Анализ и управление сетями
Группы задач управления:
1. управление конфигурацией сети и именованием
- на этом этапе решения этой задачи задаются сетевые адреса, идентификаторы рабочей станции
- карта сети может быть построена автоматически с помощью зондирующих пакетов или вручную. Обычно применяются оба этих способа.
2. обработка ошибок
- выявление и устранение ошибок сети
- в автоматическом режиме работу выполняет человек, а система занимается диагностикой и выдачей сообщений
3. анализ производительности и надежности
-накопление и обработка статистической информации о функционировании сети
4. управление безопасностью
-контроль доступа к ресурсам сети
-разграничение прав доступа
-системы идентификации пользователей
5. учет работы сети
- регистрация времени работы оборудования
- расчет платы за пользование сетью
Системы управления системами
Задачи
- учет используемых аппаратных и программных средств автоматически собирается информация о компьютерах в сети и выдает администратору сообщения о необходимости произвести то или иное действие, например обновить драйвера
- распределение и установка ПО – централизованная установка ПО на все компьютеры сети или на выделенную группу
- удаленный анализ производительности и возникающих проблем мониторинга важнейших параметров производительности отдельных узлов сети и возможность администратора удаленно управлять этими узлами
- примеры пакетов: microsoft system management server
|
- агент – посредник между ресурсами и управляющей программой
- чтобы один менеджер мог управлять несколькими однотипными ресурсами, в модель включают параметры, одинаковые для всех ресурсов данного типа
Пример: маршрутизатор – модель маршрутизатора содержит сведения о количестве портов, типах трафика, количестве пакетов, прошедших через порт, и не содержит данных о производителе оборудования.
- агент фильтрует информацию и передает ее менеджеру, который принимает решения
- менеджер использует модель для того, чтобы узнать, какую информацию он может получить от агента
- агент общается с ресурсом и заполняет данными, после чего передает их менеджеру, модель агента называется MIB (management information base)
- агент, как правило, встраивается в управляемое оборудование, а менеджер работает на определенном компьютере, попутно являясь интерфейсом управления
- один менеджер обслуживает среду нескольких агентов
Промышленные сети
-единого стандарта для промышленных сетей не существует
-существует несколько десятков отдельных технических промышленных сетей
-EN50170 –европейский стандарт пытается объединить ПС, в настоящий момент ему соответствует Profibus FIP P-net
- существует специализированность ПС: сети датчиков, сети контроллеров, сети операторов стаций
- совместимость различных технологий ПС затруднена, а зачастую просто невозможно
- главной задачей часто оказывается надежность сети
- ПС должны выполнять ряд специализированных функций (диагностика узлов, реализация реального времени)
- количество узлов может превышать десятки тысяч
Структура АСУТП
|
Основные технологии промышленных сетей
-AS интерфейс (Actuater Sensor Interface) относится к сетям датчиков
- Siemens Alien Bradley, IFM –фирмы поддерживающие стандарт
-задача: связь в единственную сеть все устройства нижнего уровня для обеспечения получения информации системой контроля
-Одновременно осуществляет 2 задачи питания датчиков и сбор информации
-на физическом уровне используется двухпроводниковый кабель с трапецевидным сечением
-цикл опроса 31 узел за 5 мс
-поддерживает след топологии – шина, звезда, кольцо
- HART(High Adressable Remote Transducer) основная технология для создания сетей датчиков
- Rosemout (Emerson) разработан в 80-х годах
-в наст момент подчиняется почти всеми производителями и широко применяется по всему миру
-работает по принципу мастер слейв
-имеет возможность одновременно работать как с датчиками HART , так и со стандартными датчиками 4-20 мА
-работает или в асинхронном режиме (мастер посылает запрос, слейв получает в течение 50 мс) или синхронно в режиме непрерывной передачи 250-300 мс.
-основной недостаток сложность применения во взрывоопасных зонах
-Foundation fieldbus американский стандарт для построения сетей датчиков во взрывоопасных зонах
-поддерживается ISP и FIP
-имеет скорость до 31,25 кбит/с для взрывоопасных зон
-1 мбит/с для обычных зон
-CAN (Control Area Network)для больших сетей датчиков
-разработан фирмой Bosch для автомобилей
- имеет единый центр обработки данных
-высокая степень обнаружения неисправностей и недостоверной информации
-до конца не доработан
-существует вариации SDS (Honeywell) Device Net (alien bladley)
-LON сеть датчиков для автоматизации знаний и систем обеспечения
-разработан фирмой Echelon
-основана на спец кристалле Neuron (Toshiba Motorola)
-Кристалл содержит 3 микропроцессора один из которых Media Access Control реализует доступ к среде передачи данных (1-2 уровни OSI) Второй NET реализует функции 3-6 уровня, третий APP 7-го
-использует витую пару радиоканала, оптику
-до 32000 узлов
-MODBUS сеть контроллеров
-технология мастер слейв
-контроллеры соединяются, использую технологию главный-подчиненный, при которой только одно устройство (главный) может инициировать передачу (сделать запрос). Др устройства (подчиненные) передают запрашиваемые главным устройством данные, или производят запрос действия. Типичное главное устройство вкл в себя ведущий (HOST) процессор и панели программ. Типичное подчиненное устройство – программный контроллер.
- В сетях Modbus может быть использован один из 2 способов передачи: ASCII или RTU
- При использовании ASCII –режима каждый байт сообщения передается как 2 ASCII символа. Главное преимущество может быть до 1 с без возникновения ошибок при передаче.
-Profibus технология в различных вариациях закрывает все три основные ниши промышленных сетей
-profibus PA сеть датчиков с возможностью работы во взрывоопасных зонах, разрабатывается и применяется в основном фирмой Siemens
- profibus DP сеть контроллеров, открытая технология поддерживается большинством производителей, основной конкурент Modbus
-profibus FMS сеть верхнего уровня в наст момент почти не используется
-Industrial Ethernet сеть верхнего уровня
-отличается от обычного Ethernet только конструкционным исполнением оборудования
- в последнее время стала использоваться и как сеть контроллеров
-существуют модификации Ethernet Real Time сеть поддерживающая реальное время и гарантированную доставку данных
HART
Интеллектуальным называется датчик, внутри которого находится микропроцессор, который может выполнять след функции:
1) диагностика состояния датчика
2) настройка параметров датчика
3) передача измерений в управляющей системе
|
-цифровая связь используется для настройки и управления первичными устройствами; оказалось возможным с помощью нее считывать измеряемый параметр. Без всяких изменений эти приборы используются.
- использование цифровой связи для считывания измеряемого параметра позволяет одному прибору обрабатывать более одного измерения. Например, расходомер позволяет в одном сообщении считывать весовой расход. Температуру и плотность жидкости процесса, а также суммарный весовой расход
- цифровой сигнал повышает точность измерения за счет отсутствия ЦАП и аналого-цифрового преобразователя (АЦП), но повышает время измерения за счет задержек в сети
- технология HART в каждом конкретном случае позволяет использовать как цифровой, так и аналоговый способ передачи данных
- основная топология построения HART является топология моноканал (моноканалу можно подключить до 15 датчиков (устройств))
|
- в режиме моноканала выход датчика устанавливается равным 4 мА для обеспечения прибора питанием. Первичные устройства подсоединяют параллельно
- HART-протокол использует стандарт BELL 202 кодировки FSK для обмена данными на скорости 1200 Бод; сигнал накладывается на аналоговый измерительный сигнал 4-20 мА, на нижнем уровне
|
- поскольку среднее значение частотного сигнала равно 0, цифровая связь не влияет на токовый сигнал
|
- двоичные числа передаются на скорости обмена данными 1200 Бод
-типичная схема подключения датчика блок источника питания (PSU), передатчик (Tx) и сопротивление нагрузки (LR) может быть соединено в любом порядке, и заземление может быть осуществлено в любой точке схемы
|
- ручной коммуникатор или коммуникационные схемы главного устройства не должны быть подсоединены непосредственно через источник питания
- мастер устройства подключается в т А и Б, Б и С. Система требует обязательного заземления, причем сигнальный контур и экран должны быть заземлены в одной точке
- соединение экрана кабеля и корпуса прибора допускается только при изолировании корпуса от земли. Как правило общая т заземления находится на мастер устройстве.