Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Структурирование АСУТП на базе промышленных сетей

лабораторный практикум к дисциплине

«Интегрированные системы проектирования и управления»

Разработал: студент группы АМ-502

Нагорнов А.А.

Научный консультант: Пиастро Г.П.

Тольятти 2012

Оглавление

Оглавление 2

Введение 3

1. Промышленные сети в системах автоматизации. Общие сведения. 4

1.2 Системы связи SIMATIC NET 5

1.3 Организация связи в условиях промышленного производства 6

2. Стандарт Ethernet IEEE 802.3 7

2.1 Немодулированная передача данных 7

2.2 Industrial Ethernet 8

2.3 Коммутируемые сети 9

2.4 Аппаратура для организации коммутируемых сетей Industrial Ethernet 11

2.5 Топологии коммутируемых сетей Ethernet 14

2.6 "Кольцо" с менеджером резервированной системы (redundancy manager) 18

3. Сеть PROFIBUS 20

3.1 Каналы связи 20

3.2 Сетевые компоненты 21

3.3 Примеры конфигураций сети с использованием согласующих устройств 26

4. AS-интерфейс 29

4.1 Обзор компонентов для системы AS-i 29

4.2 Ведущие устройства AS–интерфейса для SIMATIC S7-300 31

4.3 Модули AS-интерфейса: блоки ведомых устройств AS-i 32

4.4 Повторитель/удлинитель AS-интерфейса 34

5. Задания практикума 37

1 Вариант 37

2 Вариант 40

3 Вариант 43

Введение

Современные АСУТП строятся на базе различных промышленных сетей, каждая из которых предназначена для решения определенного круга задач. Возможны различные конфигурации таких систем. Все это многообразие структур и реализующего их оборудования довольно сложно для понимания.

В данном практикуме студентам предлагается решить ряд задач, которые должны помочь закрепить теоретический материал, полученный на лекциях по дисциплине ИСПУ. В задачах необходимо объединить в систему устройства, указанные в условии таким образом, чтобы получившаяся система соответствовала требованиям задания.

Перед заданиями студентам представляется теоретический материал с кратким описанием оборудования, используемого в различных видах сетей, а так же примеры объединения этого оборудования в сети.

1. Промышленные сети в системах автоматизации. Общие сведения.

Эксплуатационные характеристики систем управления отныне определяются не только программируемыми логическими контроллерами, но также в сильной степени зависят от окружения, в котором они находятся. И кроме средств визуализации, управления и контроля здесь также подразумевается высокопроизводительная система связи.

1.1 Распределённые системы автоматизации производства и технологических процессов

Для построения систем автоматизации производственных и технологических процессов всё чаще и чаще используются распределённые системы. Это означает, что весь комплекс задач управления распределяется между отдельными системами, выполняющими менее крупные подзадачи. В результате возникает необходимость в организации эффективной связи между распределёнными системами. В качестве примеров преимуществ такого подхода к построению систем управления можно привести следующие:

• Независимый и одновременный ввод в эксплуатацию отдельных участков цеха/системы

• Объём программ меньше, они более понятны

• Параллельная обработка данных распределёнными системами автоматизации (программируемыми контроллерами)

За счет этого достигается:

• Более короткие времена реакции

• Снижение нагрузки на отдельные устройства обработки

• Повышенная работоспособность и надёжность цеха/системы

Развитая высокопроизводительная система связи является неотъемлемой частью распределённой системы управления. Основой таких систем являются локальные сети (ЛС), которые подразделяются на следующие типы:

•Электрические

•Оптические

•Комбинация электрических/оптических

Что означает наименование SIMATIC NET?

Своим семейством промышленных сетей SIMATIC NET фирма SIEMENS представляет открытую гетерогенную систему связи, предназначенную для использования на всех уровнях иерархии систем автоматизированного управления в условиях промышленного производства.

Системы связи SIMATIC NET базируются на государственных и международных стандартах в соответствии с 7-уровневой моделью ISO/OSI.

В состав SIMATIC NET входят следующие компоненты:

• Коммуникационная сеть, состоящая из среды передачи, средств для подключения к сети и передачи данных, а также соответствующие технологии передачи

• Протоколы и службы, используемые для обмена данными между перечисленными выше устройствами

• Модули, предназначенные для подключения программируемого контроллера или компьютера к ЛС (коммутационные процессоры = “CP”)