Przemysłowe Sieci
Informatyczne
Wykład #2 - Charakterystyka sieci przemysłowych
dr inż. Jarosław Tarnawski
Co to jest przemysłowa sieć informatyczna?
}ð To sieć teleinformatyczna umożliwiajÄ…ca komunikacjÄ™
pomiędzy różnymi urządzeniami cyfrowymi w
ustandaryzowany sposób i w warunkach przemysłowych
}ð Wymagania wobec sieci przemysÅ‚owych:
}ð Wysoka niezawodność
}ð Przewidywalność procesu komunikacji
Znaczenie komunikacji w automatyce
}ð Posiadanie wiarygodnej informacji w systemie automatyki
jest konieczne do prawidłowego prowadzenia procesu
}ð Na wiarygodnÄ… informacjÄ™ skÅ‚ada siÄ™ wiele czynników, a
komunikacja jest jednym z ważniejszych
}ð Rola komunikacji jest krytyczna z punktu widzenia
technologii, ekonomii i bezpieczeństwa prowadzenia
procesu
Warunki przemysłowe
}ð Zanieczyszczenia
}ð Szeroki zakres temperatur
}ð Wilgotność
}ð HaÅ‚as
}ð Zakłócenia elektromagnetyczne
}ð Drgania, wstrzÄ…sy, uderzenia
}ð Zapylenie
}ð Duże odlegÅ‚oÅ›ci
}ð Duża liczba urzÄ…dzeÅ„
}ð Wycieki
}ð Naprężenia mechaniczne
}ð Opary, oleje
Specjalne warunki przemysłowe
}ð Zagrożenie wybuchem
}ð Substancje chemiczne (zakwaszenie, korozja)
}ð Obcowanie z materiÄ… biologicznÄ…
}ð Praca na wysokoÅ›ci
}ð Praca pod ziemiÄ…
}ð Praca na morzu
}ð Praca w powietrzu
}ð Praca podczas ruchu
Charakter wiadomości w sieciach ogólnego
przeznaczenia
}ð W sieciach biurowych, domowych i ogólnego
przeznaczenia przesyła się raczej rzadko, ale duże ilości
danych.
}ð SÄ… to czÄ™sto dokumenty pakietów biurowych oraz
dokumentacje np. oferty, zestawienia, pisma, analizy
ekonomiczne, reklamy, listy elektroniczne
Charakter danych w PSI
}ð W sieciach przemysÅ‚owych dane przesyÅ‚ane sÄ… czÄ™sto,
ale są one krótkie (mają niewielki rozmiar).
}ð Dane majÄ… charakter np. wartoÅ›ci pomiaru, rozkazów
start/stop, alarmu, przekazania wartości zadanej do
zrealizowania przez regulator itd.
}ð Bardzo czÄ™sto wÅ‚aÅ›ciwa informacja w PSI to jeden bit albo
jedno słowo
Wymagania stawiane PSI
}ð Niezawodność
}ð Przewidywalność procesu komunikacji
}ð Relacja pomiÄ™dzy wÄ™zÅ‚ami w sieci
}ð Praca w czasie rzeczywistym
}ð Efektywność w przekazywaniu krótkich wiadomoÅ›ci
}ð Standaryzacja interfejsów, Å‚atwość podÅ‚Ä…czania dużej liczby
urządzeń
}ð Możliwość podÅ‚Ä…czenia do zewnÄ™trznych sieci
}ð A
atwość lokalizowania usterek
Sieci przemysłowe nazywane są często sieciami
miejscowymi, polowymi (ang. fieldbus) zaliczajÄ… siÄ™ do
grupy sieci lokalnych, których rozmiar ograniczony jest do
rozmiarów sterowanej instalacji lub hali fabrycznej.
Sieci te mogą łączyć się innymi segmentami sieci
ogólnozakładowych stając się elementem niejednorodnej
sieci rozległej
Struktura informacyjna
}ð Struktura informacyjna przedsiÄ™biorstwa posiada
następujące poziomy:
}ð Poziom obiektowy (field): pomiary, urzÄ…dzenia wykonawcze,
rozproszone we/wy
}ð Poziom procesowy (process): DCS, SCADA, PLC
}ð Poziom zarzÄ…dzania (business): analizy ekonomiczne,
optymalizacja
Elementy struktury informacyjnej
}ð UrzÄ…dzenia pomiarowe
}ð UrzÄ…dzenia wykonawcze
}ð UrzÄ…dzenia sterujÄ…ce
}ð UrzÄ…dzenia interfejsu użytkownika
}ð Bazy danych
}ð Serwery obliczeniowe
}ð Systemy SCADA
Struktura informacyjna
Normy
Model ISO/OSI
Warstwa 7
Aplikacji
Warstwa 6
Prezentacji
Warstwa 5
Sesji
Warstwa 4
Transportowa
Warstwa 3
Sieciowa
Warstwa 2
A
Ä…cza danych
Warstwa 1
Fizyczna
Warstwa fizyczna w PSI
}ð Kable sieciowe
}ð Miedziane
}ð Współosiowe
}ð SkrÄ™cane
}ð ÅšwiatÅ‚owody
}ð Modulacja sygnaÅ‚u
}ð Zamiana informacji na sygnaÅ‚, który bÄ™dzie przesyÅ‚any
(elektryczny, świetlny, radiowy)
}ð Topologia sieci
}ð W PSI czÄ™sto redundantne dla podwyższenia niezawodnoÅ›ci
Warstwa liniowa
}ð DostÄ™p do Å‚Ä…cza
}ð Stochastyczny
}ð metoda CSMA/CD (ang. Carrier Sense Multiple Access /Colission
Detection)
}ð Deterministyczny
}ð Przekazywanie znacznika
}ð Odpytywanie
}ð W PSI ważny jest determinizm czasowy w dostarczaniu
informacji!
Ethernet a PSI
}ð Ethernet w swojej oryginalnej postaci NIE JEST sieciÄ…
przemysłową m.in. dlatego, że nie spełnia postulatu pracy
w czasie rzeczywistym
}ð IstniejÄ… mechanizmy innego sposobu dostÄ™pu do Å‚Ä…cza i
tzw. Ethernetu przemysłowego
Elementy infrastruktury PSI
}ð Okablowanie
}ð UrzÄ…dzenia sieciowe
}ð PrzeÅ‚Ä…czniki (ang. switch)
}ð Rutery (ang. router)
}ð Wzmacniaki (ang. repeater)
}ð Maszty, anteny
}ð ZÅ‚Ä…cza, interfejsy, wtyki gniazda
}ð Rynny korytarze, panele krosownicze
Wersje przemysłowe!
Podsumowanie
}ð Znaczenie komunikacji w automatyce
}ð Warunki przemysÅ‚owe
}ð Charakter przesyÅ‚anych danych
}ð Determinizm czasowy
}ð SprzÄ™towe podwyższanie niezawodnoÅ›ci przesyÅ‚ania
informacji
}ð Struktura informacyjna systemu automatyki
}ð UrzÄ…dzenia przemysÅ‚owe
}ð Interfejsy i doÅ‚Ä…czanie urzÄ…dzeÅ„
Bibliografia
}ð Andrew Tanenbaum, Sieci komputerowe, Helion, 2004
}ð Krzysztof Nowicki, Ethernet  sieci, mechanizmy,
Infotech, 2006
}ð KwieciÅ„ Andrzej, Analiza przepÅ‚ywu informacji w
komputerowych sieciach przemysłowych, Pracownia
Komputerowa Jacka Skalmierskiego, 2004
}ð WÅ‚odzimierz Solnik, Zbigniew Zajda, Komputerowe sieci
przemysłowe Profibus DP i MPI, Oficyna Wydawnicza
Politechniki Wrocławskiej, 2007
}ð RafaÅ‚ Pawlak, Okablowanie strukturalne sieci, Helion, 2006