Статьи

К списку статей

Инфографическое моделирование сетей автоматики

При проектировании систем автоматики и безопасности крупных объектов одной из самых сложных задач является планирование сети передачи данных. То, о чем на малых и средних по размеру объектах даже не задумываются, здесь способно не просто стать причиной головной боли проектировщиков и пусконаладчиков, а зачастую просто парализовать работу системы диспетчеризации. Основные проблемы две: трафик и время реакции системы. В данной статье изложена методика планирования сети передачи данных, использующая инфографический метод моделирования.

Инфографическое моделирование сетей автоматики

Суть предлагаемого метода заключается в создании графической модели систем автоматизации с целью анализа свойств системы автоматики, и наоборот, для создания новых систем автоматизации в терминах и условных обозначениях инфографической модели.
Любая система понятий и обозначений должна удовлетворять принципу «концептуальной целостности», заключающемуся в трех правилах:
  • Принцип минимальности используемых базовых понятий и обозначений. Набор базовых понятий и обозначений должен быть как можно меньше в целях облегчения их восприятия.
  • Принцип семантической взаимной ортогональности базовых понятий и обозначений. Понятия не должны «вытекать» одно из другого. Не должно быть смысловой группировки понятий в подмножества, не совпадающие с общим множеством понятий.
  • Принцип визуальной экстраполяции новых обозначений. Новые обозначения, построенные с использованием базовых, должны быть легко, интуитивно воспринимаемыми с точки зрения понимания заложенного в них смысла.
Введем базовые обозначения для элементов сетей автоматики (рис.1).
Базовые обозначения для элементов сетей автоматики
Определим основные аспекты и приемы построения высокоэффективных отказоустойчивых сетей автоматики.

Уровень распределенности

Согласно выводам статьи о принципах построения безопасных систем автоматизации зданий и сооружений, опубликованной в журнале «Алгоритм безопасности», №2, 2006 год, распределенная автоматика обладает максимальной надежностью и масштабируемостью. Отсюда следует, что необходимо использовать датчики и приводы, снабженные поддержкой протокола. Инфографически это будет выглядеть применительно для приточной установки нагрева воздуха так, как показано на рисунке 2.
Уровень распределенности
корректированную систему управления приточной установкой Однако легко заметить, что при выходе из строя любого из датчиков или приводов, установка все равно остановиться. Здесь мы имеем дело с эффектом технологически неделимой единицы - приточной установкой. В то же время, обмен информацией между датчиками и приводами, имеющий целью реализацию алгоритма управления технологическим процессом, засоряет сеть передачи данных, которая по нашим же выводам из предыдущей главы, является одноуровневой. Пропускная способность канала ограничивает время реакции алгоритма управления.
Используя имеющийся инфографический аппарат, нарисуем скорректированную систему управления приточной установкой и расшифруем ее содержание (рис. 3).
Как видите, данный вариант обладает относительной распределенностью. Его можно обозначить как «Одна установка - один контроллер ». С точки зрения надежности он не уступает предыдущему случаю. Однако здесь мы избегаем лишнего сетевого обмена информацией. Время реакции алгоритма ограничено только ресурсами самого контроллера.

Оптимизация трафика сети автоматики

Ввиду применения одноуровневого протокола передачи данных, результирующую сеть можно увидеть на рисунке 4.
Оптимизация трафика сети автоматики
В вышеприведенной сети любую телеграмму любого контроллера «слышат» абсолютно все узлы. С ростом числа контроллеров выше некоторого критического интенсивность сетевых коллизий начинает возрастать экспоненциально, что приводит к абсолютной парализации сети передачи данных. Для решения этой проблемы применяются маршрутизаторы, которые пропускают пакет (телеграмму) через себя, только если получатель телеграммы находится на другой стороне маршрутизатора. Таким образом, маршрутизаторы разбивают сеть на кусочки, предотвращая «сетевой шум». Принцип работы маршрутизатора показан на рисунке 5.
ринцип работы маршрутизатора
Применим механизм инфографического моделирования к построению сети автоматики многоэтажного здания. В качестве исходных данных имеем план размещения контроллеров по зданию. Приблизительно это будет выглядеть, как на рисунке 6.
механизм инфографического моделирования
контроллеры по этажам
рис. 6 рис. 7
На первом шаге сгруппируем контроллеры по этажам (рис. 7).
Далее оптимизируем распределенность, применяя следующие приемы:
  • Используем датчики и приводы со встроенной поддержкой протокола для случаев большого удаления таких приборов до ближайшего шкафа автоматики (более 50 метров).
  • Подбираем модификацию контроллера, максимально подходящую по числу портов ввода-вывода к профилю технологической установки.
  • Расставляем маршрутизаторы, добиваясь того, чтобы количество узлов в одном сетевом сегменте не превышало рекомендованного для данного протокола. При этом контроллеры, обслуживающие один технологический алгоритм (процесс), должны находиться в одном сегменте.
Далее определяем интенсивность обмена при мониторинге со стороны SCADA-системы для каждого сегмента и определяем оптимальную точку подключения к главной магистрали здания. На каждом этаже такой точкой будет сегмент с максимальной интенсивностью обмена при мониторинге. На рисунке 8 указана в качестве примера интенсивность для каждого сегмента в процентах от максимальной пропускной способности.
интенсивность обмена при мониторинге
полная схема с учетом высокоскоростного канала
рис. 8 рис. 9
На рисунке 9 отображена полная схема с учетом высокоскоростного канала, называемого главной линией (BACKBONE).
Обратите внимание, что трафик второго по счету от главной линии сегмента проходит через ближайший к главной линии сегмент. В результате производится перерасчет интенсивности обмена при мониторинге. На рисунке 8 вы видите результат инфографического моделирования для случая одного многоэтажного здания. Остается только начертить схему прокладки кабельных трасс и составить спецификацию на кабель, монтажные материалы и активное оборудование.
Применение данного метода также весьма результативно при создании систем мониторинга территориально распределенных объектов, а также сверхбольших систем автоматики (более 3000 точек ввода-вывода).
Как видно из вышеизложенного, инфографический метод моделирования прост и прозрачен для понимания, однако, до сих пор проектировщики при планировании сетей передачи данных чаще всего руководствуются так называемым «прецедентным» методом, т.е. просто берется за основу некий готовый объект, схожий по структуре и размерам, и копируется техническое решение по построению сети передачи данных. Однако далеко не всегда удается подобрать такой объект, и тогда инсталлятор повторяет классический путь проб и ошибок, пытаясь установкой дополнительных маршрутизаторов и линий связи решить возникающие проблемы.
Автор описываемого в данной статье метода искренне надеется, что изложенная методика облегчит процесс проектирования и позволит заранее избежать многих досадных ошибок.

Г. Латышев, технический директор ООО «СБТ-групп»
"Алгоритм Безопасности" № 6, 2006 год.



Передача данных по электросети

Внешний вид 0602-PLA200 Внешний вид 0602-PLA200
Комплект PLC (Power Line Communication) адаптеров для передачи данных по электросети
2 400

Производитель DeGross
Найдено товаров: 1

Возврат к списку

Создание проекта системы видеонаблюдения всего за несколько минут;
Все РЕАЛЬНО: в т.ч. сектора наблюдения, параметры кабельных трасс;
Загрузка готовых планов и их масштабирование;
Спецификация обрудования и смета создается автоматически;
Дружелюбный интерфейс;
Индивидуальные настройки программы и оборудования.
Техподдержка встроена непосредственно в программу.
Регистрация занимает одну минуту.

ОТ ЗАПРОСА ДО ОФОРМЛЕННОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ - 15 МИНУТ