دانلود تحقیق کامل درمورد اتوماسيون صنعتي و شبكه هاي ارتباطي لينک پرداخت و دانلود *پايين مطلب* فرمت فايل:Word (قابل ويرايش و آماده پرينت) تعداد صفحه: 74 اتوماسيون صنعتي و شبكه هاي ارتباطي خلاصه پيشرفت فن آوري اينترنت و شبكه هاي ارتباطي در دهه هاي اخير ايجاب مي نمايد تا به لزوم بكارگيري شبكه هاي ارتباطي در صنعت و در اين راستا شبكه اي كردن دستگاهها و سنسورهاي صنعتي بپردازيم. در اين مقاله نگاهي اجمالي به اتوماسيون صنعتي و نقش شبكه هاي ارتباطي در توسعه صنعت داريم . در ابتدا با بيان تاريخچه اتوماسيون صنعتي , به ذكر اطلاعات پايه اعم از سطوح سلسله مراتبي اتوماسيون صنعتي و پروتكل MAP ( پروتكل اتوماسيون صنعتي) مي پردازيم. در ادامه ملزومات اساسي طراحي و ارتباطات قسمتهاي مختلف يك شبكه صنعتي شرح داده مي شود و با اشاره به توسعه شبكه هاي ارتباطي به نقش ارزنده اتصال دستگاهها و سنسورها در دنياي صنعت مي پردازد . انواع شبكه هاي صنعتي با ذكر محاسن و معايب هر يك بررسي شده و نشان مي دهد كه چگونه مي توانيم شبكه هاي سرعت بالا مانند Ethernet را با شبكه هاي سطح پايين تر ( مانند : Fieldbus) جهت افزايش كارايي تركيب نمود و همچنين اهميت استفاده از پردازنده ها و رابطهاي كامپيوتري در مديريت هرچه بيشتر اطلاعات تبادلي و chip هاي از قبل برنامه ريزي شده ( Asic) شرح داده مي شود. در پايان با بيان پيشنهادهايي جهت طراحي يك شبكه ارتباطي در صنعت به كار خود خاتمه مي دهد. مقدمه هنگاميكه در دهه شصت تكنولوژي هاي اتوماسيون ديجيتال در دسترس قرار گرفت از آنها جهت بهبود و توسعه سيستمهاي اتوماسيون صنعتي استفاده شد . مفاهيمي مانند : صنايع خودكار1(CIM) و سيستمهاي كنترلي خودكار توزيعي 2(DCCS), در زمينه اتوماسيون صنعتي معرفي گرديد و كاربرد شبكه هاي ارتباطي تقريباldquo; رشد قابل توجهي نمود. كاربرد سيستمهاي اتوماسيون صنعتي گسترش پيدا كرد بطوري كه تعدادي از مدلهاي ديجيتالي آن براي شبكه هاي ارتباطي جهت جمع آوري اطلاعات و عمليات كنترلي سطح پائين (سطح دستگاهاي عمل كننده) با هم در ارتباط بودند. در يك سيستم مدرن اتوماسيون صنعتي , ارتباط داده ها بين هر يك از دستگاههاي اتوماسيون نقش مهمي ايفا مي كند , هدف از استانداردهاي بين اللملي برقراري ارتباط بين همه دستگاههاي مختلف اتوماسيون است. از اين رو كوششهائي جهت استانداردسازي بين المللي در زمينه شبكه ها صورت گرفت كه دستاورد مهم آن پروتكل اتوماسيون صنعتي (MAP) در راستاي سازگاري سيستم هاي ارتباطي بود. پروتكل MAP جهت غلبه بر مشكلات ارتباطي بين دستگاههاي مختلف اتوماسيون گسترش پيدا كرد و بعنوان يك استاندارد صنعتي جهت ارتباطات داده اي در كارخانه ها پذيرفته شد . عملكرد و قابليت اطمينان يك سيستم اتوماسيون صنعتي در حقيقت به شبكه ارتباطي آن بستگي دارد. در يك شبكه ارتباطي اتوماسيون صنعتي , بهبود عملكرد شبكه وقابليت اطمينان آن و استاندارد بودن ارتباطات با توجه به اندازه سيستم و افزايش حجم اطلاعات تعيين مي گردد. يك شبكه ارتباطي جهت يك سيستم اتوماسيون صنعتي بايد داراي شرايط زير باشد : 1 - قابل استفاده بودن شبكه 2 - توان عملياتي مناسب شبكه 3- ميانگين تاخير انتقال اطلاعات قابل قبول. به علاوه عوامل موثر بر عملكرد صحيح يك سيستم اتوماسيون صنعتي مي تواند شامل موارد زير باشد: 1 - ارزيابي كارايي يك شبكه ارتباطي توسط يكي از روشهاي شبيه سازي يا تحليلي. 2 - مطالعه كارايي شبكه در يك محيط نويزي .( نويز حاصل از روبوتهاي جوشكاري و موتورهاي بزرگ و غيره ) 3 ndash; تنظيم صحيح پارامترهاي ارتباطي شبكه . در يك سيستم اتوماسيون صنعتي شبكه ارتباطي يك جز مهم مي باشد. زيرا عهده دار تبادل اطلاعات است. بنابراين جهت دست يافتن به مقادير صحيح بايستي اتصالات ارتباطي بين ايستگاههاي مختلف شبكه ارتباطي بدرستي صورت گرفته باشد. سطوح سلسله مراتبي سيستم هاي اتوماسيون صنعتي سيستم هاي اتوماسيون صنعتي مي توانند خيلي مجتمع و پيچيده باشند ولي عموماldquo; به سطوح سلسله مراتبي ساختار بندي مي شوند. هر سطح شرايط متفاوتي در شبكه ارتباطي دارد . سطح Element سطح فيزيكي اتوماسيون شامل دستگاها و سنسورهاي عمل كننده است كه پردازش هاي فني را انجام مي دهند. سطح فيلد Field Level پايين ترين سطح اتوماسيون سطح Field است كه شامل دستگاههاي كنترلي مانند 3PLC و4 CNC است. دستگاههاي فيلد اصلي معمولا ldquo; طبقه بندي شده اند , كار دستگاهها در سطح فيلد انتقال اطلاعات بين پروسه توليد محصول و پردازش هاي فني است .اطلاعات ممكن است باينري يا آنالوگ باشد . جهت ارتباط سطح فيلد معمولاldquo; از كابلهاي چند رشته اي موازي و رابطهاي سريال استفاده مي شود . استانداردهاي ارتباطي سريال مانند:RS232C , RS422 و RS485 و نوعهاي عمومي ديگر با استاندارد ارتباطي موازي IEEE488 با هم استفاده مي شود. روشهاي ارتباطي 5نقطه به نقطه در شبكه ارتباطي از لحاظ قيمت كابل كشي و كيفيت ارتباط مقرون به صرفه بودند. امروزه Field Bus (يك نوع شبكه صنعتي) اغلب براي انتقال اطلاعات در سطح فيلد بكار مي رود .از آنجاييكه در يك فرايند اتوماسيوني زمانبندي درخواستها بايد بطور دقيق اجرا شود, برنامه هاي كنترل كننده هاي اين سطح عمليات انتقال چرخشي نياز دارند كه اطلاعات را در فواصل زماني مشخص انتقال دهند و اطلاعات تعيين شده را براي كم كردن زمان انتقال به قسمتهاي كوچكتر تقسيم كنند. سطح Cell (Cell Level) در سطح Cell جريان داده ها اساساldquo; شامل : بارگزاري برنامه ها sbquo; مقادير و اطلاعات است كه در طول فرايند توليد انجام مي شود. جهت دستيابي به درخواستهاي ارتباطي در اين لايه از شبكه هاي سرعت بالا استفاده مي شود. بعد از تعريف اصطلاحات CIM و Dccs بسياري از شركتها قابليتهاي شبكه هايشان را جهت سطحCell سيستم اتوماسيون افزايش دادند Ethernet 6 همراه با 7TCPIP بعنوان يك استاندارد واقعي براي اين سطح مورد قبول واقع شد هرچند نتوانست يك ارتباط وابسته به زمان ( Real-Time ) را فراهم كند. سطح Area ( Area Level ) در سطح Area , Cell ها گروه بندي شده و توسط يك برنامه عملاldquo; شبيه سازي و مديريت مي شوند . توسط لايه Area , عملكرد كنترل كننده ها بررسي شده و فرايند و اعمال كنترل كننده اي مانند : تنظيمات توليد sbquo; خاموش و روشن كردن ماشين و فعاليتهاي ضروري توليد مي شود. سطح Plant ( Plant Level ) بالاترين سطح يك سيستم اتوماسيون صنعتي است كه كنترل كننده آن اطلاعات مديريتي سطح Area را جمع آوري و كل سيستم اتوماسيون را مديريت مي كند. وسيله انتقال معيار اصلي در انتخاب يك شبكه ارتباطي , سيستم كابل بندي فيزيكي يا وسيله انتقال است. كه اغلب كابلهاي كواكسيال يا Twisted مي باشد. فن آوري هاي فيبر نوري و بي سيم هم به تازگي استفاده مي شوند. كابل كواكسيال جهت انتقال سريع داده در مسافتهاي چندين كيلومتري استفاده مي شود كه عموما ldquo; در دسترس بوده و قيمت نسبتاldquo; پائيني دارد و به آساني نصب و نگهداري مي شود براي همين در شبكه هاي ارتباطي صنعتي زياد استفاده مي شود. كابل Twisted Pair ( زوج به هم تابيده) جهت انتقال اطلاعات با سرعت چندين مگابايت در ثانيه برروي مسافتهاي 1 كيلومتر يا بيشتر استفاده مي شود اما همين كه سرعت افزايش مي يابد حداكثر طول كابل كاهش مي يابد. اين كابل سالهاست كه در شبكه هاي ارتباطي صنعتي استفاده مي شود و از كابل كواكسيال ارزانتر است اما ظرفيت انتقال بالا ئي ندارد و نسبت به امواج الكترومغناطيسي آسيب پذير است. كابل فيبر نوري مقاوم در برابر امواج الكترومغناطيسي بوده و داراي ظرفيت انتقال داده بالايي در حد گيگا بايت است. هرچند كه تجهيزات آن گران و بكاربردن آن براي ارتباطات چند منظوره مشكل ترمي باشد ولي باعث انعطاف پذيري بيشتر مي شود. استفاده از Wireless نيز در بسياري از كارهاي موقتي و موبايلي بهترين راه حل است كه زياد استفاده مي شود. روشهاي انتقال انتقال اطلاعات مي تواند بصورت ديجيتال يا آنالوگ باشد , مقادير داده اي آنالوگ دائما ldquo; تغيير مي كند ولي در ارتباط ديجيتال مقادير داده فقط مي تواند شامل 0 يا 1 باشد. فرستنده اطلاعات مي تواند خود را همزمان يا غير همزمان نمايد كه بستگي به مسير ارسال اطلاعات دارد. در روش انتقال همزمان كاراكترها با استفاده از كدهاي Start , Stop ارسال مي شوند و هر كاراكتر مي تواند مستقلا ldquo; و با سرعت يكنواخت ارسال شود. روش ارسال همزمان روش كارآمدتري مي باشد زيرا اطلاعات در بلوكهايي از كاراكترها ارسال مي شود و مسير صحيح و زمان رسيدن هر بيت قابل پيش بيني است زيرا زمان ارسال و دريافت با هم همزمان ( هماهنگ) هستند. روشهاي ارسال در شبكه هاي ارتباط صنعتي شامل Base Band و Broadband و Carrier Band مي باشد در روش Base Band ارسال توسط مجموعه اي از سيگنالها صورت مي گيرد بدون تبديل شدن به فركانس ولي در Broadband داده ها بصورت رنجي از فركانسها كه در يك كانال تقسيم مي شوند ارسال مي شوند. در روش Carrie Band فقط از يك فركانس جهت ارسال و دريافت اطلاعات استفاده مي شود. پروتكل MAP شبكه هاي ارتباطي جهت اتوماسيون صنعتي توسعه يافتند .تا قبل از آن اغلب شركتها از شبكه هاي ارتباطي خصوصي خودشان جهت انجام كارها استفاده مي كردند, ولي زماني كه اتوماسيون صنعتي براي اولين بار آمده بود پايه اي براي ساير محصولات سيستم هاي كنترلي شد .بطوريكه سيستم هاي اتوماسيون گسترده شده و از محصولات مختلف با يكديگر متصل شدند. اما مشكل بزرگي كه بر سر راه اتوماسيون صنعتي قرار داشت اين بود كه آنها دريافتند در يك شبكه, اتصال تجهيزات از نوعهاي مختلف به يكديگر خيلي گران و مشكل است . بعنوان نمونه در اواخر دهه 1970 شركت ژنرال موتور متوجه شد كه بيشتر از نيمي از بودجه اتوماسيون صرف بكارگيري رابطهاي سفارشي بين دستگاههاي مختلف اتوماسيون شده است به علاوه اغلب دستگاههاي مورد استفاده در آن زمان قادر به برقراري ارتباط شبكه اي با محيط بيروني خود نبودند, وضعيت مشابهي نيز در شركت Boeing موقعي كه آنها در نظر گرفتند چندين مركز اطلاعاتي مختلف را بهم متصل كنند بوجود آمد. كامپيوترهاي مختلفي از بيش از 85 محصول متفاوت با هم در ارتباط بودند . اين دو تجربه يك تصوير روشن از جهان ارتباطي در يك نمونه صنعتي بود و شركتهاي GM و Boeing را وادار به يافتن راه حل كرد تا اينكه در پروژه پروتكل اتوماسيون صنعتي (MAP) نتيجه داد. اولين نسخه MAP فقط يك محصول با ويژگيهاي خاص بود كه در پائيز 1982 پذيرفته شد. زيربنا گروه استفاده كنندگان MAP در سال 1984 نقطه عطفي در تاريخ MAP برجاي گذاشت براي اينكه با پشتيباني عظيم صنعتي جهت استاندارد كردن مواجه شد. در سال 1984 نمايشي ساخته شد كه امكان استفاده از شبكه MAP را در نسخه اول آن (MAP 1.0) نشان داد. در سال 1985 نسخه جديد آن (MAP 2.0) منتشر شدsbquo; اين نسخه جديد مدل مرجع OSI را براي سطوح پائين تر خود پذيرفت. نسخه اول MAP كه كاربردهاي تجاري داشت MAP 2.1 بود. اين مدل پروتوكل هايي را كه در نسخه قبلي وجود نداشت در خود جاي داد و در سال 1985 در نمايشگاه Auto fact به نمايش گذاشته شد. تا قبل از بوجود آمدن نسخه 2.1 ويژگي خاص MAP تنها اين بود كه شبكه هاي ارتباطي را به وسايل اتوماسيون در سطح بالاتر در ساختار سلسله مراتبي سيستم ها ي اتوماسيون مرتبط مي ساخت. هدف از MAP 2.2 فراهم كردن روشهايي براي ايجاد شبكه هاي ارتباطي با كارايي بالا در سيستم هاي اتوماسيون بود. نسخه 3.0 آن در سال 1988 در نمايشگاه ENE در Baltimore به نمايش گذاشته شد كه اولين نسخه ثابت بود, بحث بر سر موضوع MAP بر پايه همين نسخه خواهد بود. نقشه پروتكل Full-Map نشان داده شده در شكل زير شامل يك 7 لايه اي كامل 8OSI است. Full Map قابليت انعطاف زيادي براي ايستگاههاي ارتباطي دارد ملاحظات طراحي : طراحي شبكه ارتباطي از لحاظ دقت و ارزيابي متفاوت از ساير طراحي ها مي باشد. طراحان جهت رسيدن به بالاترين كارايي شبكه با قيمت مناسب در تلاش هستند و جهت رسيدن به اين هدف بايستي تجهيزات ارتباطي و ملاحظات طراحي براي يك سيستم اتوماسيون بررسي شود. تعيين استراتژي كلي مهمترين قدم در طراحي شبكه ارتباطي است. سيستم اتوماسيوني كه از شبكه ارتباطي استفاده خواهد كرد بايستي بررسي شده و اهداف شبكه ارتباطي آن احراز شود. موارد اصلي كه در طراحي يك شبكه بايد لحاظ شوند عبارتند از : هزينه , كارايي , قابليت اعتماد و در دسترس بودن , سرويس يا عملكرد شبكه , تحمل پذيري محيط , وسيله انتقال , قابليت توسعه , نگهداري و امنيت. هزينه COST هزينه شبكه كردن به دو هزينه اوليه و اجرائي تقسيم مي شود. هزينه اوليه شامل: خريداري نرم افزار, سخت افزار , طراحي , نصب و شروع بكار است و هزينه اجرائي , نگهداري سخت افزار و نرم افزار , پرداخت دستمزد و هزينه هاي عيب يابي شبكه , توسعه و تنظيم تغييرات شبكه مي باشد. عملكرد(كارايي) Performance عملكرد مناسب در يك شبكه ضروري است و بدون آن فعاليتهاي ارتباطي نرمال مختل مي شود و برنامه هاي كنترل پردازش , مدام درخواست اجراي محاسبه كرده و مدار توليد دچار مشكل مي شود. در يك برنامه ريزي موثر بايستي حداقل يك برآورد از درخواستهاي اجرائي داشته باشيم. بارگزاري و سرعت شبكه فاكتورهاي اصلي در تجزيه و تحليل عملكرد شبكه هستند. تحليل و تعريف برنامه هاي شبكه همچنين عملكرد و تعيين ترافيك ارتباطات نيز از موارد مهم هستند. عوامل تعيين كننده عملكرد شبكه هاي ارتباطي عبارتند از: 1 - Transmission Speed: سرعت انتقال شبكه (ميزان انتقال بيتهاي اطلاعاتي برروي كابل شبكه است). 2 - Response Time: زمان پاسخ, زماني است كه صرف پاسخ به عمل اجرائي يك كاربر يا برنامه هايي كه درخواستي را ارسال مي كنند مي شود. همچنين شامل زماني است كه سيستم هاي دريافت و ارسال كننده صرف پردازش درخواست و پيغام پاسخ مي كنند همچنين زماني كه صرف تاخير انتقال اطلاعات در شبكه مي شود. 3 - Utilization: ابزار Bandwidth به استفاده از حداكثر ظرفيت (پهناي باند) اشاره دارد و معمولاldquo; بصورت نمودار نشان داده مي شود. در ارتباط با حداكثر ظرفيت شبكه ارتباطي اصول واضحي وجود ندارد. 4 - Throughput: توان عملياتي يك شبكه ارتباطي, نسبت تعداد بيتهاي اطلاعاتي به واحد زمان جهت انتقال است. قابليت اعتماد و در دسترس بودن Reliability Or Availability قابليت اعتماد يك وسيله يعني احتمال اينكه يك وسيله مطابق با ويژگيهايش در يك دوره زماني عمل خواهد كرد. و طريقه معمول تعيين قابليت اعتماد يك وسيله MTBF ناميده مي شود (Mean Time Between Failure). قابليت دسترسي يك وسيله مدت زماني است كه انتظار مي رود وسيله در اين مدت عملكرد كاملي داشته باشد. قابليت دسترسي مي تواند توسط MTBF و MTTR(Mean Time To Repair a Fault ) نشان داده شود. AvailabilityA= MTBF MTBF+MTTR دست يافتن به بالاترين قابليت دسترسي يك شبكه ارتباطي با تشخيص و رفع بموقع خطاها امكان پذير است بنحوي كه طراح شبكه بتواند در صورت بروز سيگنالهاي خطا در قسمتي از شبكه بلافاصله خطوط و يا دستگاههاي پشتيبان را براي نقاط بحراني جايگزين كند. این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید