امروز: پنجشنبه 4 بهمن 1397
دسته بندی محصولات
بخش همکاران
لینک دوستان
بلوک کد اختصاصی

تحقیق اتوماسیون صنعتی و شبكه های ارتباطی

تحقیق اتوماسیون صنعتی و شبكه های ارتباطی دسته: کامپیوتر و IT
بازدید: 1 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 304 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 21

پیشرفت فن آوری اینترنت و شبكه های ارتباطی در دهه های اخیر ایجاب می نماید تا به لزوم بكارگیری شبكه های ارتباطی در صنعت و در این راستا شبكه ای كردن دستگاهها و سنسورهای صنعتی بپردازیم

قیمت فایل فقط 5,500 تومان

خرید

اتوماسیون صنعتی و شبكه های ارتباطی 2

خلاصه 2

فصل 1 – شبكه های صنعتی 3

مقدمه 3

هزینه COST 10

2-2 ملزومات ارتباطی سیستم های اتوماسیون صنعتی 12

ارتباطات سطح Cell 13

2-3 فرایند طراحی شبكه ارتباطی 13

امكان سنجی Feasibility Study 14

تجزیه و تحلیل Analysis 14

طراحی Design 15

اجرا Implementation 15

نگهداری و به روز رسانی Maintenance and Upgrade 16

فصل 2 - شبكه های صنعتی 17

2-1-2 چرا یك سنسور را شبكه ای می كنیم؟ 17

2-1-3 چه كسی از شبكه های سنسوری استفاده می كند؟ 20

(1) 2-1-5 Ethernet 20

با Ethernet صنعتی چه كاری می توان داشت؟ 26

Fieldbus ها همراه Ethernet 27

2-1-8 شبكه كنترل كننده محلی CAN)( 28

2-1-9 Profibus 29

2-1-10 Field bus 29

2-1-11 آیا فن آوری شبكه جدید است؟ 31

شبكه های صنعتی 31

2-2-2 لایه های اطلاعاتی 32

لایه 7 – لایه كاربرد Application 33

2-2-5 جداسازی سطح ولتاژ 38

2-2-6 معانی Slave , Master 38

پیچیدگی Master , Slave 39

2-2-7 ابزارهای پیكربندی چه كاری انجام می دهند؟ 41

2-3-6 استفاده از Chip های مجتمع 46

اصطلاحات 46

اتوماسیون صنعتی و شبكه های ارتباطی

خلاصه

پیشرفت فن آوری اینترنت و شبكه های ارتباطی در دهه های اخیر ایجاب می نماید تا به لزوم بكارگیری شبكه های ارتباطی در صنعت و در این راستا شبكه ای كردن دستگاهها و سنسورهای صنعتی بپردازیم.

در این مقاله نگاهی اجمالی به اتوماسیون صنعتی و نقش شبكه های ارتباطی در توسعه صنعت داریم . در ابتدا با بیان تاریخچه اتوماسیون صنعتی , به ذكر اطلاعات پایه اعم از سطوح سلسله مراتبی اتوماسیون صنعتی و پروتكل MAP ( پروتكل اتوماسیون صنعتی) می پردازیم.

در ادامه ملزومات اساسی طراحی و ارتباطات قسمتهای مختلف یك شبكه صنعتی شرح داده می شود و با اشاره به توسعه شبكه های ارتباطی به نقش ارزنده اتصال دستگاهها و سنسورها در دنیای صنعت می پردازد .

انواع شبكه های صنعتی با ذكر محاسن و معایب هر یك بررسی شده و نشان می دهد كه چگونه می توانیم شبكه های سرعت بالا مانند Ethernet را با شبكه های سطح پایین تر (‌مانند : Fieldbus) جهت افزایش كارایی تركیب نمود و همچنین اهمیت استفاده از پردازنده ها و رابطهای كامپیوتری در مدیریت هرچه بیشتر اطلاعات تبادلی و chip های از قبل برنامه ریزی شده (‌Asic) شرح داده می شود. در پایان با بیان پیشنهادهایی جهت طراحی یك شبكه ارتباطی در صنعت به كار خود خاتمه می دهد.

فصل 1 – شبكه های صنعتی

مقدمه

هنگامیكه در دهه شصت تكنولوژی های اتوماسیون دیجیتال در دسترس قرار گرفت از آنها جهت بهبود و توسعه سیستمهای اتوماسیون صنعتی استفاده شد . مفاهیمی مانند : صنایع خودكار[1](CIM) و سیستمهای كنترلی خودكار توزیعی [2](DCCS), در زمینه اتوماسیون صنعتی معرفی گردید و كاربرد شبكه های ارتباطی تقریبا“‌ رشد قابل توجهی نمود.

كاربرد سیستمهای اتوماسیون صنعتی گسترش پیدا كرد بطوری كه تعدادی از مدلهای دیجیتالی آن برای شبكه های ارتباطی جهت جمع آوری اطلاعات و عملیات كنترلی سطح پائین (سطح دستگاهای عمل كننده) با هم در ارتباط بودند.

در یك سیستم مدرن اتوماسیون صنعتی ,‌ ارتباط داده ها بین هر یك از دستگاههای اتوماسیون نقش مهمی ایفا می كند , هدف از استانداردهای بین اللملی برقراری ارتباط بین همه دستگاههای مختلف اتوماسیون است. از این رو كوششهائی جهت استانداردسازی بین المللی در زمینه شبكه ها صورت گرفت كه دستاورد مهم آن پروتكل اتوماسیون صنعتی (MAP) در راستای سازگاری سیستم های ارتباطی بود. پروتكل MAP جهت غلبه بر مشكلات ارتباطی بین دستگاههای مختلف اتوماسیون گسترش پیدا كرد و بعنوان یك استاندارد صنعتی جهت ارتباطات داده ای در كارخانه ها پذیرفته شد .

عملكرد و قابلیت اطمینان یك سیستم اتوماسیون صنعتی در حقیقت به شبكه ارتباطی آن بستگی دارد .

در یك شبكه ارتباطی اتوماسیون صنعتی ,‌ بهبود عملكرد شبكه وقابلیت اطمینان آن و استاندارد بودن ارتباطات با توجه به اندازه سیستم و افزایش حجم اطلاعات تعیین می گردد.

یك شبكه ارتباطی جهت یك سیستم اتوماسیون صنعتی باید دارای شرایط زیر باشد :

1 - قابل استفاده بودن شبكه 2 - ‌ توان عملیاتی مناسب شبكه 3- ‌میانگین تاخیر انتقال اطلاعات قابل قبول.

به علاوه عوامل موثر بر عملكرد صحیح یك سیستم اتوماسیون صنعتی می تواند شامل موارد زیر باشد:

1 - ارزیابی كارایی یك شبكه ارتباطی توسط یكی از روشهای شبیه سازی یا تحلیلی.

2 - مطالعه كارایی شبكه در یك محیط نویزی .( نویز حاصل از روبوتهای جوشكاری و موتورهای بزرگ و غیره )

3 – تنظیم صحیح پارامترهای ارتباطی شبكه . در یك سیستم اتوماسیون صنعتی شبكه ارتباطی یك جز مهم می باشد. زیرا عهده دار تبادل اطلاعات است. بنابراین جهت دست یافتن به مقادیر صحیح بایستی اتصالات ارتباطی بین ایستگاههای مختلف شبكه ارتباطی بدرستی صورت گرفته باشد.

1 – 2 سطوح سلسله مراتبی سیستم های اتوماسیون صنعتی

سیستم های اتوماسیون صنعتی می توانند خیلی مجتمع و پیچیده باشند ولی عموما“ به سطوح سلسله مراتبی ساختار بندی می شوند. هر سطح شرایط متفاوتی در شبكه ارتباطی دارد . در مثال فوق یك ساختار سلسله مراتبی از یك سیستم اتوماسیون صنعتی نشان داده شده است.

سطح Element

سطح فیزیكی اتوماسیون شامل دستگاها و سنسورهای عمل كننده است كه پردازش های فنی را انجام می دهند.

سطح فیلد Field Level

پایین ترین سطح اتوماسیون سطح Field است كه شامل دستگاههای كنترلی مانند [3]PLC و[4] CNC است. دستگاههای فیلد اصلی معمولا ‌“ طبقه بندی شده اند ,‌كار دستگاهها در سطح فیلد انتقال اطلاعات بین پروسه تولید محصول و پردازش های فنی است .اطلاعات ممكن است باینری یا آنالوگ باشد .

جهت ارتباط سطح فیلد معمولا“ از كابلهای چند رشته ای موازی و رابطهای سریال استفاده می شود . استانداردهای ارتباطی سریال مانند:RS232C , RS422 و RS485 و نوعهای عمومی دیگر با استاندارد ارتباطی موازی IEEE488 با هم استفاده می شود.

روشهای ارتباطی [5]نقطه به نقطه در شبكه ارتباطی از لحاظ قیمت كابل كشی و كیفیت ارتباط مقرون به صرفه بودند. امروزه Field Bus (یك نوع شبكه صنعتی) اغلب برای انتقال اطلاعات در سطح فیلد بكار می رود .از آنجاییكه در یك فرایند اتوماسیونی زمانبندی درخواستها باید بطور دقیق اجرا شود, برنامه های كنترل كننده های این سطح عملیات انتقال چرخشی نیاز دارند كه اطلاعات را در فواصل زمانی مشخص انتقال دهند و اطلاعات تعیین شده را برای كم كردن زمان انتقال به قسمتهای كوچكتر تقسیم كنند.

سطح Cell(Cell Level)

در سطح Cell جریان داده ها اساسا“ شامل : بارگزاری برنامه ها ‚ مقادیر و اطلاعات است كه در طول فرایند تولید انجام می شود.

جهت دستیابی به درخواستهای ارتباطی در این لایه از ‌شبكه های سرعت بالا استفاده می شود. بعد از تعریف اصطلاحات CIM و Dccs بسیاری از شركتها قابلیتهای شبكه هایشان را جهت سطحCell سیستم اتوماسیون افزایش دادند

Ethernet[6] همراه با [7]TCP/IP بعنوان یك استاندارد واقعی برای این سطح مورد قبول واقع شد هرچند نتوانست یك ارتباط وابسته به زمان ( Real-Time ) را فراهم كند.

سطح Area (Area Level)

در سطح Area , Cell ها گروه بندی شده و توسط یك برنامه عملا“ شبیه سازی و مدیریت می شوند . توسط لایه Area , عملكرد كنترل كننده ها بررسی شده و فرایند و اعمال كنترل كننده ای مانند : تنظیمات تولید ‚ خاموش و روشن كردن ماشین و فعالیتهای ضروری تولید می شود.

سطح Plant (Plant Level)

بالاترین سطح یك سیستم اتوماسیون صنعتی است كه كنترل كننده آن اطلاعات مدیریتی سطح Area را جمع آوری و كل سیستم اتوماسیون را مدیریت می كند.

1 – 3 وسیله انتقال

معیار اصلی در انتخاب یك شبكه ارتباطی ,‌ سیستم كابل بندی فیزیكی یا وسیله انتقال است. كه اغلب كابلهای كواكسیال یا Twisted می باشد. فن آوری های فیبر نوری و بی سیم هم به تازگی استفاده می شوند.

كابل كواكسیال جهت انتقال سریع داده در مسافتهای چندین كیلومتری استفاده می شود كه عموما ‌“ در دسترس بوده و قیمت نسبتا“ پائینی دارد و به آسانی نصب و نگهداری می شود برای همین در شبكه های ارتباطی صنعتی زیاد استفاده می شود.

كابل Twisted Pair ( زوج به هم تابیده) جهت انتقال اطلاعات با سرعت چندین مگابایت در ثانیه برروی مسافتهای 1 كیلومتر یا بیشتر استفاده می شود اما همین كه سرعت افزایش می یابد حداكثر طول كابل كاهش می یابد. این كابل سالهاست كه در شبكه های ارتباطی صنعتی استفاده می شود و از كابل كواكسیال ارزانتر است اما ظرفیت انتقال بالا ئی ندارد و نسبت به امواج الكترومغناطیسی آسیب پذیر است.

كابل فیبر نوری مقاوم در برابر امواج الكترومغناطیسی بوده و دارای ظرفیت انتقال داده بالایی در حد گیگا بایت است. هرچند كه تجهیزات آن گران و بكاربردن آن برای ارتباطات چند منظوره مشكل ترمی باشد ولی باعث انعطاف پذیری بیشتر می شود. استفاده از Wireless نیز در بسیاری از كارهای موقتی و موبایلی بهترین راه حل است كه زیاد استفاده می شود.

1 -4 روشهای انتقال

انتقال اطلاعات می تواند بصورت دیجیتال یا آنالوگ باشد , مقادیر داده ای آنالوگ دائما ‌“ تغییر می كند ولی در ارتباط دیجیتال مقادیر داده فقط می تواند شامل 0 یا 1 باشد.

فرستنده اطلاعات می تواند خود را همزمان یا غیر همزمان نماید كه بستگی به مسیر ارسال اطلاعات دارد. در روش انتقال همزمان كاراكترها با استفاده از كدهای Start , Stop ارسال می شوند و هر كاراكتر می تواند مستقلا ‌“ و با سرعت یكنواخت ارسال شود.

روش ارسال همزمان روش كارآمدتری می باشد زیرا اطلاعات در بلوكهایی از كاراكترها ارسال می شود و مسیر صحیح و زمان رسیدن هر بیت قابل پیش بینی است زیرا زمان ارسال و دریافت با هم همزمان (‌هماهنگ) هستند. روشهای ارسال در شبكه های ارتباط صنعتی شامل Base Band و Broadband و CarrierBand می باشد در روش Base Band ارسال توسط مجموعه ای از سیگنالها صورت می گیرد بدون تبدیل شدن به فركانس ولی در Broadband داده ها بصورت رنجی از فركانسها كه در یك كانال تقسیم می شوند ارسال می شوند. در روش Carrie Band فقط از یك فركانس جهت ارسال و دریافت اطلاعات استفاده می شود.

1-5 پروتكل MAP

شبكه های ارتباطی جهت اتوماسیون صنعتی توسعه یافتند .تا قبل از آن اغلب شركتها از شبكه های ارتباطی خصوصی خودشان جهت انجام كارها استفاده می كردند, ولی زمانی كه اتوماسیون صنعتی برای اولین بار آمده بود پایه ای برای سایر محصولات سیستم های كنترلی شد .بطوریكه سیستم های اتوماسیون گسترده شده و از محصولات مختلف با یكدیگر متصل شدند. اما مشكل بزرگی كه بر سر راه اتوماسیون صنعتی قرار داشت این بود كه آنها دریافتند در یك شبكه, اتصال تجهیزات از نوعهای مختلف به یكدیگر خیلی گران و مشكل است .

بعنوان نمونه در اواخر دهه 1970 شركت ژنرال موتور متوجه شد كه بیشتر از نیمی از بودجه اتوماسیون صرف بكارگیری رابطهای سفارشی بین دستگاههای مختلف اتوماسیون شده است به علاوه اغلب دستگاههای مورد استفاده در آن زمان قادر به برقراری ارتباط شبكه ای با محیط بیرونی خود نبودند, وضعیت مشابهی نیز در شركت Boeing موقعی كه آنها در نظر گرفتند چندین مركز اطلاعاتی مختلف را بهم متصل كنند بوجود آمد. كامپیوترهای مختلفی از بیش از 85 محصول متفاوت با هم در ارتباط بودند . این دو تجربه یك تصویر روشن از جهان ارتباطی در یك نمونه صنعتی بود و شركتهای GM و Boeing را وادار به یافتن راه حل كرد تا اینكه در پروژه پروتكل اتوماسیون صنعتی (MAP) نتیجه داد.

اولین نسخه MAP فقط یك محصول با ویژگیهای خاص بود كه در پائیز 1982 پذیرفته شد. زیربنا گروه استفاده كنندگان MAP در سال 1984 نقطه عطفی در تاریخ MAP برجای گذاشت برای اینكه با پشتیبانی عظیم صنعتی جهت استاندارد كردن مواجه شد.

در سال 1984 نمایشی ساخته شد كه امكان استفاده از شبكه MAP را در نسخه اول آن (MAP 1.0) نشان داد. در سال 1985 نسخه جدید آن (MAP 2.0) منتشر شد‚‌ این نسخه جدید مدل مرجع OSI را برای سطوح پائین تر خود پذیرفت.

نسخه اول MAP كه كاربردهای تجاری داشت MAP 2.1 بود. این مدل پروتوكل هایی را كه در نسخه قبلی وجود نداشت در خود جای داد و در سال 1985 در نمایشگاه Auto fact به نمایش گذاشته شد. تا قبل از بوجود آمدن نسخه 2.1 ویژگی خاص MAP تنها این بود كه شبكه های ارتباطی را به وسایل اتوماسیون در سطح بالاتر در ساختار سلسله مراتبی سیستم ها ی اتوماسیون مرتبط می ساخت. هدف از MAP 2.2 فراهم كردن روشهایی برای ایجاد شبكه های ارتباطی با كارایی بالا در سیستم های اتوماسیون بود. نسخه 3.0 آن در سال 1988 در نمایشگاه ENE در Baltimore به نمایش گذاشته شد كه اولین نسخه ثابت بود, بحث بر سر موضوع MAP بر پایه همین نسخه خواهد بود.

نقشه پروتكل Full-Map نشان داده شده در شكل 2.3 شامل یك 7 لایه ای كامل [8]OSI است. Full Map قابلیت انعطاف زیادی برای ایستگاههای ارتباطی دارد

[1] CIM (ManufacturingComputer Integrated ) – صنعت مجتمع خودكار

[2] DCCS ( Distribute Computer Control System) - سیستم كنترلی خودكار توزیعی

[3] PLC ( Programmable Logic Controller) - كنترل كننده منطقی قابل برنامه ریزی

[4] CNC (Computer Numeric Control) – ماشینی كه بطور خودكار توسط كامپیوتر اجرا می شود.

[5] Peer to Peer – مدل شبكه ای كه در آن هر ایستگاه به ایستگاه بعدی متصل است و هر ایستگاه خود مستقلا“ می تواند در نقش یك كنترل كننده ظاهر شود

[6] Ethernet – شبكه توپولژی ستاره ای كه داده ها باسرعت بالا (مگا بایت) ارسال می شوند

[7] TCP/IP – پرو توكل كنترلی انتقال/پروتكل اینترنت در TCP داده بصورت بسته در می آید و خطاهای آنها بررسی می شود

[8] OSI - یك مدل استاندارد معماری لایه ای است كه توسط سازمان ISO برای ارتباطات كامپیوتر به كامپیوتر ارائه شد. كه در آن عملیات تبادل اطلاعات در شبكه های ارتباطی بصورت 7 لایه بیان می شود.



شامل ورد 46صفحه ای

قیمت فایل فقط 5,500 تومان

خرید

برچسب ها : اتوماسیون شبكه های صنعتی COSTCELL

نظرات کاربران در مورد این کالا
تا کنون هیچ نظری درباره این کالا ثبت نگردیده است.
ارسال نظر