004.73

Б 12

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Івано-Франківський національний технічний

університет нафти і газу

Кафедра комп'ютерних систем і мереж

С.М. Бабчук

ПРОМИСЛОВІ МЕРЕЖІ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

Для студентів спеціальності

"Автоматизоване управління технологічними

процесами"

Івано-Франківськ

2008

MB 02070855-2064-2008

Бабчук С. М. Промислові мережі: Конспект лекцій. -Івано-Франківськ: Факел, 2008. - 123 с.

Конспект лекцій з дисципліни "Промислові мережі" розроблений у відповідності з робочою програмою навчальної дисципліни та навчальним планом підготовки фахівців за спеціальністю "Автоматизоване управління технологічними процесами". Може бути використаний студентами денної та заочної форм навчання.

Рецензент: завідувач кафедри автоматизації технологічних процесів і моніторингу в екології, проф., д-р техн. наук Г.Н. Семенцов

Дане видання - власність ІФНТУНГ. Забороняється тиражування та розповсюдження.

ЗМІСТ

Вступ 4

Лекція №1 Топологія мережі. Обсяг інформаційного сервісу. Тип доступу до фізичного каналу. Режими обміну даними 6

Лекція №2 Промислові мережі й етани розвитку fieldbus- технологій 16

Лекція №3 Огляд промислових мереж 22

Лекція №4 З'єднувачі й кабелі в промислових мережах 47

Лекція №5 Обладнання для передавання даних у

промислових мережах 57

Лекція №6 Промислові контролери 77

Лекція №7 Промислові комп'ютери 94

Лекція №8 Особливості побудови промислових мереж 99

Лекція №9 Програмне забезпечення промислових мереж 110

Післямова 118

Перелік рекомендованих джерел 122

З

ВСТУП

Протягом багатьох років системи обміну даними будувалися по традиційній централізованій схемі, у якій був один потужний обчислювальний пристрій і величезна кількість кабелів, за допомогою яких здійснювалося підключення датчиків і виконавчих механізмів. Такий стан був спричинений високою ціною на електронно-обчислювальну техніку й відносно низьким рівнем автоматизації виробництва. На сьогоднішній день у цього підходу практично не залишилося прихильників. Такі недоліки централізованих автоматизованих систем управління

технологічними процесами (АСУ ТГІ), як великі витрати на кабельну мережу й допоміжне устаткування, складний монтаж, низька надійність і складна реконфігурація, зробили їх у багатьох випадках абсолютно неприйнятними як економічно, так і технологічно.

В умовах бурхливо зростаючого виробництва

мікропроцесорних пристроїв альтернативним рішенням стали промислові мережі (Fieldbus), що складаються з багатьох вузлів, обмін між якими здійснюється цифровим способом. На сьогоднішній день на ринку представлено біля сотні різних типів промислових мереж, протоколів і інтерфейсів, застосовуваних у системах автоматизації, серед яких Modbus, PROFIBUS, Interbus, CAN, LON, Foundation Fieldbus, Ethernet і ін.

Використання промислової мережі дозволяє розташувати ьузли, у якості яких виступають контролери й інтелектуальні пристрої вводу-виводу, максимально наближено до кінцевих пристроїв (датчиків і виконавчих механізмів), завдяки чому довжина аналогових ліній скорочується до мінімуму. Кожний вузол промислової мережі виконує кілька функцій:

• прийом команд і даних від інших вузлів промислової мережі;

• зчитування даних з підключених датчиків;

• перетворення отриманих даних у цифрову форму;

• відпрацьовування запрограмованого технологічного алгоритму;

• посилання керуючих сигналів на підключені виконавчі механізми по команді іншого вузла або, відповідно, до технологічного алгоритму;

• передача накопиченої інформації на інші вузли мережі.

АСУ ТП на базі промислових мереж у порівнянні із традиційними централізованими системами мають кілька переваг:

1 Істотна економія кабельної продукції. Замість кілометрів дорогих кабелів потрібно кілька сотень метрів дешевої крученої

4

пари. Також скорочуються витрати на допоміжне устаткування (кабельні канали, клеми, шафи).

2. Підвищення надійності системи керування. По надійності цифровий метод передачі даних набагато перевершує аналоговий. Передача в цифровому виді малочутлива до перешкод і гарантує доставку інформації завдяки спеціальним механізмам, вбудованим у протоколи промислових мереж (контрольні суми, повтор передачі суму івних пакетів даних). Підвищення надійності функціонування й дієздатності АСУ ТП на базі промислових мереж також пов'язане з розподілом функцій контролю й керування на різних вузлах мережі. Вихід з ладу одного вузла не впливає або впливає незначно на відпрацьовування технологічних алгоритмів в інших вузлах. Для критично важливих технологічних ділянок, можливе дублювання ліній зв'язку або наявність альтернативних шляхів передачі інформації. Це дозволяє зберегти працездатність системи у випадку пошкодження кабельної мережі.

3. Гнучкість і модифікаційність. Додавання або видалення окремих точок вводу-виводу й навіть цілих вузлів вимагає мінімальної кількості монтажних робіт і може здійснюватися без зупинки системи автоматизації. Переконфігурація системи здійснюється на рівні програмного забезпечення й також забирає мінімальний час.

4 Використання принципів відкритих систем, відкритих технологій дозволяє успішно інтегрувати в єдину систему вироби від різних виробників.

Автор висловлює подяку студенту групи КС-04-1 Іванкевич О.І. за підготовку оригінал макету конспекта лекцій.

5

Лекція №1

ТОПОЛОГІЯ МЕРЕЖІ. ОБСЯГ ІНФОРМАЦІЙНОГО СЕРВІСУ. ТИП ДОСТУПУ ДО ФІЗИЧНОГО КАНАЛУ. РЕЖИМИ ОБМІНУ ДАНИМИ