وبلاگ

شکل ‏۴‑۲۷: نمودار زمانی مبادله اطلاعات در حالت LAN-DP-DP با شرایط بد ۱۰۳
شکل ‏۴‑۲۸: نمودار زمانی مبادله اطلاعات در حالت LAN-DP-DP با شرایط خوب ۱۰۳
شکل ‏۴‑۲۹: پراکندگی آماری زمان مبادله اطلاعات در حالت LAN-DP-DP 104
شکل ‏۴‑۳۰: نمودار زمان مبادله اطلاعات بین دو CPU با اترنت همراه با دو کامپیوتر ۱۰۵
شکل ‏۵‑۱: مدل مورد بررسی ۱۰۷
شکل ‏۵‑۲: بلوک دیاگرام مدل به همراه PID 108
شکل ‏۵‑۳: سیگنال ورودی ۱۰۸
شکل ‏۵‑۴: پارامترهای PID 109
شکل ‏۵‑۵: خروجی سیستم بدون تاخیر ۱۱۰
شکل ‏۵‑۶: بلوک تاخیر ۱۱۰
شکل ‏۵‑۷: بلوک دیاگرام مدل به همراه تاخیر ۱۳ms 111
شکل ‏۵‑۸: خروجی سیستم با تاخیر ۱۳ms 111
شکل ‏۵‑۹: پارامترهای PID با در نطر گرفتن تاخیر ۱۳ms 112
شکل ‏۵‑۱۰: خروجی سیستم با تاخیر ۱۳ms و پایدارسازی مجدد ۱۱۲
شکل ‏۵‑۱۱: بلوک دیاگرام مدل شامل شبکه پروفیباس و اترنت ۱۱۳
شکل ‏۵‑۱۲: خروجی سیستم با تاخیر ۲۶ms در شبکه اترنت ۱۱۴
فهرست جداول
جدول ۲-۱: زیرکمیته ۸۰۲ و استانداردهای مربوط به آن ۱۳
جدول ۲-۲: سیر تحول اترنت ۱۴
جدول۲-۳: مقایسه اترنت معمولی و سریع ۲۴
جدول۲-۴: انواع اترنت گیگابیت ۲۵
جدول۲-۵: مقایسه کلی شبکه‌های اترنت ۲۶
جدول۲-۶: مشخصات کابل پروفیباس ۴۰
جدول۲-۷: ماکزیمم طول سگمنت پروفیباس بر اساس سرعت انتقال دیتا ۴۱
جدول۳-۱: سرویس‌های ارتباطی زیمنس ۶۴
جدول۳-۲: حجم دیتای قابل جابجایی مبنی بر سرویس‌های ارتباطی ۶۵
جدول۳-۳: فانکشن‌های مورد استفاده مبنی بر سرویس‌های ارتباطی ۶۶
جدول۳-۴: فانکشن‌های برنامه نویسی اترنت ۶۹
جدول۳-۵: Slaves 71
جدول۴-۱: معرفی هر المان و وظیفه آن در پروفیباس ۸۰
فصل اول
مقدمه
۱
مقدمه
کلیات
هنگامی که در دهه شصت تکنولوژی‌های اتوماسیون دیجیتال در دسترس قرار گرفت، از آن‌ها جهت بهبود و توسعه سیستمهای اتوماسیون صنعتی استفاده شد. مفاهیمی مانند صنایع خودکار^[۱] و سیستمهای کنترلی خودکار توزیعی^[۲]، در زمینه اتوماسیون صنعتی معرفی گردید و کاربرد شبکه‌های ارتباطی تقریبا رشد قابل توجهی نمود. با گسترش شبکه‌های ارتباطی در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی، جمع آوری اطلاعات و عملیات کنترلی در سطو ح پایین به این شبکه‌ها سپرده شد. این گسترش تا جایی پیشرفت نمود که امروزه در یک سیستم مدرن اتوماسیون، دستگاه‌های موجود در سطوح مختلف سیستم، از طریق این شبکه های ارتباطی به انتقال داده‌ می‌پردازند. از این رو کوشش‌هایی جهت استاندارد سازی بین المللی در زمینه شبکه‌ها صورت گرفت که دستاورد مهم آن پروتکل اتوماسیون صنعتی MAP در راستای سازگاری سیستم‌های ارتباطی بود. پروتکل MAP جهت غلبه بر مشکلات ارتباطی بین دستگاه های مختلف اتوماسیون گسترش پیدا کرد و به عنوان یک استاندارد صنعتی جهت ارتباطات داده ای در کارخانه‌ها پذیرفته شد. عملکرد و قابلیت اطمینان یک سیستم اتوماسیون صنعتی در حقیقت به شبکه ارتباطی آن بستگی دارد. در یک شبکه ارتباطی اتوماسیون صنعتی، بهبود عملکرد شبکه و قابلیت اطمینان آن و استاندارد بودن ارتباطات با توجه به اندازه سیستم و افزایش حجم اطلاعات تعیین می‍گردد [۱].
امروزه یک کارخانه با اتوماسیون مدرن یا نسبتا مدرن، اتاق‌های فرمان و کنترل، از محل‌هایی هستند که نسبت به گذشته پیشرفت‌های بسیار جالب توجهی داشته اند. در چنین اتاق‌هایی از پانل‌های بزرگ قدیمی^[۳] که شکل فرایند روی آنها ترسیم شده بود و به چراغهای سیگنال زیادی مجهز بودند دیگر خبری نیست. همه چیز را بایستی در صفحات کامپیوتر یا اصطلاحاً HMI^[4] جستجو کرد. اما افراد کاوشگر در پشت این صفحات به دنبال ارتباطات فیزیکی بین کامپیوتر و فرایند هستند و با مختصر جستجو به پانل‌هایی در همان نزدیکی برخورد می‌کنند که تجهیزات ارتباطی در آن نصب گردیده اند. و با نگاهی به تجهیزات ارتباطی سخت افزاری شبکه در یک نگاه متوجه می‌شوند که شبکه مورد استفاده همان شبکه معروف اترنت صنعتی^[۵] است [۲].
امروزه شبکه اترنت در کاربرد‌های اداری نیز آنقدر معروف و مرسوم شده که بسیاری از کاربران غیر متخصص نیز با تجهیزات آن مانند هاب، سوئیچ، کابل و … آشنا هستند. در هر صورت در کاربرد HMI اگر چه ممکن است در مواردی و بدلایلی ارتباط فوق را بصورت‌های دیگر و توسط شبکه‌های صنعتی دیگر نیز بتوان مشاهده کرد، ولی در سیستم‌های مدرن امروزه کمتر اتفاق می‌افتد که در سطحHMI شبکه ای به جز اترنت صنعتی بکار گرفته شود.
برای روشن شدن مبحث به جایگاه دو شبکه اترنت و پروفیباس در این هرم اتوماسیون می‌پردازیم:

جایگاه اترنت در هرم اتوماسیون
ساختار یک سیستم اتوماسیون جامع، که دربرگیرنده تجهیزات مختلف کنترل و مانیتورینگ است، را به ساختاری هرمی شکل تشبیه می‌کنند. در این ساختار هر دسته از تجهیزات بسته به نوع و کاربرد جایگاه خاصی دارند. بر این اساس سطوح مختلفی را برای این هرم تعریف می‌کنند و در هر سطح تجهیزات مربوطه را همراه با شبکه‌های صنعتی قابل استفاده معرفی می‌نمایند. پایین ترین سطح حسگرها و عملگرها هستند. همانطور که از نامش پیداست سطحی است که در آن سنسورها و عملگرها قرار می‌گیرند. یکی از شبکه‌های صنعتی معروف که در این سطح استفاده می‌شود ^[۶]ASI است. سطح بالاتر فیلد است. در این سطح تجهیزاتی مانند ورودی خروجی‌های ریموت و ثبات‌ها^[۷] و دیگر وسایل فیلد قرار می‌گیرند و شبکه مورد استفاده آنها
می تواند پروفیباس باشد. از سطح فیلد که بالاتر برویم به سطح کنترل می‌رسیم. در این سطح PLC^[8]‌ها، سیستم‌های ^[۹]DCS و HMI‌ ها قرار می‌گیرند، در برخی تقسیم بندی‌ها سطح کنترل را به دو سطح HMI و کنترل تقسیم بندی می‌کنند؛ و بالاخره بالاترین سطح مدیریت است که در آن سیستم‌های اطلاعات مدیریت مانند سیستم‌های تولید، نگهداری، تعمیرات، فروش و خرید قرار می‌گیرد. در برخی موارد اطلاعات موجود در سطح کنترل به صورت خام قابل استفاده برای سطح مدیریت نیستند و بایستی روی آنها پردازش صورت گیرد. از این رو سطح واسطی بین ایندو با عنوانMES^[10] تعریف می‌شود. اما آنچه لازم است مورد توجه قرار گیرد آنست که در هرم فوق هرقدر از سطح پایین به سطح بالا نزدیک می‌شویم تمرکز اطلاعات بیشتر می‌شود. بنابراین برای جابجایی آنها، به شبکه‌هایی با سرعت بالاتر نیازمندیم [۳].
شکل ‏۱‑۱: هرم اتوماسیون[۲]
بعنوان مثال اطلاعات تجهیزات فیلد که پراکندگی بسیار دارند در یک یا چند Remote I/O متمرکز می‌گردند و اطلاعات چند Remote I/Oدر یک PLC و اطلاعات چند PLC در یک سیستم HMI تمرکز می‌یابد. شاید به دلیل همین تمرکز است که ساختار را به صورت هرمی شکل نمایش می‌دهند.
از تمرکز اطلاعات در سطوح بالاتر نکته دیگری نیز به ذهن می‌رسد در این سطوح حجم اطلاعات بیشتر شده و برای جابجایی آنها به شبکه‌هایی با سرعت بالاتر نیازمندیم.
در سطوح پایین، شبکه ای مانند ASI حداکثر با ۱۷۰Kbps و شبکه ای مانند پروفیباس^[۱۱] حداکثر با سرعت ۱۲Mbps می‌تواند اطلاعات را جابجا کند. این سرعت ممکن است برای تبادل دیتا در سطوح بالا کند باشد.
امروزه اترنت صنعتی با سرعت ۱۰۰Mbps و یا ۱Gbps در سطوح بالا مانند Cell Level اطلاعات را جابجا می‌کند و در سطح Management از اترنت‌های سریعتر مانند ۱Gbps معمولا استفاده می‌کنند.