Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Technologie przesyłania danych w systemach automatyki przemysłowej

dr inż Piotr Bilski  |  elektro.info 3/2008  |  13.03.2008
Warstwowy model ISO/OSI [2] wyjaśniający, jaką drogę przebywają dane pomiędzy
programem użytkownika a interfejsem sieciowym (np. kartą sieciową)
Warstwowy model ISO/OSI [2] wyjaśniający, jaką drogę przebywają dane pomiędzy programem użytkownika a interfejsem sieciowym (np. kartą sieciową)
Profibus, rys. P. Bilski

Aplikacje przemysłowe są jednymi z najbardziej zaawansowanych i wymagających, zarówno, jeśli chodzi o wykorzystywany sprzęt, jak i metody komunikacji pomiędzy modułami wykonawczymi. Ze względu na fundamentalne znaczenie dla gospodarki oraz społeczeństwa, systemy wykorzystywane w przemyśle (cukrownictwo, petrochemia, hutnictwo itp.) muszą być projektowane ze szczególną precyzją. Ich działanie musi być również niezawodne, co sprzyja rozwijaniu metod monitorowania i diagnostyki. Pojawienie się technologii komputerowych wyniosło systemy automatyki przemysłowej na zupełnie nowy poziom jakości, stawiając zarówno przed projektantami, jak i użytkownikami kolejne wyzwania. Wyjątkowo szybki rozwój sieci komputerowych nie mógł pozostać niezauważony na opisywanych polach, stąd też coraz bardziej widoczne zastosowania elementów tych pierwszych w instalacjach przemysłowych.

W artykule przedstawiono najpopularniejsze rozwiązania komunikacyjne stosowane w automatyce przemysłowej, począwszy od rozwiązań tradycyjnych (takich jak IEC 625 czy Profibus), poprzez aktualnie rozwijane metody sterowania i wymiany danych przez sieć komputerową standardu 802.3 (Ethernet), a skończywszy na rozwiązaniach przyszłościowych – sieciach bezprzewodowych. Jako przykłady obecnie stosowanych technologii przedstawione zostaną najważniejsze standardy wraz z określeniem różnic pomiędzy klasycznymi protokołami sieci komputerowej a ich przemysłowymi odpowiednikami.

rozwiązania tradycyjne

Urządzenia stosowane w przemyśle charakteryzują się wysokimi wymaganiami, zarówno, jeśli chodzi o wytrzymałość, jak i odporność na zakłócenia transmisji. Z tego powodu metody komunikacyjne wykorzystywane do przesyłania wyników pomiarowych, np. pomiędzy czujnikami a modułami sterującymi (sterownikami PLC) muszą być przystosowywane do pracy z małymi komunikatami, przesyłanymi w krótkich odstępach czasowych z licznych węzłów sieci. Wprowadzenie komputerów pozwoliło wykorzystać szereg możliwości, które niosą ze sobą technologie informacyjne.

Komputerowy sprzęt do zastosowań przemysłowych jest obecnie intensywnie rozwijaną dziedziną elektroniki. W jej skład wchodzą zarówno komputery przemysłowe (kompaktowe, jednopłytowe typu All-In-One, czy najbliższe klasycznym rozwiązaniom w standardzie ATX), jak i węzły sieci komputerowej: koncentratory (hub) i przełączniki (switch), takie jak przedstawiony na fotografii 1.

Tendencja ta jest efektem zmian wprowadzanych w profesjonalnych urządzeniach pomiarowo-kontrolnych na przestrzeni ostatnich dwudziestu lat. Początkowo urządzenia przemysłowezaczęto wyposażać w interfejsy do komunikacji z komputerami, czego przykładem jest klasyczny już standard RS-232C. Ten popularny i tani interfejs szeregowy, którego główną wadą jest niewielka prędkość przesyłanych danych, rzędu 115 000 b/s (14 kB/s), do dziś jest obecny w wielu multimetrach czy oscyloskopach (choć ostatnio jest sukcesywnie wypierany przez znacznie szybsze i tańsze złącze USB). Zwiększenie wymagań odnośnie niezawodności oraz szybkości przesyłania danych zaowocowało interfejsami typu RS-485 (wraz z odmianami RS-422A i RS-423A [1]), czy niezwykle popularnym interfejsem równoległym IEC 625 [3] (oznaczenie wg amerykańskiej normy to IEEE-488, różniące się od wersji europejskiej jedynie rodzajem złącza). Szybkość przesyłania danych w standardzie IEC-625 wynosi 1 MB/s, przy zastosowaniu rozszerzeń standardu, np. w HS488 firmy National Instruments wzrasta ona do 8 MB/s.

Tego rodzaju rozwiązania są nadal typowe w profesjonalnych zastosowaniach aparatury pomiarowo-kontrolnej. Mają one jednak szereg wad, które sprawiają, że systemy automatyki przemysłowej coraz częściej wykorzystują nowocześniejsze, a przy tym prostsze i tańsze rozwiązania. Prędkość transmisji w IEC 625, nawet w przypadku zastosowania rozszerzeń, nie przekracza 8 MB/s (zależy to jednak również od liczby urządzeń podłączonych do magistrali), co w wielu zastosowaniach, szczególnie podczas komunikacji z licznymi jednostkami wykonawczymi, może być niewystarczające. Ponadto, zasięg IEC-625 jest niewielki – do dwudziestu metrów, przy założeniu, że co dwa metry umieszczone jest jedno urządzenie. Liczba tych ostatnich ograniczona jest do piętnastu (dla porównania, w RS-485 całkowita liczba nadajników i odbiorników może wynosić 32, ze względu na ograniczenia energetyczne nadajnika), jednak można ją zwiększyć, np. stosując ekspandery. Tym samym zwiększa się zasięg systemu (bo odległość między urządzeniami może wynosić dwa metry, więc zwiększenie ich liczby powoduje zwiększenie długości agistrali). Nadal jednak są to odległości niewystarczające do zbudowania systemu rozproszonego, szczególnie w dzisiejszym rozumieniu tego słowa. Dodatkowym problemem jest znaczny koszt okablowania, w którym każdy przewód danych musi być ekranowany przez przewód masy, co znacząco zwiększa odporność na zakłócenia, jednak sprawia, że urządzenia są łączone w sposób skomplikowany i nieprzystający do współczesnych zastosowań przemysłowych.

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 3/2008

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Gdzie szukać pomocy przy doborze właściwego źródła zasilania »

Dobór źródła zasilania

Optymalne rozwiązania na każdym etapie, zarówno dystrybucji, jak i tworzenia dedykowanych pakietów zasilania. Wszystko po to, aby zapewnić jak najwyższą jakość ... czytam dalej »

 


Jak zmniejszyć swój rachunek za prąd »

koszt prądu

Oszczędzanie na rachunkach za prąd w domu lub firmie jest możliwe. Wystarczy dokładnie sprawdzić (...) zobacz ile możesz oszczędzić »

 


Jednoobwodowy licznik energii - jaki wybrać?»

Zobacz co nowego poznamy na targach Energetab 2019 »

Licznik energii jaki wybrać Energetab 2019 logo
Zasilacze awaryjne trzeciej generacji z bardzo wysoką sprawnością 96% w trybie On-Line oraz ze znakomitym współczynnikiem mocy 1(...) czytam więcej » ENERGETAB – największe w Polsce targi nowoczesnych urządzeń, aparatury i technologii dla przemysłu energetycznego, to miejsce jednych z najważniejszych spotkań czołowych przedstawicieli branży elektrotechnicznej w Polsce.(...) czytam dalej »

 


Łączniki i gniazda instalacyjne - jakie wybrać?

Kamery termowizyjne Perfekcyjne dopełnienie nowoczesnego wnętrza.
Prosta, ponadczasowa forma, jakość wykonania, niezawodny system, to tylko niektóre (...)
czytam dalej »


Automatyka przemysłowa i sterowanie - na jakie produkty zwrócić uwagę »

Przewodnik po złączach - znajdż idealne rozwiązanie dla siebie »

automatyka przemysłowa Przewodnik po złączach
Jak sztuczna inteligencja wspomoże pracę elektrowni i fabryk? Aż 63 proc. respondentów twierdzi, że sztuczna inteligencja pomoże zwalczyć (...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Oznaczniki mobilne na przewody i osprzęt - które wybrać »

Kamery termowizyjne Technika laminowania taśm, zapewnia trwałe nadruki poprzez całkowitą ochronę tekstu przed czynnikami niszczącymi, takimi jak: zdrapywanie, ścieranie, zmywanie, promieniowanie UV a nawet substancj (...) czytam dalej »

 


Dobór ograniczników przepięć typu 1 »

Bezpanelowe pozyskiwanie energii słonecznej - jak to zrobić?

ograniczniki bezpanelowa energia słoneczna
Kombinowane ograniczniki przepięć jako urządzenia do ograniczania przepięć mają za zadanie zmniejszenie do bezpiecznych poziomów napięcia w instalacji elektrycznej oraz na wejściu zasilanych urządzeń: podczas operacji łączeniowych ń (...) czytam więcej » Innowacje i technologia przeszły długą drogę. Rzeczywiście wkroczyliśmy w nową generację nowoczesnych udogodnień, które nie tylko sprawiają, że nasz styl życia jest bardziej luksusowy i komfortowy, ale... czytam dalej »

Szybki i łatwy sposób na budowę Twojego indywidualnego systemu wizyjnego»

zasilanie gwarantowane Badania przeprowadzone przez Computer Business Review wykazały, że od 2013 roku mamy do czynienia z dynamicznym wzrostem przenoszenia przez przedsiębiorców zasobów danych do tzw. chmury obliczeniowej (cloud computing). W związku z tym stale wzrastają wydatki przeznaczan ... czytam dalej »


Bramka IoT chmury do integracji nowych i istniejących systemów bez konieczności programowania.»

Zobacz jak robot testuje bankomaty?

bramka iot Robot testuje bankomaty
Dzięki prostemu połączeniu z procesem za pomocą protokołów, np. Modbus/TCP, dane czujników i dane procesowe są zbierane, przetwarzane i monitorowane ... czytam więcej » Około 30 sekund zajmuje średnio wypłacenie pieniędzy z wielofunkcyjnego bankomatu ATM. Urządzenia, które są dostępne „za rogiem” w większości miast, zmieniły nasze podejście ... czytam dalej »

Jaką zastosować ochronę urządzeń elektrycznych i elektronicznych przed przepięciami »

ochrona przed przepięciami Każdy ogranicznik przepięć ma pewną określoną zdolność do przenoszenia przez siebie pewnej energii udaru. Jeśli po zadziałaniu ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Przewdonik "Eliminuj błędy
i usprawnij instalacje przewodów" »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - przewodnik
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Poznaj najskuteczniejsze sposoby oznaczania kabli i komponentów wykorzystywanych w branżach elektrycznych i telekomunikacyjnych... czytam dalej »


Transformatory oraz dławiki dostosowane do indywidualnych wymagań »

transformatory ei Mają zastosowanie w sieciach przesyłowych i rozdzielczych. Stosowane są do zasilania układów trakcyjnych w pojazdach szynowych, w instalacjach wykorzystujących napędy (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Switch zarządzalny – czy warto? Jaki wybrać?

Liczniki energii jakie wybrać Switche niezarządzalne
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Switch zarządzalny daje możliwość nie tylko stworzenia siecilokalnej, ale daje wiele innicf możliwości. Między innymi pozwala także dostosować porty, a więc i parametry sieci do... czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
9/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Metody badania funkcji zabezpieczeń nadprądowych przekaźników elektroenergetycznych
  • - Fotowoltaika szansą rozwoju dla komunikacji miejskiej
Zobacz szczegóły

SEP świętuje 100 lat!

Jak co roku targom ENERGETAB towarzyszą konferencje organizowane przez izby i stowarzyszenia patronujące. Z okazji obchodzonego w tym roku 100-lecia Stowarzyszenia Elektryków Polskich...

Przekaźnik instalacyjny o wysokiej odporności na prąd udarowy

RPI-1ZI-U24A firmy Relpol, to nowy przekaźnik instalacyjny, który wytrzymuje prąd załączania 120 A w czasie 20 ms. Przekaźnik ten przeznaczony jest do załączania obwodów o wysokim...
.steute Polska .steute Polska
steute jest międzynarodowym przedsiębiorstwem specjalizującym się w projektowaniu oraz produkcji bezpiecznej, niezawodnej aparatury...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl