Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский ядерный университет
«МИФИ»
Отчет по Домашнему Заданию №1
по курсу “Сети компьютеров”
на тему:
«Промышленные сети в производстве ИМС и/или сетевого оборудования»
Выполнил студент группы А9-11
Волков С.Д.
Проверил доцент кафедры №27
Лапшинский В.А.
Москва
2014
Оглавление
Список определений, обозначений и сокращений
Введение
История
Этапы производства
Классы чистоты
Технологии обеспечения чистоты
Воздушный поток в чистых помещениях
Датчики чистоты помещения
Industrial Ethernet
Особенности
OSI-модель взаимодействия открытых систем
Ethernet/IP
Profinet
Ethernet Powerlink
Modbus/TCP - IDA
EtherCAT
Sercos - III
Foundation Fieldbus HSE
Заключение
Список литературы
Отчет
Этот отчет посвящен сетям в производстве ИМС. В частности на заводе «Микрон». Разновидности Indusrial Ethernet представлены на примере модели OSI.
Число страниц: 20
Рисунков: 8
Таблиц: 1
Источников в списке литературы: 5
Список определений, обозначений и сокращений
ИМС – интегральная микросхема
ПЛК – программируемый логический контроллер
RFID – radio frequency identification
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).Устройства используют сеть для:
• передачи данных, между датчиками, контроллерами и исполнительными механизмами;
• диагностики и удалённого конфигурирования датчиков и исполнительных механизмов;
• калибрования датчиков;
• питания датчиков и исполнительных механизмов;
• связи между датчиками, исполнительными механизмами, ПЛК и АСУТП верхнего уровня.
В промышленных сетях для передачи данных применяют:
• электрические линии;
• волоконно-оптические линии;
• беспроводную связь (радиомодемы и Wi-Fi)
Промышленные сети могут взаимодействовать с обычными компьютерными сетями, в частности использовать глобальную сеть Internet.
История
12 декабря 2007 года в ОАО "НИИ молекулярной электроники и завода "Микрон", головном предприятии дивизиона "Микроэлектронные компоненты" концерна "СИТРОНИКС", состоялось торжественное открытие производства микросхем по технологии 0,18 микрона. Новая технология лицензирована у компании ST Microelectronics (Франция), подписание соглашения с которой и дало старт проекту в июле 2006 года. Красную ленточку на новом предприятии перерезали генеральный директор "Микрона" Геннадий Красников и первый вице-премьер правительства РФ Сергей Иванов.
Общая стоимость проекта составила около $200 млн, и подавляющая часть средств была вложена в него из собственного капитала концерна "СИТРОНИКС". В проект были инвестированы также бюджетные деньги в виде кредита и безвозвратных вложений. Для реализации технологического процесса "Микрон" приобрел и установил 238 единиц оборудования, поставки которого обеспечили более 40 компаний разных стран мира. Была создана интегрированная производственная цепочка от производства микрочипов до создания готовых смарт-карт (рис.1). В день открытия производства специалисты "Микрона" провели по ней экскурсию для приехавших гостей и журналистов.
Рис.1 Производственная цепочка
В проекте занят лучший инженерный состав "Микрона", привлечены инженеры из регионов и даже из-за рубежа - из числа уехавших в свое время высококлассных специалистов. Более ста инженеров прошли стажировку на западных микроэлектронных фабриках. По оценкам специалистов "Микрона", предприятием сделан уникальный для России технологический скачок, позволивший першагнуть через четыре ступени эволюции микроэлектронного производства - от кристаллов КМОП топологического уровня 0,80 микрон до чипов EEPROM в 0,18 микрон. На новых кристаллах планируется выпускать SIM-карты для мобильных телефонов, электронные биопаспорта, бесконтактные (RFID) транспортные билеты. В дальнейшем на базе приобретенной технологии "Микрон" собирается разрабатывать собственные технологические решения и наращивать производство. Анонсирован выход в следующем году на топологию в 0,13 микрон, а в перспективе - довести показатели до границы в 0,065 микрон, наладить выпуск флеш-чипов для цифрового телевидения, Glonass/GPS приемников, телекоммуникационных систем, контрактное производство микросхем.
"Микрон" давно ведет планомерную работу по поиску заказчиков и изучению спроса и тенденций российского и зарубежного рынка электронных компонентов. Не случайно 70% российского экспорта в этой области сегодня приходится на долю "Микрона". В России значимыми потребителями новых чипов уже стали предприятия общественного транспорта, значительный масштаб приобело сотрудничество с Московским Метрополитеном и Мосгортрансом. Как отметил Президент ОАО "СИТРОНИКС" Сергей Асланян, микроэлектронное производство - один из наиболее динамично развивающихся бизнесов концерна, с ежегодным 50%-ным приростом. "Открытие нового предприятия значительно расширяет наши возможности по созданию наукоемкой продукции", - сказал он. А Геннадий Красников подчеркнул, что это одновременно решает задачу восстановления научно-технической школы в области микроэлектроники и создания базы для наращивания научно-технического потенциала внутри страны. Вокруг современного производства уже начал формироваться "московский кластер", включающий научно-технические лаборатории, профильные ВУЗы и сервисные организации. Ликвидировав отставание от мировых лидеров в области микроэлектроники, Россия стала седьмой страной в мире, которая обладает такой современной технологией.
Этапы производства
Изначально в основе всего лежит технология. Это формирование в объеме активных и пассивных элементов, на основании которых, создавая электрические схемы с определёнными параметрами, можно делать какие-то конечные устройства. В начале процесса на соответствующей монокристаллической пластине по определённым правилам, так называемой "технологии", с использованием определённого оборудования и определённых операций, формируются активные и пассивные элементы, которые потом соединяются в электрическую схему.
Из пассивных элементов, или из блоков, мини-плат или уже готовых мини-устройств, триггеров, счётных устройств, процессоров компонуется электрическая схема, точно такая же, как на чертеже дизайна. После этого по определённым описанным правилам проектирования, изготовитель гарантирует, что всё запланированное на бумаге, будет выведено в конечном продукте.
Располагается всё от простых элементов – к сложным. Простые элементы – это транзисторы, резисторы, конденсаторы – какие-то пассивные элементы, емкости тоже, в интегральном исполнении. Специальный отдел снимает с них так называемые "спайс-параметры", и дальше преобразует их в те самые правила, по которым собираются эти электрические схемы. Дизайнеры берут эти правила, и на основании них могут формировать так называемые "design kit": это уже блочные элементы, например – интерфейсную плату, память, какие-то генераторы, блоки взаимодействия, коммутации. Следующий этап – создать из этих блоков определённую схему.
Чтобы получить готовый продукт, с кремниевой пластиной необходимо провести порядка трех тысяч рпераций. Они сгруппированы, на каждую операцию выписан отдельный рецепт на установку, который забит и отрабатывается уже не на рабочих пластинах, а зачастую на спутниках. Потому что цена отработки на рабочих пластинах, конечно, очень велика. Например, на 2999-й отрабатывать пластину, на которой сделал столько операций, наверное, бессмысленно. Смысл есть, но очень дорого. Поэтому всё это отрабатывается на спутниках, на специальных пластинах. И у производителя это подтверждается каждый раз, то есть мало того, что процесс один раз разработан, он еще должен воспроизводиться изо дня в день, из месяца в месяц, из года в год. Таким образом, подтверждается качество всех этих процессов. Все процессы сгруппированы на восемь основных направлений. От восьми до одиннадцати, с разной степенью детализации: процессы фотолитографии, плазмо-химического травления, жидкостной химии и травления. CVD – это английская аббревиатура – осаждение диэлектрических или металлических плёнок из газовой фазы. PVD – это напыление на пластины металлов, различных проводящих металлических плёнок. Далее, безусловно, метрология, потому что с определённой периодичностью на маршруте производится контроль, что все предыдущие операции сделаны качественно. Должны подтвердить непосредственно качество каких-то критических процессов – это либо толщина диэлектрика, осаждённого или окисленного, или померить размеры фотолитографии, совпадают они или нет. И два последних процесса – это ионная имплантация и химико-механическая полировка. Если брать по-крупному, то формально это все процессы, которые сейчас есть. На 90 нанометров, которые будут реализованы, будет еще медная металлизация, там будет дополнительное оборудование, это электро-химическое осаждение меди из жидких реагентов.
Классы чистоты
Класс чистоты помещения - это четко регламентированные требования (Рис.2) по уровню содержания в воздухе различного рода примесей и частиц [1]. Классы чистоты различаются по количеству частиц определенного размера на единицу объема. Этот параметр, один из важнейших в классификации чистых комнат, регламентируется стандартами.
Основные положения:
• ГОСТ Р ИСО 14644-1-2002 «Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды, часть 1. Классификация чистоты воздуха»
• ГОСТ Р 52249-2009 «Правила производства и контроля качества лекарственных средств»
Классы характеризуют степень чистоты воздуха в чистом помещении. Классификация чистых помещений имеет ряд отличительных особенностей, применительно к тем отраслям, в которых они используются.
Некоторые области применения:
• Класс 1 (ISO3)
Производство интегральных микросхем.
• Класс 10 (ISO4)
Производство интегральных микросхем с расстоянием между проводниками менее 2 мкм.
• Класс 100 (ISO5)
Асептическое производство инъекционных препаратов, требующее отсутствия микроорганизмов и частиц. Хирургические операции по имплантации или трансплантации органов. Изоляция пациентов с иммунным дефицитом, в том числе после пересадки костного мозга.
• Класс 1000 (ISO6)
Производство оптических элементов высокого класса. Сборка и испытания прецизионных гироскопов. Сборка миниатюрных подшипников.
• Класс 10000 (ISO7)
Точное машиностроение, гидравлика и пневматика, сборка прецизионного гидравлического и пневматического оборудования, клапанов с сервоприводами, высокоточных часовых механизмов, трансмиссий высокого качества.
• Класс 100000 (ISO8)
Пластиковое производство, автомобильная промышленность, сборка электронных компонентов, сборка гидравлических и пневматических устройств.
Рис.2 Классификация чистых помещений по ГОСТ ИСО 14644-1
Технологии обеспечения чистоты
Основным принципом обеспечения чистоты является создание в чистом помещении избыточного давления по отношению к смежным с ним помещениям. Это обеспечивается созданием в нем дисбаланса воздуха, то есть разности между количеством приточного и вытяжного воздуха. Количество приточного воздуха должно превышать вытяжку минимум на 20 % при условии, что рассматриваемое помещение находится в центре здания, и не менее 30 % при наличии в помещении остекления, допускающего инфильтрацию. Это обеспечивает движение воздуха из помещений с высокими требованиями по чистоте в смежные помещения с более низкой степенью чистоты по мере убывания технологических требований. В России стандарты проектирования, строительства и эксплуатации чистых производственных помещений (ЧПП) регламентирует ГОСТ Р ИСО 14644. На данный момент существует пять частей данного ГОСТа, каждая из которых определяет жесткие требования выполнения той или иной стадии проектирования строительства или эксплуатации ЧПП: Часть 1 (ГОСТ Р ИСО 14644-1-2000) - Классификация чистоты воздуха. Часть 2 (ГОСТ Р ИСО 14644-2-2001) - Требования к контролю и мониторингу для подтверждения постоянного соответствия. Часть 3 (ГОСТ Р ИСО 14644-3-2007) - Методы испытаний. Часть 4 (ГОСТ Р ИСО 14644-4-2002) - Проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию. Часть 5 (ГОСТ Р ИСО 14644-5-2005) - Эксплуатация.
Воздушный поток в чистых помещениях
Для уменьшения загрязнения в чистых помещениях высокого класса применяются специальные системы вентиляции, при которых поток воздуха движется сверху вниз без турбулентностей, т.е. ламинарно (Рис.3). При ламинарном потоке воздуха частицы грязи от людей и оборудования не разлетаются по всему помещению, а собираются потоком у пола.
Рис.3 Потоки воздуха с ламинарной организацией вентиляции
Датчики чистоты помещения
Для контроля чистоты и расхода атмосферного воздуха используются специальные приспособления - датчики качества воздуха. С их помощью снижаются затраты энергии на содержание различных систем: отопительной, водоснабжающей и охлаждающей.
Принцип работы:
Датчики VOC или анализаторы качества воздуха, устанавливаются как после дроссельных заслонок оборудования, так и на наружных частях помещения (стенах, около дверных или оконных проемов). Данный измерительно-учетный прибор представляет собой панель с дисплеем (жидкокристаллическим), и специальной ламинирующей, либо сотовой сеткой. Эта деталь способствует распределению всего потока воздуха по датчику равномерно.
Работу анализаторы VOC производят двумя типами: забором небольшого количества воздуха для анализа и постоянным контролем окружающей атмосферы. Первые, в основном используется на предприятиях, где нужен регулярный контроль атмосферы в рабочих помещениях, второй более распространен для крупных административных зданий, помещений с постоянным большим скоплением людей (театров, кинотеатров и магазинов), и частных жилищ.
Виды датчиков:
Все датчики качества воздуха условно делятся на:
- сигнализирующие сенсоры качества воздуха настенного крепления;
- воздушные анализаторы VOC для скрытого монтажа;
- канальные сенсоры качества воздуха;
Industrial Ethernet
Industrial Ethernet (промышленный Ethernet) — вариант Ethernet для применения в промышленности. Сеть с процедурой доступа CSMA/CD. Industrial Ethernet обычно используется для обмена данными между программируемыми контроллерами и системами человеко-машинного интерфейса, реже для обмена данных между контроллерами и, незначительно, для подключения к контроллерам удаленного оборудования (датчиков и исполнительных устройств). Широкому применению Ethernet в последних задачах препятствует суть метода CSMA/CD, делающая невозможным гарантию обмена небольшим количеством информации (единицы байт) с высокой частотой (миллисекундные циклы обмена).
Особенности
Ethernet - это идеальная основа с его 100 МБит/с скоростью передачи данных и возможностью полнодуплекснойпередачи.
Сегодня Ethernet во всем мире является сетью номер 1, занимая более чем 80% рынка, и предлагает важные свойства, которые обеспечивают существенные преимущества:
• Быстрый ввод в эксплуатацию за счёт простого подключения
• Высокая доступность, т. к. существующие сети могут легко расширяться без негативных последствий
• Почти неограниченную коммуникационную мощность за счёт возможности масштабирования производительности с помощью технологии коммутации и высоких скоростей
• Использование в разных областях применения, таких как офис и производство
• Коммуникации в масштабах всего предприятия за счёт применения технологий WAN (глобальной сети), таких как ISDN или Интернет
• Безопасность инвестиций благодаря постоянному совершенствованию совместимого оборудовани
Чтобы Ethernet был пригоден для промышленных приложений, необходимы существенные дополнения к функциональности и исполнению:
• Компоненты сети для применения в суровой промышленной среде
• Быстрый монтаж техники RJ45
• Отказоустойчивость за счёт резервирования
• Расширенная диагностика и концепция сообщений
•Применение сетевых компонентов, ориентированных на будущее (например, коммутаторов).
OSI – модель взаимодействия открытых систем
Модель OSI (Open System Interconnection) схематично описывает и стандартизирует связи между различными устройствами в сетевой архитектуре [2]. Модель OSI определяет семь уровней сетевого взаимодействия систем, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень и каким образом будет обеспечиваться взаимодействие с более высоким уровнем. Прежде чем пользовательские данные из Приложения 1 (рис.2) можно будет послать через Ethernet, эти данные последовательно проходят через весь коммуникационный стек от верхнего до самого нижнего уровня. При этом происходит формирование конечного пакета для передачи (инкапсуляция) — при формировании фрейма (пакета) в соответствии с требованиями текущего уровня, в него внедряется фрейм из более высокого уровня. Таким образом данные, дошедшие ло самого нижнего уровня (физическая среда передачи), передаются во вторую систему, где происходит обратный процесс последовательной передачи полученных данных на верхние уровни до пункта назначения — Приложения 2. Такой процесс подобен отлаженному конвейеру и требует четкого описания логического взаимодействия между уровнями.
Рис.4 Схема уровней
В Ethernet, согласно стандарта IEEE 802.1–3, реализованы уровни 1 и 2 модели OSI. Поддержку третьего, Сетевого уровня, обеспечивает накладываемый на Ethernet протокол IP (Internet Protocol), а транспортные протоколы TCP и UDP соответствуют Уровню 4. Уровни 5–7 реализованы в прикладных протоколах FTP, Telnet, SMTP, SNMP и в рассматриваемых далее специфических протоколах для промышленной автоматизации (Industrial Ethernet). Надо отметить, что протоколы Industrial Ethernet в некоторых приложениях могут замещать или дополнять собой Уровни 3 и 4 (IP и TCP/UDP).
Уровень 1 (Физический) описывает метод последовательной, бит за битом, передачи данных через физическую среду (табл.1). Применительно к стандарту IEEE 802.3, стандартный фрейм Ethernet должен выглядеть следующим образом:
[b]Уровень 2 (Канальный) повышает надежность передачи данных через Физический уровень (рис.3), упаковывая данные в стандартные фреймы с добавлением адресной информации и контрольной суммы (обнаружение ошибок). Доступ к физической среде передачи, согласно IEEE 802.3, осуществляется через механизм CSMA/CD, что приводит к неизбежным коллизиям при одновременном начале передачи несколькими устройствами.[/b]
Рис.5 Схема уровня 2
Канальный уровень позволяет решить эту проблему, обеспечивая распределение прав доступа сетеобразующих устройств. Это реализовано в Ethernet-коммутаторах (Switched Ethernet technology), в которых на основании данных канального уровня все входящие данные автоматически проверяются на целостность и соответствие контрольной сумме (CRC) и при положительном результате перенаправляются только на тот порт, к которому подключен приемник данных.
Уровень 3 (Сетевой) обеспечивает обмен сообщениями между различными сетями, используя в качестве инструмента протокол IP (применительно к Ethernet). Данные, получаемые из Транспортного уровня, инкапсулируются во фрейм Сетевого уровня с заголовками IP и передаются на Канальный уровень для сегментации и дальнейшей передачи. Действующая в настоящее время версия 4 протокола IP (IPv4) использует диапазон адресов до 32 бит, а версия IPv6 расширяет адресное пространство до 128 бит.
Уровень 4 (Транспортный) обеспечивает передачу данных с заданным уровнем надежности. Поддержка этого уровня реализована в протоколах TCP и UDP. TCP (Transmission Control Protocol — протокол управления передачей) представляет собой развитый протокол со средствами установки, подтверждения и завершения соединения, со средствами обнаружения и коррекции ошибок. Высокая надежность передачи данных достигается ценой дополнительных временных задержек и увеличения объема передаваемой информации. UDP (User Datagram Protocol — пользовательский дейтаграммный протокол) создан в противовес TCP и используется в случаях, когда первоочередным фактором становится скорость, а не надежность передачи данных.
Уровни 5 - 7 отвечают за конечную интерпретацию передаваемых пользовательских данных. В качестве примера из мира офисной автоматизации можно привести протоколы FTP и HTTP. Протоколы, относящиеся к категории Industrial Ethernet, так же используют эти уровни, но различными способами, что делает их несовместимыми. Так протоколы Modbus/TCP, EtherNet/IP, CIPsync, JetSync располагаются строго над Уровнем 4 модели OSI, а протоколы ETHERNET Powerlink, PROFInet, SERCOS расширяют и частично замещают еще и Уровни 3 и 4.
Ethernet/IP
EtherNet/IP базируется на протоколах Ethernet TCP и UDP IP и расширяет коммуникационный стек для применения в промышленной автоматизации (рис.4).
Рис.6 Структура Ethernet/IP
Вторая часть названия «IP» означает «Industrial Protocol» (Промышленный протокол). Протокол Ethernet/IP (Industrial Ethernet Protocol) был разработан группой ODVA при активном участии компании Rockwell Automation в конце 2000 года на основе коммуникационного протокола CIP (Common Interface Protocol), который используется так же в сетях ControlNet и DeviceNet. Спецификация EtherNet/IP является общедоступной и распространяется бесплатно. В дополнение к типичным функциям протоколов HTTP, FTP, SMTP и SNMP, EtherNet/IP обеспечивает передачу критичных ко времени доставки данных между управляющим устройством и устройствами ввода-вывода. Надежность передачи некритичных ко времени данных (конфигурации, загрузка/выгрузка программ) обеспечивается стеком TCP, а критичная ко времени доставка циклических данных управления будет осуществлена через стек UDP. Для упрощения настройки сети EtherNet/IP большинство стандартных устройств автоматики имеют в комплекте заранее определенные конфигурационные файлы (EDS).CIPsync является расширением коммуникационного протокола CIP и реализует механизмы синхронизации времени в распределенных системах на основе стандарта IEEE 1588.
Profinet
[size=10]Первая версия PROFINET использовала Ethernet для не критичной ко времени связи между устройствами верхнего уровня и Profibus-DP устройствами полевого уровня. Взаимодействие с Profibus-DP осуществлялось при этом достаточно просто при помощи встроенного в стек PROXY (рис.5).[/size]
Рис.7 Структура Profinet
Вторая версия PROFINET обеспечивает два механизма связи через Ethernet: для передачи некритичных ко времени данных используется TCP/IP, а реальное время обеспечивается на втором канале специальным протоколом. Этот протокол реального времени «перепрыгивает» через Уровни 3 и 4, преобразуя длину передаваемых данных для достижения детерминированности. Кроме этого для оптимизации связи всем посылкам данных в PROFINET присваиваются приоритеты согласно IEEE 802.1p. Для связи в реальном масштабе времени данные должны иметь высший (седьмой) приоритет.
PROFINET V3 (IRT) использует аппаратные средства для создания быстрого канала с еще большей производительностью. Обеспечивается соответствие требованиям IRT (Isochronous Real-Time) стандарта IEEE-1588. PROFINET V3 используется в основном в системах управления перемещением с применением специальных Ethernet/PROFINET V3 коммутаторов.
Ethernet Powerlink
В ETHERNET Powerlink стеки TCP/IP и UDP/IP (Уровни 3 и 4) расширены стеком Powerlink [3]. На основе стеков TCP, UDP и Powerlink осуществляется как асинхронная передача некритичных ко времени данных, так и быстрая, изохронная передача циклических данных (рис.6).
Рис.8 Структура Ethernet Powerlink
Стек Powerlink полностью управляет трафиком данных на сети для обеспечения работы в реальном масштабе времени. Для этого используется технология SCNM (Slot Communication Network Management), которая для каждой станции в сети определяет временной интервал и строгие права для передачи данных. В каждый такой временной интервал только одна станция имеет полный доступ к сети, что позволяет избавиться от коллизий и обеспечить детерминированность в работе. В дополнение к этим индивидуальным интервалам времени для изохронной передачи данных, SCNM обеспечивает общие интервалы времени для асинхронной передачи данных.
В сотрудничестве с группой CiA (CAN in Automation) разработано расширение Powerlink v. 2 с использованием профилей устройств CANopen. Powerlink v. 3 включает механизмы синхронизации времени, основанные на стандарте IEEE 1588.
Modbus/TCP – IDA
Недавно образованная группа Modbus-IDA предлагает архитектуру IDA для распределенных систем управления, используя Modbus в качестве структуры сообщений. Modbus-TCP это симбиоз стандартного протокола Modbus и протокола Ethernet-TCP/IP как средства передачи данных. В результате получился простой, структурированный, открытый протокол передачи для сетей Master-Slave. Все три протокола из семейства Modbus (Modbus RTU, Modbus Plus и Modbus-TCP) используют один прикладной протокол, что позволяет обеспечить их совместимость на уровне обработки пользовательских данных.
IDA это не только протоколы на основе Modbus, это целая архитектура, объединяющая методы построения различных систем автоматики с распределенным интеллектом и описывающая как структуру системы управления в целом, так и интерфейсы устройств и программного обеспечения в частности. Это обеспечивает вертикальную и горизонтальную интеграцию всех уровней автоматизации с широким использованием web-технологий. Передача данных в реальном времени обеспечивается использованием стека IDA, являющегося надстройкой над TCP/UDP и основанного на протоколе Modbus. Передача некритичных ко времени данных и поддержка web-технологий происходит через стек TCP/IP. Предусмотрена возможность удаленного управления устройствами и системами (диагностика, параметризация, загрузка программ и т. п.) при помощи стандартных протоколов HTTP, FTP и SNMP.
EtherCAT
EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) — концепция автоматизации на основе Ethernet, разработанная немецкой компанией Beckhoff. Главным отличием этой технологии является обработка фреймов Ethernet «на лету»: каждый модуль в сети одновременно с получением адресуемых ему данных транслирует фрейм следующему модулю. При передаче выходные данные аналогичным образом вставляются в ретранслируемый фрейм. Таким образом каждый модуль в сети дает задержку всего в несколько наносекунд, обеспечивая системе в целом поддержку реального времени. Некритичные ко времени данные передаются во временных промежутках между передачами данных в реальном времени.
В EtherCAT реализованы механизмы синхронизации на основе стандарта IEEE 1588. Малое время задержки при передаче данных позволяет применять EtherCAT в системах управления перемещением.
Sercos – III
SERCOS (SErial Real-Time COmmunication System) — это цифровой интерфейс, оптимизированный для связи между контроллером и ЧРП (преобразователями частоты) и использующий оптоволоконное кольцо. Разработан в первоначальном виде группой компаний еще в конце 80-х годов прошлого века. Работа в реальном времени достигается при помощи механизма TDMA (Time Division Multiplex Access) — Мультиплексный Доступ с Временным Уплотнением. SERCOS-III является последней версией этого интерфейса и базируется на Ethernet.
Foundation Fieldbus HSE
При разработке стандарта Foundation Fieldbus пытались полностью опираться на модель OSI, но, в конце концов, из соображений качества функционирования модель была изменена: Уровень 2 был заменен на уровень Согласования данных собственной разработки, Уровни 3–6 были исключены и разработан восьмой уровень, названный Пользовательским. Пользовательский уровень включает функциональные блоки, которые являются стандартизированными пакетами функций управления (например, блок аналогового входного сигнала, ПИД-регулирования и т. п.). Данные функциональные блоки должны отвечать требованиям широкой гаммы разнообразного оборудования различных производителей, а не конкретному типу устройств. Для передачи своих уникальных свойств и данных в систему, подключаемые устройства используют программное «описание устройства» (Device Description — DD). Это обеспечивает простоту добавления новых устройств в систему по принципу «plug-and-play».
Второй отличительной чертой технологии Foundation Fieldbus является обеспечение одноранговой связи между полевыми устройствами. При одноранговой связи каждое устройство, подключенное к шине, может обмениваться информацией с другими устройствами на этой шине напрямую (то есть без необходимости передачи сигналов через систему управления). В 2000 году был разработан вариант Foundation Fieldbus HSE ((High-Speed Ethernet). Основные особенности: базируется на Ethernet, скорость передачи данных 100 Мбод, поддержка реального времени, совместимость со всем коммерческим оборудованием Ethernet, использование протоколов Internet (FTP, HTTP, SMPT, SNMP и UDP), возможность связи с сетью FF Н1 без обращения к главной системе.
Заключение
В современном производстве ИМС никак не обойтись без высокотехнологичного оборудования и современного САПРа. А чтобы связать эти важнейшие компоненты и добавить к ним оператора необходимо спроектировать и реализовать сеть в неординарных условиях. В данном отчете представлены типы сетей которые может выбрать проектировщик для создания своего творения. Для разработок качественных ИМС лучше всего подходит сеть Ethernet. Для приспособления сетевых технологий к данному рынку производители разработали сетевые комплекты, состоящие из дешевых сетевых адаптеров, недорогого концентратора и программного обеспечения простой конфигурации. Сетевые адаптеры, установленные в каждом производственном устройстве, уже удовлетворяют требованиям чистоты, а основной сервер можно установить в абсолютно другом помещении.
Список литературы
1. http://www.valinfo.ru/forum/index.php?showtopic=3397[/url] – список полезных ссылок
2. http://www.industrialnets.ru/useful/articles/industrial-ethernet/ - разновидности сетей Ethernet
3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Industrial_Ethernet - общие сведения о Industrial Ethernet
4. http://www.zelenograd.ru/news/2213/ - статья о открытии производства
5. http://www.zelenograd.ru/news/5305/ - технологический процесс |
