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


Zapisz się do Ligi Specjalistów i zdobywaj nagrody!

Liga Specjalistów 2.0

Jesteś profesjonalistą z branży elektrycznej lub teletechnicznej?
Jesteś uczniem lub studentem kierunku technicznego?
czytam dalej »

 


Kompleksowe inspekcje termowizyjne - gdzie szukać pomocy? »

Termowizja inspekcja

Przez ostatnie stulecie zbudowano wiele urządzeń pomiarowych w zakresie podczerwieni, ale największe możliwości i popularność zyskały rozwiązania... czytam dalej »

 


Jaki silnik elektryczny wybrać? »

silnik elektryczny

W działaniu wielu maszyn i urządzeń technicznych wymagany jest ruch postępowy lub postępowo-zwrotny. Zazwyczaj ruch ten wytwarzają (...) czytam więcej »

 


Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania?

Oświetlenie zewnętrzne LED - dobór i zastosowanie»

Ranki łączniki gniazdka oswietlenie zewnętrzen LED
W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania (...) czytam więcej » Wymiana opraw oświetlenia zewnętrznego ze źródłami LED przynosi przede wszystkim poprawę efektywności energetycznej oświetlenia ulicznego. Oświetlenie LED posiada również (...) czytam dalej »

 


Przyrządy kontrolne i pomiarowe - zobacz niezawodne rozwiązania»

narzedzia pomiarowe dla elektryka Miernik napięcia, ciągłości i kolejności faz są zaprojekotwane do testowania napięcia, fazy, polaryzacji, kolejności faz i półprzewodników. Cyfrowy multimetr oraz cyfrowy miernik cęgowy oferują idealne rozwiązania dla wszystkich wymagań i możliwych zastosowań. Mierniki wykorzystują standardowe (...) czytam dalej »


Zobacz jakie oprawy zaprezentowano na Energetab 2019  »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

Samochody elektryczne i  mobilne stacje elektronika
Oświetlenie awaryjne ma zapewnić bezpieczne opuszczenie zajmowanych przestrzeni podczas awarii zasilania opraw oświetlenia podstawowego. Niejednokrotnie zanik oświetlenia podstawowego nie jest spowodowany zwykłą awarią zasilania czy wyłączeniem(...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Odpowiednie oświetlenie - prawidłowy dobór oświetlenia w projekcie »

projekt oświetlenia Są takie miejsca w domu, o których nie myśli się w pierwszej kolejności. Zostawia się je na później, dopiero wtedy, gdy zadba się o ważniejsze pomieszczenia. Tak jest często (...) czytam dalej »

 


Jak zapewnić bezprzerwowe zasilanie gwarantowane? »

Kolektor słoneczny – urządzenie do konwersji energii promieniowania słonecznego na ciepło »

zasilanie gwarantowane panele słoneczne
Co rusz znaczenie tego problemu uświadamiają nam przechodzące nad naszym krajem orkany i wichury oraz widmo blackoutu, wynikające z pojawiającego się latem ogromnego zapotrzebowania na ... czytam więcej » Udział energii słonecznej w Polsce jest bardzo niski i według urzędu statystycznego, pozyskanie energii z promieniowania słonecznego w porównaniu do innych źródeł odnawialnych w 2017 roku wyniósł niecałe 1%.... czytam dalej »

Szafy energetyczne, sterowniczne, rozdzielcze - dlaczego nie wiesz co wybrać? »

szafy rozdzielcze i sterownicze Zgrupowanie urządzeń elektroenergetycznych wraz z szynami zbiorczymi, połączeniami elektrycznymi, elementami izolacyjnymi i osłonami, służący do rozdziału energii elektrycznej i łączenia oraz ... czytam dalej »


Bezprzewodowa automatyka domowa - i możesz sterować wszystkim w domu »

Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami !

Automatyka domowa - sterowaniem ze smatfona Projektowanie listew - oprogramowanie
Nowoczesny smartdom powinien być gotów na każde życzenie. Dlatego rozwiązania bezprzewodowej automatyki domowej dają Ci zdalną kontrolę nad funkcjami Twojego domu - oświetleniem, roletami, ogrzewaniem ... czytam więcej » Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami oraz profesjonalnego opisywania oznaczników do złączek szynowych, przewodów, kabli, urządzeń i instalacji. Oprogramowanie dostępne jest bezpłatnie na stronie www ... chcę poznać »

Małe, średnie i duże systemy sterowania »

Sterowniki plc Jeszcze kilka lat temu sterowniki PLC „tylko” wspierały pracowników przy wykonywaniu monotonnych zadań i zwiększaniu szybkości produkcji. Aktualnie każda produkcja ... 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?

Technologie robotyczne zgodne z koncepcją Industry 4.0 » »

wyświetlacze cyfrowe robotyka i automatyka
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Nowoczesne urządzenia mechaniczne nic nie znaczyłyby bez ukrytej w nich elektroniki, dizęki której ... czytam dalej »


Odczyty cyfrowe - przyrządy przeznaczone do wyświetlania położenia »

czytniki cyfrowe Współpracują z przetwornikami przemieszczeń liniowych (liniały) i kątowych (enkodery). Wykonywane są w różnych wersjach dostosowanych do (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Inteligentny system dystrybucji mocy »

Liczniki energii jakie wybrać moc
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Uniwersalne zastosowanie, w pojedynczych szafach sterowniczych, jak też w kompletnych systemach... 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 »
10/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 10/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Projekt zasilania pompowni pożarowej
  • - Przekładniki niekonwencjonalne wykorzystywane w automatyce elektroenergetycznej
Zobacz szczegóły
COMEX S.A. COMEX S.A.
O firmie COMEX S.A. od początku swojej działalności, tj. od 1987 zajmuje się kompleksową obsługą klientów w zakresie zasilania...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

Termomodernizacja

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