Олимпиада "Наноэлектроника"
Неофициальный сайт

Меню сайта
Категории раздела
Наш опрос
Оцените сайт олимпиады
Всего ответов: 121
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Главная » Статьи » Сети (МИФИ) » Домашние задания (по сетям МИФИ)

Промышленные сети
ВВЕДЕНИЕ
Промышленная сеть — сеть передачи данных, связывающая различные датчики, исполнительные механизмы, промышленные контроллеры и используемая в промышленной автоматизации. Термин употребляется преимущественно в автоматизированной системе управления технологическими процессами (АСУТП). Описывается стандартом IEC 61158.
Устройства используют сеть для:
а) передачи данных, между датчиками, контроллерами и исполнительными механизмами;
б) диагностики и удалённого конфигурирования датчиков и исполнительных механизмов;
в) калибрования датчиков;
г) питания датчиков и исполнительных механизмов;
д) связи между датчиками, исполнительными механизмами, ПЛК и АСУ ТП верхнего уровня.
В промышленных сетях для передачи данных применяют:
а) электрические линии;
б) волоконно-оптические линии;
в) беспроводную связь (радиомодемы и Wi-Fi)

ОСНОВЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ СЕТЕЙ
Фабрика будущего
18-й век положил начало промышленной революции, 20-е годы этого столетия связаны с появлением технологий массового производства. Но третий, пожалуй, даже более значимый по важности шаг, сделанный в 80-х годах и обусловленный появлением цифровой системы связи, можно смело назвать "цифровой революцией". В это время цифровая технология проникла на все уровни промышленного производства: начиная с офисов и кончая датчиками. Естественно, возникла задача обмена данными между всеми уровнями технологического процесса. Таким образом, появились следующие понятия:
а) CIM
б) CIP
Эти понятия, сформулированные в конце 80-х годов, окружают все технологические и организационные моменты, необходимые для получения нового качества изделий, для так называемой "Фабрики будущего". Самым существенным компонентом модели CIM/CIP является организация связи, а это, прежде всего, гарантия надежной регистрации событий, получения и обработки данных, своевременной выдачи управляющих воздействий. Все это вместе и предопределяет успех.

Текущее состояние
На каждом уровне технологического процесса происходит обработка "своих", специфических наборов данных. Такие требования, как скорость передачи данных, протоколы передачи, физические интерфейсы и т.д., управляют выбором того или иного сетевого решения при построении сложных распределенных систем. Гарантия совместной работы отдельных частей системы возможна лишь при использовании соответствующих стандартов связи между этими частями.
Административный уровень системы управления производством сегодня представлен целым рядом протоколов, среди которых наиболее известны два:
а) Протокол автоматизации производства
б) Протокол технического и административного учреждения
Они являются стандартами де-факто в этой области.
Для более низких уровней, т.е. уровней промышленных контроллеров, датчиков и исполнительных механизмов, стандартной информационной системы не существует. Эта область развивается сейчас благодаря усилиям отдельных компаний или их групп, и еще далеко не ясно, какая из систем будет стандартом хотя бы и де-факто.
Любая производственная технология представляет собой набор отдельных шагов: от обработки сырья до организации системы хранения продукции, и все эти операции должны быть связаны информационными сетями. Сети, обеспечивающие информационные потоки между контроллерами, датчиками сигналов и разнообразными исполнительными механизмами, объединяются общим названием "промышленные сети". Промышленная сеть должна решать две основные задачи:
а) обеспечивать совместимость на уровне сети приборов от разных производителей;
б) обеспечивать выход в коммерческие системы обработки данных, например MAP или ТОР.

Модель взаимосвязи открытых систем
В 1978 году Международной организацией по стандартизации в противовес закрытым сетевым системам и с целью разрешения проблемы взаимодействия открытых систем с различными видами вычислительного оборудования и различающимися стандартами протоколов была предложена "Описательная модель взаимосвязи открытых систем". В таблице 1 представлены все уровни и функции этой модели.

Таблица 1 – Функции уровней OSI-модели


Все, что находится выше 7-го уровня модели, это задачи, решаемые в прикладных программах. Идея семиуровневого открытого соединения состоит не в попытке создания универсального множества протоколов связи, а в обеспечении "модели", в рамках которой могут быть использованы уже существующие различные протоколы.

Применение OSI-модели в промышленных сетях
Большинство промышленных сетей поддерживают 1, 2 и 7-ой уровни OSI-модели: физический уровень, уровень передачи данных и прикладной уровень. Все другие уровни, как правило, избыточны.
Физический уровень обеспечивает необходимые механические, функциональные и электрические характеристики для установления, поддержания и размыкания физического соединения.
Уровень передачи данных гарантирует передачу данных между устройствами. Этот уровень управляет не только сетевым доступом, но также механизмами защиты и восстановления данных в случае ошибок при передаче.

ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ СЕТЕЙ
В системах учета энергоресурсов
Поскольку учет электрической и тепловой энергии, воды, газа на современном предприятии не может быть сведен к решению узкой задачи сбора и представления информации в виде специальных отчетных форм, а также передачи этой информации в контролирующие организации, (такие как сетевые и сбытовые компании), системы учета энергоресурсов становятся элементами комплексной системы учета и оперативного диспетчерского управления энергетической инфраструктурой. Связующим звеном такой комплексной системы в подавляющем большинстве случаев является сеть Ethernet.

Таблица 2.1.1 – Поддержка Ethernet в приборах учета


Ethernet в системах учета энергоресурсов
Проекты систем учета с большим количеством точек учета и контроля, например автоматизированных информационно-измерительных систем коммерческого учета электроэнергии субъектов оптового рынка электроэнергии, выполняются с использованием практически всех перечисленных выше сетевых технологий.
Структурная схема, показывающая использование различных сетевых технологий в АИИС КУЭ субъекта ОРЭ, приведена на рисунке 1.


Рисунок 1 – Использование сетевых технологий в АИИС КУЭ субъекта ОРЭ

Применение промышленных сетей на предприятиях ОАО «ГАЗПРОМ»
В настоящее время переход от парадигмы «технологический процесс — система управления» к парадигме «производственная система — супервизор» приводит к целесообразности использования термина «промышленная информационная система».
В данной статье ПИС — общая инфраструктура, функционирующая на базе информационных технологий и однородных аппаратно-программных средств (включая СБИС), которая обладает функциональностью информационной системы и способна работать в условиях агрессивной внешней среды, свойственной для промышленных объектов. При этом ПИС может выполнять все виды работ с информацией, включая манипулирование цифровыми данными, передачу видеоизображения, голоса и т.д.
Информационная система — инфраструктура, функционирующая на базе средств сбора данных — компьютерной и коммуникационной техники, промышленных сетей. При этом акцент делается на выдачу информации одному и более пользователей по одному и более адресов. В том числе, информация передается руководству предприятия ОАО «Газпром» для локальной и/или глобальной оценки эффективности работы отдельных частей и/или предприятия в целом.
В настоящее время на предприятиях Газпром реализуются:
а) -технологические процессы (добыча, переработка, подготовка, производство, транспортировка, распределение, хранение и переработка газа), осуществляемые под управлением ПИС и обеспеченные противоаварийной защитой;
б) -мониторинг энергоресурсов (электроснабжение,тепло- водоснабжение, отведение и ликвидация промстоков);
в) -мониторинг комплексной безопасности производства, слагаемыми которой являются: безопасность технологическая, пожарная, информационная, безопасность, связанная с возможной загазованностью, взрывами. Для реализации данной деятельности используются системы, осуществляющие видеонаблюдение, контроль информационного доступа, действий персонала, электропитания, систем антитеррористической защиты;
г) - диспетчеризация распределенных промышленных объектов.
В частности, технологическая безопасность производства включает контроль за энергетическими модулями (с сигнализацией наличия напряжения сети) и за технологическими модулями (с управлением и оценкой положения линейных кранов, измерением давления, температуры газа до и после крана, задвижки).

Пример обобщенной структурной схемы ПИС представлен на рисунке 4.


Рисунок 4 – Обобщенная структурная схема ПИС

Применение промышленных сетей в горнодобывающих предприятиях
Важной компонентой горнодобывающего предприятия является система жизнеобеспечения людей непосредственно находящихся в шахте, расположенной на расстоянии от поверхности на сотни метров. Бесперебойная подача объёмов чистого и свежего воздуха с производительностью 300-400м³/с и депрессией в 3500-4000Па в шахты глубокого залегания является одной из важных производственных задач на действующих шахтах. Всё это приводит к созданию при действующих рудниках достаточно мощных по потреблению электрической энергии вентиляционных установок для, так называемого главного проветривания удалённых от поверхности горных выработок. Причём такие установки могут размещаться как на поверхности, так и под землёй в местах старых выработок.
Поскольку шахты эксплуатируются несколько лет, зачастую и десятки лет, от подобного оборудования требуется сохранение работоспособности в течение всего производственного цикла жизнедеятельности шахты, что обеспечивается методами резервирования аппаратуры для оперативной замены или ремонта в случае отказа, а также контролем, диагностикой состояний важных параметров установок таких как температуры подшипников двигателей и вентиляторов, давление масла в гидроприводящих механизмах, наличие недопустимых вибраций, контроль фаз и т.д. для упреждения отказа и принятия своевременных мер по профилактике оборудования.
С целью обеспечения надёжности бесперебойного проветривания обычно строят две вентиляторные установки основную и резервную, причём последняя находится в горячем резерве, чтобы сократить время на переход резерва в рабочее положение. Поскольку это время перехода критично для жизнедеятельности, смена позиций должна производиться автоматически и за минимально короткое время. Применяют различные схемы смены позиций: одна из них связана с механическим перемещением установки с резервной на рабочую позицию. Данная схема перехода с резервной позиции в рабочую как показывает опыт является более сложной, требует большего времени, менее надёжна из-за движущихся частей, хотя и является весьма оригинальной и привлекательной. Такая структура вентустановки главного проветривания была реализована при участии ЗАО «РТСофт» немецкой фирмой “Howden Ventilatoren GmbH” в р-ке Беларусь на новом калийном руднике «Краснослободский» вблизи г. Солигорск.

На рисунке 14 показана структура системы, сохраняющей живучесть при одиночных отказах входящих в неё составных частей. Не трудно видеть, что такая схема за счёт дублирования отдельных частей и организации перекрёстных связей обеспечивает несколько вариантов рабочих конфигураций.


Рисунок 14 – Структурная схема системы управления вентилятором главного проветривания Краснослободского рудника

Приведённый подход применим и в других системах надёжного жизнеобеспечения. Например, в системах вентиляции автодорожных тоннелей, где в экстремальных случаях система вентиляции должна быть готова и работоспособна обеспечить дымоудаление или удаление опасных для здоровья концентраций газов, чтобы не допустить отравление находящихся в тоннеле людей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Целью данной работы было изучение промышленных сетей, их разновидностей и областей применения. В ходе работы было выяснено, что большинство задач распределенных систем автоматизации под силу практически любому протоколу соответствующего уровня, все серьезные протоколы имеют за плечами поддержку в виде сильных компаний и международных ассоциаций пользователей, все опираются на те или иные стандарты, у всех имеется хорошо проработанная аппаратная и программная поддержка. А выбор необходимого протокола зависит от задач его применения.


Источник: https://dl.dropbox.com/u/1442975/VAL/DZ1-PromSet-REK.doc
Категория: Домашние задания (по сетям МИФИ) | Добавил: hammerit3653 (25.10.2012) | Автор: Евгений Румянцев
Просмотров: 1816 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Форма входа
Поиск
Друзья сайта