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.