02_Учебное пособие по ПОИП_

2.4Требования к промышленным сетям

•Жесткая детерминированность поведения

•Обеспечение функций реального времени (производительность)

•Простота физического канала передачи данных

•Надежность физического и канального уровней передачи данных (помехозащищенность)

•Наличие специальных высоконадежных механических соединительных компонентов

•Сервис для приложений верхнего уровня

•Минимальная стоимость аппаратных средств

•Самовостанавливаемость при нештатных ситуациях

•Открытость

2.5Открытые промышленные сети

•Наличие опубликованных спецификаций

•Наличие интерфейсных компонентов независимых поставщиков

•Организация дополнений к стандартам

•Стыкуемость (Interconnectivity)

•Совместимость (Interoperability)

•Взаимозаменяемость (Interchangeability)

Рисунок 2.3 - Модель OSI промышленных сетей 2.5.1 Сети нижнего уровня (полевые)

•HART - Highway Addressable Remote Transducer •Profibus - PROcess Field Bus (PA, DP, FMS) •Foundation Fieldbus (H1, H2)

•Modbus

•CAN - Controller Area Network •DeviceNet

21

•SDS

•LON - Local Operating Network •Interbus

2.5.1.1 HART – сети

1 Разновидности – аналоговые и цифровые

2 Питание и данные через пару проводников

3Физическая среда – токовая петля, RS-232

4Двуполярный частотно-модулированный сигнал – “1” - 1200

Гц, “0” – 2200 Гц.

5Топология – «Звезда», «Магистраль»

6Доступ – ведущий (до 2-х) => ведомый (до 15-ти)

7Режимы – асинхронный, синхронный

8Метод обращения – поллинг

9Длина линии – 100 м – «Звезда», 1500 м – «Магистраль

10Размер пакета данных – 25 байт

11Скорость передачи данных – 1200 бит/с

12Цикл обновления данных – 500 мс, 330 мс – пакет

13Вероятность ошибки передачи данных – 10-5:

-контрольная сумма для пакета -контроль четности каждого байта

14Исполнение – стандартное, взрывозащищенное

15Команды – универсальные, типовые, специфические

16Язык DDL (Device Description Language) для конфигурирова-

ния и отладки

2.5.1.2 Profibus

1Разновидности:

-PA – Process Automation

-DP – Distributed Periphery

-FMS – Fieldbus Message Specification

2Питание и данные через пару проводников (PA)

3Физическая среда – RS-485 (витая пара), оптоволокно, инфракрасный беспроводной

4Топология – «Звезда», «Магистраль», «Кольцо»

5Доступ – ведущий (> 32-х) => ведомый (до 126)

6Режимы – асинхронный, синхронный

7Метод обращения – поллинг

22

8Длина линии – 1200м (с повторителями – 4800м) – витая пара, 23км - оптоволокно

9Размер пакета данных – 25 байт

10Скорость передачи данных

–9600 бит/с – 1,5 Мбит/с – DP, 32 Кбит/с - PA

11Цикл обновления данных (5000D+2000A) – 2 мс – DP

12Диагностика – устройства, модуля, канала

13Помехозащищенность передачи данных – 3 ошибки обнаруживаются, 1 - исправляется

14Исполнение – стандартное, взрывозащищенное

15Команды – универсальные, типовые, специфические

16Язык DDL (Device Description Language) для конфигурирова-

ния и отладки

2.5.1.3Foundation Fieldbus

Разновидности – FF H1, FF H2

1 Физическая среда – RS-485 (витая пара) 2 Топология – «Звезда», «Магистраль»

3 Доступ – по маркеру, по подписке, узлов до 32-х

4 Режимы – автосинхронизация, манчестерская L 2-фазная технология

5 Метод обращения – планирование и по допуску

6 Длина линии – 1900м

7 Размер пакета данных ~ 256 байт

8 Скорость передачи данных – 31,25 Кбит/с 9 Цикл обновления данных – 50 мс (с контурами управления) 10 Дистанционная диагностика 11 Резервирование планировщиков связи

12 «Горячее подключение» - Plug & Play

13 Исполнение – стандартное, взрывозащищенное

14 Команды – универсальные, типовые, специфические

15 Язык DDL (Device Description Language)

2.5.1.4Промышленный Ethernet

Иерархия существующих SCADA-систем на физическом уровне OSI имеет различные спецификации телекоммуникационных инфраструктур, а именно – кабельных систем.

23

На верхних уровнях кабельные системы построены на волокон- но-оптических кабелях и 2-х или 4-х парных медных кабелях «витая пара».

На нижних уровнях чаще всего применяются двухпроводные линии связи – «витая пара».

Существенно отличаются скорости передачи данных – на ниж-

них уровнях до 0.1 - 10 Mbps (1200 - 12 м) для RS-485, а на верхних – до 10 Gbps.

В связи с интеллектуализацией датчиков возрастает объем информации, передаваемой на нижних уровнях, и имеющаяся кабельная инфраструктура уже не способна справиться с растущим потоком данных. Поэтому на смену традиционным сетевым технологиям нижних уровней автоматизации приходят сетевые технологии верхних уровней, а именно хорошо зарекомендовавшая себя, как в локальных, так и в глобальных сетях технология «Ethernet».

Рисунок 2.4 – Глобальная промышленная сеть

24

Это предполагает наличие высоконадежной телекоммуникационной системы на основе современных компьютерных технологий, как на отдельных объектах газопровода, так и на газопроводе в целом.

Программное и аппаратное обеспечение SCADA Vantage позволяет использовать все виды каналов связи – от проводных на «витой паре» ТФОП до оптоволоконных и спутниковых (рисунок 2.5).

Рисунок 2.5 - Телекоммуникационная для реализации с использование Vantage

26