65

Министерство транспорта российской федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

В. А. Засов архитектура распределенных автоматизированных систем

Курс лекций

САМАРА

2011

УДК 681.324

ББК 32.973.202

Т18

Рецензенты:

доктор технических наук, профессор,

заведующий кафедрой «Систем связи»

Поволжского государственного университета телекоммуникаций и ннформатики

Н.Н. Васин;

кандидат технических наук, профессор,

заведующий кафедрой

«Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте»

Самарского государственного университета путей сообщения

В.Б.Гуменников

Засов В.А.

Т18 Архитектура распределенных систем: конспект лекций / В.А. Засов. – Самара: СамГУПС, 2011. – 114 с.

Курс лекций посвящен изучению важного раздела дисциплины «Архитектура распределенных автоматизированных систем» - коммуникационной среды, позволяющей интегрировать контроллеры и рабочие станции АСУТП в единую систему управлениях. Материал курса лекций включает следующие разделы изучаемой тематики: структурную организацию типовой АСУТП предприятия, кабельные и беспроводные промышленные коммуникационные сети, SCADA – системы, ОРС – технологии. Многочисленными примерами поясняется процесс решения ряда наиболее типичных задач разработки распределенных систем.

Курс лекций предназначен для студентов вузов, обучающихся специальности «Автоматизированные системы обработки информации и управление».

УДК 681.324

ББК 32.973.202

Т18

© СамГУПС, 2011

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………

1.ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРА

АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

ПРОИЗВОДСТВОМ………………………………………………………………..

2.ПРОМЫШЛЕННЫЕ КОММУНИКАЦИОННЫЕ СЕТИ…………………..

2.1.Особенности промышленных коммуникационных сетей……………………..

2.2. Виды промышленных коммуникационных сетей………………………………..

2.3.Сравнительные характеристики промышленных коммуникационных сетей

3.ПРОМЫШЛЕННАЯ КОММУНИКАЦИОННАЯ СЕТЬ

INDUSTRIAL ETHERNET

3.1.Предпосылки разработки сети INDUSTRIAL ETHERNET

3.2.Особенности реализации сети INDUSTRIAL ETHERNET

3.3.Основные виды топологий сети INDUSTRIAL ETHERNET

4.БЕСПРОВОДНЫЕ СЕТИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ НА ТРАНСПОРТЕ

4.1. Виды технологий беспроводной передачи данных

4.2. Принципы работы беспроводной сети RADIO ETHERNET

4.3. Организация построения беспроводных сетей на основе

протоколов 802.11

4.4 Обеспечение безопасности в беспроводных сетях

4.5.Пример реализации беспроводной сети для управления

грузовым поездом на основе технологии RADIO ETHERNET

5.ПРИМЕНЕНИЕ SCADA И ОРС ТЕХНОЛОГИЙ

В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ

5.1.Концепция SCADA-технологий

5.2.Описание SCADA-системы GENESIS32

5.3.OPC – единый стандарт взаимодействия программ и аппаратуры

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ

Автоматизированные системы управления в своем развитии прошли два характерных этапа.

На первом этапе были созданы централизованные (локальные) системы управления, выполненные на одном-двух компьютерах. Такие системы осуществляли управление одним несложным объектом или какой-то частью сложного объекта. Поэтому автоматизированное управление сложными объектами и процессами по существу распадалось на множество не взаимодействующих между собой локальных систем управления. На этом этапе развития еще не были созданы средства интегрирования локальных систем управления, что снижало эффективность применения автоматизированных систем и качество управления.

Изобретение высокоскоростных локальных и глобальных компьютерных сетей, позволивших объединить локальные системы управления, привело к созданию распределенных систем управления – второму этапу развития систем.

Распределенная система управления – это множество независимых локальных систем управления, представляющихся их пользователям единой объединенной системой. Естественно, что распределенные системы управления существенно сложнее локальных, но зато имеет перед ними ряд преимуществ: большие надежность, производительность, функциональность, несложное масштабирование и т.д.

Понятие архитектуры системы управления охватывает комплекс общих вопросов ее построения, существенных для пользователя, интересующегося возможностями системы. Понятие архитектуры системы управления отражает:

характеристики и состав функциональных модулей базовой конфигурации системы и принципы организации их взаимодействия;

организацию вычислительного процесса и взаимодействие системы с внешней средой (управляющие сигналы, система прерываний);

организацию взаимодействия локальных систем управления с помощью различных коммуникационных сетей;

структуры вычислительных устройств, устройств памяти и периферийных устройств;

систему команд, форматы данных и команд, способы адресации и т.п.

В лекционном курсе предлагается часть лекционного материала дисциплины «Архитектура распределенных автоматизированных систем», посвященная изучению организации взаимодействия локальных систем управления технологическими процессами с помощью различных коммуникационных сетей промышленного назначения.