Retele industriale de date

În prima parte a secolului al XX-lea sistemele de control al procesului și cele de producție erau construite în principal din dispozitive analogice și erau bazate pe tehnologia mecanică. După această perioadă au fost introduse tehnologiile de control pneumatic și de putere hidraulică.

Prima dintre acestea a permis comandarea și controlarea sistemelor aflate la distanță de către un sistem central. Aceste tehnologii sunt în continuare folosite la scară largă.

Odată cu răspândirea calculatoarelor digitale și a tehnologiilor asociate, rețelele industriale de comunicație au început să fie concepute cu sau convertite la transmisie digitală. Rețele particulare de comunicație digitală pentru uz industrial au apărut în anii ’60 odată ce calculatoarele sistemelor de automatizare au fost conectate pentru prima dată.

Sistemele industriale de automatizare pot fi complexe fiind astfel necesară o structurare pe mai multe niveluri ierarhice. Fiecare nivel ierarhic are asociat un nivel de comunicație care are diferite cerințe în ceea ce privește rețeaua de comunicație.

Nivelul de la baza ierarhiei de automatizare este nivelul de câmp, care include dispozitivele de câmp cum ar fi actuatori și senzori. Dispozitivele elementare de câmp sunt uneori clasificate ca făcând parte din subnivelul de elemente. Rolul dispozitivelor din nivelul de câmp este să transmită date între produsul efectiv și procesul tehnic. Datele pot să fie în format binar sau analogic, sau ambele. Valorile măsurate pot să fie disponibile pentru perioade de timp scurte sau lungi. Pentru comunicația la nivel de câmp au fost folosite de mult timp cabluri paralele, cu mai multe fire, precum și interfețe seriale. Cele mai folosite protocoale sunt standardele de comunicație RS232C, RS422 și RS485 pentru comunicația serială și standardul IEEE488 pentru comunicația paralelă. Rețelele industriale la nivel de câmp reprezintă o categorie largă, cu parametri cum ar fi mărimea mesajelor și timpul de răspuns fiind printre cei mai importanți. În cele mai multe cazuri aceste rețele conectează dispozitive inteligente ce lucrează în rețele distribuite, constrânse de timp. Oferă capabilități îmbunătățite de diagnosticare și configurare în schimbul unor cerințe de putere și preț ridicate. Rețele des întâlnite în clasele de magistrale de câmp(fieldbus) și cele de dispozitive sunt CANOpen, DeviceNet, FOUNDATION Fieldbus, Interbus-S, LonWorks, Profibus-DP și SDS.

Magistralele de câmp sunt folosite în mod curent pentru transferul de informație la nivelul de câmp. Aplicațiile din controlerele de la nivelul de câmp necesită funcții de transport ciclice, ce transmit informația sursă la intervale regulate, din cauza constrângerilor de timp ce trebuie observat în mod strict în întreg procesul de automatizare. Reprezentarea valorilor măsurate la nivel de biți trebuie să fie cât mai scurtă posibil pentru a reduce timpul de transfer al datelor pe magistrală. Magistralele de câmp sunt folosite în mod curent pentru transferul de informație la nivelul de câmp. Aplicațiile din controlerele de la nivelul de câmp necesită funcții de transport ciclice, ce transmit informația sursă la intervale regulate, din cauza constrângerilor de timp ce trebuie

La nivelul de control, fluxul de informație este alcătuit în principal din încărcarea programelor, a parametrilor și a datelor. În procesele cu perioade scurte de inactivitate acestea sunt făcute din timpul procesului de producție. În controlerele de dimensiuni mici, e posibil să fie necesară încărcarea subrutinelor pe perioadă unui singur ciclu de producție. Acest lucru determină constrângeri de timp. Nivelul de control poate fi divizat în două subniveluri: subnivelul de celulă și cel de arie.

Subnivelul de celulă

Pentru operațiile de la acest nivel, sincronizarea mașinilor și rezolvarea evenimentelor pot necesita un timp de răspuns rapid. Aceste cerințe de timp-real nu sunt compatibile cu duratele mari de timp necesare transferului de programe pentru aplicație, ceea ce duce la necesitatea existenței unui procedeu adaptabil de segmentare a mesajelor. Rețelele locale sunt folosite la acest subnivel pentru comunicație. Multe companii și-au dezvoltat rețele proprii pentru subnivelul de celulă al unui proces de automatizare. Ethernet împreună cu TCP/IP au fost alese drept standardul de-facto pentru acest nivel, deși acestea nu pot acoperi cerințele de comunicație în timp-real. Eforturi considerabile s-au depus pentru standardizarea rețelei de comunicație de la acest nivel. Standarde existe bazate pe arhitectura OSI, rețeaua Mini-MAP dezvoltată în anii ’80 precum și o serie de magistrale de câmp sunt folosite pentru a realiza o comunicație standard între dispozitive de la diferiți producători.

Subnivelul de arie

Subnivelul de arie e constituit din celule agregate în grupuri. Funcțiile celulelor sunt orientate la nivel de aplicație. La nivelul de arie, controlerele și operatorii de proces au funcții orientate la un nivel mai înalt, cum ar fi stabilirea obiectivelor de producție, pornirea și oprirea mașinilor sau activități de urgență. Rețelele de la nivelul de control sunt folosite pentru realizarea rețelelor peer-to-peer între controlere cum ar fi automate programabile(PLC), sisteme distribuite de control(DCS – distributed control system) și sisteme de calculatoare pentru interfețe om-mașină(HMI – humanmachine interface) sau arhivare. Pentru magistralele de control sunt folosite ControlNet, PROFIBUS-FMS sau Ethernet cu TCP/IP pentru conectarea cu dispozitivele de control și calculatoarele de la niveluri superioare.

Nivelul de informație

Nivelul de informație este nivelul de vârf pentru o fabrică sau un sistem industrial de automatizare. La acest nivel se asimilează datele de la nivelurile de arie și se controlează întregul sistem de automatizare. La acest nivel sunt prezente rețele mari(WAN) pentru schimbul de informație la nivel de management. Se pot folosi rețele Ethernet pe post de gateway-uri pentru conexiunea cu alte rețele industriale

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *

Acest sit folosește Akismet pentru a reduce spamul. Află cum sunt procesate datele comentariilor tale.