Принципы построения промышленной сети

Промышленная сеть для поддержки АСУ

В современных системах автоматического и автоматизированного управления промышленная связь играет исключительно важную роль. Она обеспечивает взаимодействие управляющих систем между собой, а также соединяет их с информационными системами более высокого уровня.

Принципы построения промышленной сети

Существует два основных принципа построения структуры промышленной сети для АСУ ТП.

Первый принцип – централизованная структура, в которой центром системы является мощное вычислительное устройство, от которого «звездой» подключаются оконечные устройства управления и исполнительные механизмы. Данный принцип построения является наиболее удобным в смысле администрирования, поскольку есть единая точка контроля над всей системой. Однако такая структура ненадежна: выход из строя «центра звезды» вызывает простой всей сети. Эту проблему можно решить за счет создания «дублирующего центра», но такой вариант приводит к значительному удорожанию сети в целом. Еще один минус – отсутствие возможности расширения функционала системы. При необходимости добавления большого количества исполнительных механизмов приходится менять центральное устройство, что само по себе нерационально и убыточно.

Второй принцип – распределенная структура, состоящая из множества узлов, между которыми осуществляется обмен данными по цифровым каналам промышленной сети. Такой вариант построения является, конечно, более дорогим с точки зрения затрат на администрирование, зато более надежным. При выходе из строя одного из узлов система продолжает функционировать. Распределенная структура более гибкая и позволяет наращивать систему без существенного изменения действующей ее части. Кроме того, она дает возможность расположить узлы, в качестве которых выступают контроллеры и интеллектуальные устройства ввода-вывода, максимально близко к оконечным устройствам (датчикам и исполнительным механизмам), за счет чего сокращается длина сигнальных кабелей. Это позволяет не только экономить на сигнальных кабельных линиях, но и избежать необходимости строить дополнительные громоздкие конструкции для прокладки кабеля.

Для передачи данных в промышленной сети существует множество протоколов и интерфейсов, например Modbus, Ethernet, CAN, LON, PROFIBUS и др. Протоколы разработаны с учетом особенностей производства и технических систем, обеспечивают надежные соединения и высокую точность управления. Оборудование, для которого они предназначены, должно устойчиво работать при высоких температурах или влажности, в условиях сильной вибрации или химически активной среды. Наряду с надежностью работы все более важными требованиями в системах АСУ ТП становятся функциональные возможности, простота инсталляции и обслуживания, соответствие общепринятым стандартам.

Наиболее широкое распространение для передачи данных в промышленной сети имеет сегодня протокол Ethernet. Производители оборудования для управления производственными процессами уже давно используют технологии Ethernet, Internet и Web. Ethernet позволяет объединить разные виды оборудования, включить производственное оборудование и управляющие ими компьютеры в единую среду, а технология данного протокола служит основой для создания единой информационной инфраструктуры промышленных предприятий, обеспечивающей совместную работу программных и аппаратных средств систем АСУ ТП. Немаловажно и то, что оборудование Ethernet относительно недорого и доступно, а протоколы TCP/IP – весьма привлекательное решение по сравнению с запутанными и многочисленными стандартами дорогих и сложных промышленных сетей.

В последнее время все больше говорят об архитектуре Ethernet промышленного применения – Industrial Ethernet, поддерживаемой многими ведущими производителями оборудования автоматизации. Будучи универсальным средством организации коммуникационных интерфейсов в системах автоматизации, Industrial Ethernet предлагает широкие возможности реализации различных топологий с разнообразными подключаемыми устройствами при невысокой стоимости в расчете на устройство и хорошо интегрируется с технологией Internet.