Промислові мережі та інтеграційні технології в автоматизованих системах.

Навч. пос.(реком. МОНУ)

Колектив авторів:

О.М.Пупена, І.В.Ельперін, Н.М.Луцька, А.П.Ладанюк

вид. "Ліра-К", Київ-2011"

Анотація

Зміст:

СТУП

1. МІСЦЕ ТА РОЛЬ МЕРЕЖНИХ ТЕХНОЛОГІЙ В ІНТЕГРОВАНИХ АВТОМАТИЗОВАНИХ СИСТЕМАХ УПРАВЛІННЯ. 1.1. Інтегровані автоматизовані системи управління 1.2. Функціональна інтеграція. 1.3. Інформаційна інтеграція 1.4. Технічна та програмна інтеграція. 1.4.1. Засоби людино-машинного інтерфейсу. 1.4.2. Контролери 1.4.3. Периферійні засоби: перетворювачі та виконавчі механізми 1.4.4. Програматори/конфігуратори 1.4.5. Програмно-технічні засоби рівня АСУП. 1.5. Обчислювальні мережі в ієрархії ІАСУ

2. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОМИСЛОВИХ МЕРЕЖ 2.1. Властивості промислових мереж. 2.1.1. Визначення промислової мережі та їх градація 2.1.2. Функціональне призначення промислових мереж. 2.1.3. Обмін даними. 2.1.4. Загальні вимоги до промислових мереж. 2.2. Історія розвитку та стандартизації промислових мереж 2.3. Промислові мережі в контексті моделі ISO OSI 2.4. Основні робочі характеристики промислових мереж 2.4.1. Прикладні сервіси, інтерфейс прикладного рівня. 2.4.2. Забезпечення каналом зв’язку між вузлами. Методи доступу 2.4.3. Формування кадру та контроль за помилками 2.4.4. Топологія мережі та сегментація. 2.4.5. Фізичні інтерфейси передачі даних. 2.4.6. Маршрутизація 2.4.7. Транспортування даних. 2.4.8. Підсумкова таблиця з основними робочими характеристик- ками. 2.5. Короткий огляд промислових мереж. 2.5.1. Мережа MODBUS RTU/ASCII та MODBUS TCP/IP. 2.5.2. Мережа World-FIP 2.5.4. Мережа Foundation Fieldbus (FF). 2.5.4. CAN та CANOpen. 2.5.5. Мережа LonWorks 2.5.6. Мережі PROFIBUS. 2.5.7. HART-протокол. 2.5.8. Мережа AS-і 2.5.9. Мережа INTERBUS 2.5.10. Мережі CIP: DeviceNet, ControlNet, Ethernet/IP та CompoNet 2.5.11. Мережі CC-Link. 2.6. Вибір промислової мережі

3. РЕАЛІЗАЦІЯ ФІЗИЧНОГО РІВНЯ. 3.1.Організація каналу зв’язку 3.2. Використання металевих кабелів. 3.2.1. Фізичні властивості кабельної лінії передачі. 3.2.2. Електричні характеристики кабельної лінії передачі 3.2.3. Відбиття сигналу та способи їх подолання. 3.2.4. Типи електричних кабелів 3.2.5. Електричні шуми, завади та боротьба з ними 3.2.6. Заземлення екранів кабелів 3.2.7. Основні рекомендації по вибору, прокладки та монтажу кабелів для промислових мереж. 3.3. Передача напругою та струмом 3.3.1. Використання напруги 3.3.2. Використання струму 3.4. Використання оптоволоконного кабелю 3.5. Використання бездротового зв’язку . 3.6. Кодування інформації 3.6.1. Безпосередній спосіб передачі цифрових даних 3.6.2. Модуляція несучої (carrier modulation) 3.7. Синхронна та асинхронна передача 3.7.1. Необхідність синхронізації. 3.7.2. Символьна передача. 3.7.3. Використання схем UART 3.8. Стандартні послідовні інтерфейси 3.9. Інтерфейс RS-232 3.9.1. Електричні характеристики 3.9.2. Типи роз’ємів. 3.9.3. Призначення ліній інтерфейсу RS-232 3.9.4. Управління потоком даних. 3.10. Інтерфейс RS-422A (EIA-422A) 3.11. Інтерфейс RS-485 (EIA/TIA-485). 3.11.1 Схеми з’єднання 3.11.2 Схеми узгодження 3.11.3. Забезпечення захисного зміщення. 3.12. Інтерфейс „струмова петля” 20 мА (Current Loop, ИРПС) 3.13. Порівняльна характеристика стандартних послідовних інтерфейсів. 3.14. Використання адаптерів-перетворювачів інтерфейсів 3.14.1. Типи адаптерів-перетворювачів. 3.14.2. Управління адаптерами RS-232<->RS-485 зі сторони RS-232 3.14.3. Автоматичне управління адаптером RS-232<->RS-485

4. ТЕХНОЛОГІЇ МОДЕМНОГО ТА БЕЗПРОВОДНОГО ЗВ’ЯЗКУ 4.1. Символьний спосіб обміну. 4.1.1. Способи кодування символів. 4.1.2. Принципи символьного обміну ASCII 4.2. Модемний обмін 4.3. Бездротовий спосіб обміну 4.4. Особливості бездротових модемів з використанням стільникового зв’язку

5. ІНТЕРФЕЙС AS-i. 5.1. Загальні відомості 5.2. Реалізація фізичного рівня 5.3. Принципи функціонування 5.4. Етапи роботи шини AS-i. 5.5. Формат кадру AS-i 5.6. Швидкість відновлення даних. 5.7. Профілювання Ведучих та Ведених 5.8. Автоматична адресація 5.9. AS-i V2.1 та V3.0 5.10. AS-i профілі.

6. МЕРЕЖІ MODBUS 6.1. Мережі Modbus в контексті моделі OSI. 6.2. Реалізація Modbus на прикладному рівні 6.2.1. Формат Modbus PDU 6.2.2. Формат основних функцій 6.2.3. Адресна модель Modbus та доступ до даних. 6.3. Modbus Serial 6.3.1. Канальний рівень 6.3.2. Modbus RTU 6.3.3. Modbus ASCII 6.3.4. Реалізація фізичного рівня для Modbus Serial. 6.4. Modbus TCP/IP. 6.4.1. Комунікаційна архітектура Modbus TCP/IP. 6.4.2. Особливості реалізації протоколу 6.5. Рекомендації до проектування . Modbus RTU/ASCII та Modbus TCP/IP . 6.5.1. Послідовність розробки мереж Modbus RTU/ASCII. 6.5.2. Перенесення клієнтських запитів в мережах Modbus RTU/ASCII 6.5.3. Послідовність розробки мереж Modbus TCP/IP.

7. МЕРЕЖА PROFIBUS 7.1. Мережі PROFIBUS в контексті моделі ISO та МЕК. 7.2. Реалізація фізичного рівня PROFIBUS DP. 7.3. Реалізація фізичного рівня PROFIBUS PA (MBP) 7.4. Реалізація канального рівня 7.5. Базові функції обміну даними між вузлами в PROFIBUS DP (DP-V0) 7.5.1. Функція обміну даними процесу. 7.5.2. Функції (сервіси) базових типів вузлів 7.5.3. Структура DP-циклу 7.5.4. Конфігурація та ініціалізація мережі 7.6. Розширені функції обміну даними між вузлами в PROFIBUS DP (DP-V1, DP-V2) 7.6.1. Версії DP-V1 та DP-V2 7.6.2. Широкомовний обмін даними процесу . 7.6.3. Ізохронний режим . 7.7. Профілі в PROFIBUS DP. 7.7.1. Технічна структура PROFIBUS 7.7.2. Загальні прикладні профілі 7.7.3. Спеціальні прикладні профілі 7.7.4. Використання GSD для інтеграції пристроїв в мережу

8. CAN ПРОТКОЛ. 8.1. CAN стандарти та їх опис в контексті моделі OSI 8.2. Організація канального рівня. 8.2.1. Комунікаційні сервіси. 8.2.2. Формати кадрів обміну даними 8.2.3. Обробка помилок та боротьба з дефектами 8.3. Реалізація фізичного рівня 8.4. CAN-сумісні стандарти 8.4.1. Стандарт ISO 11898. 8.4.2. Протоколи прикладного рівня для мереж CAN. 8.5. Реалізація CAN.

9. CANOpen 9.1. CANOpen в контексті моделі OSI 9.2. Особливості реалізації фізичного рівня. 9.3. Базові принципи функціонування 9.3.1. Модель обміну 9.3.2. Комунікаційні сервіси. 9.3.3. Основи функціонування сервісу PDO 9.3.4. Базові концепції конфігурування та адміністрування мережі (NMT-Сервіси). 9.3.5. Схема розподілення Ідентифікаторів по замовченню 9.4. Робота зі Словником Об’єктів. 9.4.1. Структура словника об’єктів 9.4.2. Основи функціонування сервісу SDO 9.4.3. Типи передачі та об’єкт SYNC 9.4.4. Об’єкт Time Stamp 9.4.5. Об’єкт Emergency. 9.4.6. Сервіси NodeGuard та Heartbeat. 9.5. Специфікації профілів пристроїв CANOpen 9.5.1. Профілі пристроїв в CANOpen 9.5.2. Профіль модулів вводу/виводу

10. ПРОМИЛОВИЙ ETHERNET 10.1. Мережі Ethernet 10.1.1. Загальні поняття. 10.1.2. Структура кадру. 10.2. Протоколи рівня ІР 10.2.1. Протокол IP 10.2.2. Протокол ARP 10.2.3. Протоколи BOOTP та DHCP 10.2.4. Протоколи IGMP та IGMP-snooping 10.2.5. Методика NAT-трансляції. Проксі-сервери 10.3. Протоколи транспортного рівня . 10.3.1. Протоколи ТСР та UDP. 10.3.2. Модель сокетів 10.4. Промисловий Ethernet 10.4.1. Кабельні системи промислового виконання 10.4.2. Real Time Ethernet 10.4.3. Рішення RTE над TCP/IP 10.4.4. Рішення RTE над Ethernet 10.4.5. Рішення RTE з модифікацією Ethernet.

11. КОМУНІКАЦІЙНА АРХІТЕКТУРА ДЛЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДІВ 11.1. Способи інтеграції PDS в автоматизовані системи управління . 11.1.1. Класичний підхід. 11.1.2. Переваги використання промислових мереж . 11.1.3. Проблеми використання промислових мереж 11.2. Стандарт на універсальний інтерфейс PDS. 11.2.1. Загальні підходи до стандартизації інтерфейсу PDS. 11.2.2. Функціональні елементи логічного приводу 11.2.3. Прикладні режими PDS. 11.2.4. Структура стандартів IEC 61800-7 11.3. Профіль PROFIDRIVE 11.3.1. Функціональні елементи PROFIdrive 11.3.2. Загальний автомат станів для приводів PROFIdrive 11.3.3. Операційна робота приводів PROFIdrive в режимі управління швидкістю 11.4. Профіль CiA402 11.4.1. Функціональні елементи CiA402 11.4.3. Операційна робота приводів CiA-402 в режимі управління швидкістю

12. ВІДКРИТІ ТЕХНОЛОГІЇ ПРОГРАМНОЇ ІНТЕГРАЦІЇ В СЕРЕДОВИЩІ WINDOWS. 12.1. Проблеми програмної інтеграції в інтегрованих автоматизованих системах . 12.2. Функціонування ОС Windows. 12.2.1. Основи функціонування 12.2.2. Архітектура Windows 12.3. Інтерфейс програми користувача до ОС Windows. 12.3.1. Win32 API 12.3.2. Проблеми доступу до даних іншого Процесу 12.4. Технології DDE та NetDDE 12.4.1. Локальний обмін через DDE 12.4.1. Обмін через NetDDE в мережі 12.5. Технології СОМ/DCOM 12.5.1. Доступ до Процесів через СОМ 12.5.2. Використання OLE та ActiveX 12.6. Web Технології

13. ТЕХНОЛОГІЯ ОРС 13.1. Загальні концепції 13.1.1. Передумови виникнення 13.1.2. Стандарти ОРС 13.1.3. Функціонування ОРС з точки зори інтегратора 13.2. Принципи функціонування ОРС DA 13.2.1. ОРС Модель взаємодії 13.2.1. Механізми читання та запису. 13.2.3. Ідентифікатори ItemID. 13.2.4. Робота ОРС Клієнта з віддаленими ОРС Серверами. 13.3. Типи ОРС DA інтерфейсів 13.3.1. Загальний огляд типів інтерфейсів 13.3.2. Об’єктна модель інтерфейсу OPC Automation 13.3.3. Синтаксис основних методів, властивостей та подій об’єктів бібліотеки OPCAutomation 13.4. Область застосування технології ОРС.

14. СТАНДАРТНІ ТЕХНОЛОГІЇ ДОСТУПУ ДО БАЗ ДАНИХ. 14.1 Проблеми доступу до баз даних 14.2. Мова SQL 14.3. ODBC та DAO. 14.4. OLE DB, ADO та ADO.NET

15. ПРОЕКТУВАННЯ ІНТЕГРОВАНИХ АВТОМАТИЗОВАНИХ СИСТЕМ 15.1. Загальні підходи до проектування автоматизованих систем 15.1.1. ІАС – як клас автоматизованих систем 15.1.2. Стадії створення автоматизованих систем 15.1.3. Розробка документації на стадіях створення автоматизованих систем 15.2. Загальні підходи до проектування інтегрованих автоматизованих систем 15.2.1.Життєвий цикл ІАС. 15.2.2. Дослідження об’єкту та формування вимог до ІАС 15.2.3. Розробка концепції ІАС. 15.2.4. Технічне завдання на ІАС та АС. 15.2.5. Технічний проект ІАС 15.2.6. Робоча документація та введення в дію. 15.3. Розробка структурних схем ІАС. 15.3.1. Зміст структурних схем. 15.3.2. Використання графової моделі інформаційних потоків (С2Г). 15.3.3.Використання блочної моделі інформаційних потоків (С2Б) 15.4. Розробка документів інформаційного забезпечення ІАС 15.4.1. Комплектність документів інформаційного забезпечення. 15.4.2. Використання схеми мережних інформаційних потоків (СІП). 15.4.3. Використання схеми інформаційних потоків в мережах Modbus RTU. 15.4.4. Використання схеми інформаційних потоків в мережах на базі Ethernet. 15.4.5. Використання схеми інформаційних потоків при проектуванні мереж PROFIBUS 15.4.6.Використання схеми інформаційних потоків при проектуванні мереж CANOpen

Література