem TCP/IP ili UDP/IP vremenski kritičnu razmjenu podataka za distribuirane I/O izokronu vremenski kritičnu razmjenu podataka potrebnu za upravljanje višeosnim elektromotornim pogonima dijelom implementirana sklopovski Svaki čvor nalazi se na zasebnom portu posebno dizajnirane skretnice koja je ključna za jamstvo komunikacije u stvarnom vremenu PROFINET I/O Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 34

Od razine upravljanja poduzećem naniže (1) Enterprise resource planning Manufacturing execution system Proxy omogućuje integriranje postojećih fieldbus mreža u PROFINET sustav (PROFIBUS DP, PROFIBUS PA, AS-I, konkurentski protokoli); djeluje kao glavni čvor za integriranu mrežu, a kao podređeni čvor na PROFINET I/O mreži, te je za korisnika sasvim transparentan Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 35

Od razine upravljanja poduzećem naniže (2) Uz PROFINET ili neku drugu inačicu industrial Ethernet komunikacije moguće je istu mrežu koristiti gotovo kroz sve razine sustava automatizacije, osim razine senzora i aktuatora t Na višim razinama sustava automatizacije podatke s PROFINETa može se transparentno dohvaćati putem skretnica i obrađivati raznim IT tehnologijama Usmjerivačem (router-om) je ovu mrežu moguće putem interneta spojiti i s udaljenim računalima Pritom proizvođači posebnu pozornost pridaju sigurnosti Sadašnji trend razvoja daje naslutiti da će se u skoroj budućnosti ć u nove sustave automatizacije ti ij ugrađivati samo dvije vrste mreža: neka inačica industrial Etherneta i AS-I Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 36

Zaključak Komunikacijske mreže sustavima automatizacije donose: Lak pristup informacijama Jednostavnu proširivost Smanjenje troškova dizajniranja, kabeliranja, puštanja u pogon i održavanja Niže razine sustava automatizacije zahtijevaju komunikaciju sa zajamčenim vremenom trajanja j (real-time) ostvaruje se fieldbus mrežama Senzor-aktuator mreže Procesne mreže AS-I je najraširenija senzor-aktuator mreža PROFIBUS DP je trenutno najraširenija procesna mreža, no čini se da budućnost pripada industrial Ethernet mrežama Praktikum automatizacije, ak.g. 2015/2016 -- Predavanje 06 37