создавать+систему

промышленная сеть верхнего уровня
коммуникационная сеть верхнего уровня
сеть операторского уровня
Сеть верхнего уровня АСУ ТП.
Сеть передачи данных между операторскими станциями, контроллерами и серверами.
[ http://kazanets.narod.ru/NT_PART2.htm]

В данной статье речь пойдет о коммуникационных сетях верхнего уровня, входящих в состав АСУ ТП. Их еще называют сетями операторского уровня, ссылаясь на трехуровневую модель распределенных систем управления.

Сети верхнего уровня служат для передачи данных между контроллерами, серверами и операторскими рабочими станциями. Иногда в состав таких сетей входят дополнительные узлы: центральный сервер архива, сервер промышленных приложений, инженерная станция и т.д. Но это уже опции.

Какие сети используются на верхнем уровне?
В отличие от стандартов полевых шин, здесь особого разнообразия нет. Фактически, большинство сетей верхнего уровня, применяемых в современных АСУ ТП, базируется на стандарте Ethernet (IEEE 802.3) или на его более быстрых вариантах Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. При этом, как правило, используется полный стек коммуникационных протоколов TCP/IP. В этом плане сети операторского уровня очень похожи на обычные ЛВС, применяемые в офисных приложениях. Широкое промышленное применение сетей Ethernet обусловлено следующими очевидными моментами:

1.    Промышленные сети верхнего уровня объединяют множество операторских станций и серверов, которые в большинстве случаев представляют собой персональные компьютеры. Стандарт Ethernet отлично подходит для организации подобных ЛВС; для этого необходимо снабдить каждый компьютер лишь сетевым адаптером (NIC, network interface card). Коммуникационные модули Ethernet для промышленных контроллеров просты в изготовлении и легки в конфигурировании. Стоит отметить, что многие современные контроллеры уже имеют встроенные интерфейсы для подключения к сетям Ethernet.

2.   На рынке существует большой выбор недорого коммуникационного оборудования для сетей Ethernet, в том числе специально адаптированного для промышленного применения.

3.   Сети Ethernet обладают большой скоростью передачи данных. Например, стандарт Gigabit Ethernet позволяет передавать данные со скоростью до 1 Gb в секунду при использовании витой пары категории 5. Как будет понятно дальше, большая пропускная способность сети становится чрезвычайно важным моментом для промышленных приложений.

4.   Очень частым требованием является возможность состыковки сети АСУ ТП с локальной сетью завода (или предприятия). Как правило, существующая ЛВС завода базируется на стандарте Ethernet. Использование единого сетевого стандарта позволяет упростить интеграцию АСУ ТП в общую сеть предприятия, что становится особенно ощутимым при реализации и развертывании систем верхнего уровня типа MES (Мanufacturing Еxecution System).

Однако у промышленных сетей верхнего уровня есть своя специфика, обусловленная условиями промышленного применения. Типичными требованиями, предъявляемыми к таким сетям, являются:

1.    Большая пропускная способность и скорость передачи данных. Объем трафика напрямую зависит от многих факторов: количества архивируемых и визуализируемых технологических параметров, количества серверов и операторских станций, используемых прикладных приложений и т.д.

В отличие от полевых сетей жесткого требования детерминированности здесь нет: строго говоря, неважно, сколько времени займет передача сообщения от одного узла к другому – 100 мс или 700 мс (естественно, это не важно, пока находится в разумных пределах). Главное, чтобы сеть в целом могла справляться с общим объемом трафика за определенное время. Наиболее интенсивный трафик идет по участкам сети, соединяющим серверы и операторские станции (клиенты). Это связано с тем, что на операторской станции технологическая информация обновляется в среднем раз в секунду, причем передаваемых технологических параметров может быть несколько тысяч. Но и тут нет жестких временных ограничений: оператор не заметит, если информация будет обновляться, скажем, каждые полторы секунды вместо положенной одной. В то же время если контроллер (с циклом сканирования в 100 мс) столкнется с 500-милисекундной задержкой поступления новых данных от датчика, это может привести к некорректной отработке алгоритмов управления.

2.    Отказоустойчивость. Достигается, как правило, путем резервирования коммуникационного оборудования и линий связи по схеме 2*N так, что в случае выхода из строя коммутатора или обрыва канала, система управления способна в кратчайшие сроки (не более 1-3 с) локализовать место отказа, выполнить автоматическую перестройку топологии и перенаправить трафик на резервные маршруты. Далее мы более подробно остановимся на схемах обеспечения резервирования.

3.    Соответствие сетевого оборудования промышленным условиям эксплуатации. Под этим подразумеваются такие немаловажные технические меры, как: защита сетевого оборудования от пыли и влаги; расширенный температурный диапазон эксплуатации; увеличенный цикл жизни; возможность удобного монтажа на DIN-рейку; низковольтное питание с возможностью резервирования; прочные и износостойкие разъемы и коннекторы. По функционалу промышленное сетевое оборудование практически не отличается от офисных аналогов, однако, ввиду специального исполнения, стоит несколько дороже.
 

Рис. 1. Промышленные коммутаторы SCALANCE X200 производства Siemens (слева) и LM8TX от Phoenix Contact (справа): монтаж на DIN-рейку; питание от 24 VDC (у SCALANCE X200 возможность резервирования питания); поддержка резервированных сетевых топологий.

Говоря о промышленных сетях, построенных на базе технологии Ethernet, часто используют термин Industrial Ethernet, намекая тем самым на их промышленное предназначение. Сейчас ведутся обширные дискуссии о выделении Industrial Ethernet в отдельный промышленный стандарт, однако на данный момент Industrial Ethernet – это лишь перечень технических рекомендации по организации сетей в производственных условиях, и является, строго говоря, неформализованным дополнением к спецификации физического уровня стандарта Ethernet.

Есть и другая точка зрения на то, что такое Industrial Ethernet. Дело в том, что в последнее время разработано множество коммуникационных протоколов, базирующихся на стандарте Ethernet и оптимизированных для передачи критичных ко времени данных. Такие протоколы условно называют протоколами реального времени, имея в виду, что с их помощью можно организовать обмен данными между распределенными приложениями, которые критичны ко времени выполнения и требуют четкой временной синхронизации. Конечная цель – добиться относительной детерминированности при передаче данных. В качестве примера Industrial Ethernet можно привести:

1.    Profinet;
2.    EtherCAT;
3.    Ethernet Powerlink;
4.    Ether/IP.

Эти протоколы в различной степени модифицируют стандартный стек TCP/IP, добавляя в него новые алгоритмы сетевого обмена, диагностические функции, методы самокорректировки и функции синхронизации, оставляя при этом канальный и физический уровни Ethernet неизменными. Это позволяет использовать новые протоколы передачи данных в существующих сетях Ethernet с использованием стандартного коммуникационного оборудования.

Теперь рассмотрим конкретные конфигурации сетей операторского уровня.
На рисунке 2 показана самая простая – базовая конфигурация. Отказ любого коммутатора или обрыв канала связи ( link) ведет к нарушению целостности всей системы. Единичная точка отказа изображена на рисунке красным крестиком.

Рис. 2. Нерезервированная конфигурация сети верхнего уровня

Такая простая конфигурация подходит лишь для систем управления, внедряемых на некритичных участках производства (водоподготовка для каких-нибудь водяных контуров или, например, приемка молока на молочном заводе). Для более ответственных технологических участков такое решение явно неудовлетворительно.

На рисунке 3 показана отказоустойчивая конфигурация с полным резервированием. Каждый канал связи и сетевой компонент резервируется. Обратите внимание, сколько отказов переносит система прежде, чем теряется коммуникация с одной рабочей станцией оператора. Но даже это не выводит систему из строя, так как остается в действии вторая, страхующая рабочая станция.

Рис. 3. Полностью резервированная конфигурация сети верхнего уровня

Резервирование неизбежно ведет к возникновению петлевидных участков сети – замкнутых маршрутов. Стандарт Ethernet, строго говоря, не допускает петлевидных топологий, так как это может привести к зацикливанию пакетов особенно при широковещательной рассылке. Но и из этой ситуации есть выход. Современные коммутаторы, как правило, поддерживают дополнительный прокол Spanning Tree Protocol (STP, IEEE 802.1d), который позволяет создавать петлевидные маршруты в сетях Ethernet. Постоянно анализируя конфигурацию сети, STP автоматически выстраивает древовидную топологию, переводя избыточные коммуникационные линии в резерв. В случае нарушения целостности построенной таким образом сети (обрыв связи, например), STP в считанные секунды включает в работу необходимые резервные линии, восстанавливая древовидную структуры сети. Примечательно то, что этот протокол не требует первичной настройки и работает автоматически. Есть и более мощная разновидность данного протокола Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP, IEEE 802.1w), позволяющая снизить время перестройки сети вплоть до нескольких миллисекунд. Протоколы STP и RSTP позволяют создавать произвольное количество избыточных линий связи и являются обязательным функционалом для промышленных коммутаторов, применяемых в резервированных сетях.

На рисунке 4 изображена резервированная конфигурация сети верхнего уровня, содержащая оптоволоконное кольцо для организации связи между контроллерами и серверами. Иногда это кольцо дублируется, что придает системе дополнительную отказоустойчивость.

Рис. 4. Резервированная конфигурация сети на основе оптоволоконного кольца

Мы рассмотрели наиболее типичные схемы построения сетей, применяемых в промышленности. Вместе с тем следует заметить, что универсальных конфигураций сетей попросту не существует: в каждом конкретном случае проектировщик вырабатывает подходящее техническое решение исходя из поставленной задачи и условий применения.

[ http://kazanets.narod.ru/NT_PART2.htm]

Тематики

• автоматизированные системы

Синонимы

• коммуникационная сеть верхнего уровня
• сеть операторского уровня

EN

• terminal bus

round [oblong, rectangular, oval, irregular] shape - круглая [продолговатая, прямоугольная, овальная, неправильная] форма

rectangular [oval] in shape - прямоугольной [овальной] формы

in the shape of a horseshoe [of a pear] - в виде подковы [грушевидной формы]

of triangular [of oval] shape - треугольной [овальной] формы

to give smth. a different shape - придать чему-л. другую /иную/ форму

to have the shape of smth. - иметь форму чего-л.

to have no shape - быть бесформенным

to be out of shape - иметь искажённую форму, быть несимметричным

the strange shape of a cloud - странные очертания облака

the car was crushed out of shape - автомобиль был изуродован в аварии

the cloud took the shape of a strange bird - облако по своим очертаниям стало похоже на странную птицу

to put /to get, to lick, to beat, to knock/ smth. into shape - приводить что-л. в порядок, придавать чему-л. определённый /сносный, приемлемый/ вид

to put one's ideas into shape - привести мысли в систему

you may read your paper when you get it into shape - ты сможешь сделать доклад, когда приведёшь его в надлежащий вид

to take shape - а) принимать определённую форму, становиться более определённым /чётким/; when his ideas took shape - когда его идеи получили чёткую форму, когда сформировались его идеи; suspicion began to take shape in my mind - у меня зародилось подозрение; the plan was taking shape - план уже начал складываться /вырисовываться/; б) воплощаться; his ideas [his intentions] took shape in action - его идеи [его намерения] воплотились /претворились/ в дела

to settle into shape - установиться

things soon settled into shape - вскоре всё пришло в порядок /в норму/

a monster [a devil] in human shape - чудовище [дьявол] в образе человека /в человеческом облике/

to take /to assume/ the shape of smb., smth. - принять вид кого-л., чего-л.

to be of as many shapes as Proteus - уметь перевоплощаться, как Протей

a reward in the shape of £100 - вознаграждение в виде /в форме/ ста фунтов

he expressed his gratitude in the shape of a present - его благодарность выразилась в подарке

in no shape (or form) - никоим образом, ни под каким видом, ни в коем случае; ни в каком виде

I cannot help him in any shape or form - я ничем /никак/ не могу ему помочь

in any shape (or form) - в любом виде

help in any shape (or form) will be welcome - мы будем рады любой помощи

strange shapes appeared from the shadows - из темноты появились какие-то странные призраки /тени/

a shape loomed through the mist - в тумане виднелись неясные очертания какой-то фигуры

his affairs are in (a) bad shape - у него плохи дела

the roads were in better shape than I could have hoped for - дороги были в лучшем состоянии, чем я думал

the lawn is in bad shape - газон сильно запущен

my patient is in bad shape - состояние моего пациента тяжёлое

he's in excellent shape for his age - для своих лет он прекрасно сохранился

you must keep yourself in shape - ты должен сохранить хорошую форму

exercises to keep in shape - упражнения для сохранения формы

she's ugly but she's got a great shape - она некрасива, но у неё великолепные формы

to shape into a ball [into a cube] - придавать форму шара [куба]

to shape a vase out of clay - вылепить вазу из глины

to shape a figure out of wood - вырезать фигуру из дерева

to shape a song [a poem] - сложить песню [стихотворение]

to shape a legend into a song - сложить песню по легенде

to shape a plan - разработать план

to shape an answer [a statement] - сформулировать ответ [заявление]

to shape one's ideas - приводить мысли в систему

to shape one's rough notes into a book - развернуть черновые заметки в книгу

to shape well [badly] - принимать хороший [плохой] оборот; складываться удачно [неудачно]

the way things [events] are shaping - оборот, который принимают дела [события]

plans were shaping themselves into a systematic programme - планы превращались в чёткую программу

the boy [the girl] is shaping quickly - мальчик [девочка] быстро формируется

to shape a hat [shoes] to one's head [feet] - подбирать шляпу [обувь] по размеру

you must shape your plans to your abilities - ты должен строить планы в соответствии со своими способностями /возможностями/

the dress was shaped to her figure - платье сидело на ней как влитое

Рок оптымо годым пушеҥге вож ынже товаҥ манын, вож йымалсе рокым кид дене пеҥгыдемдыман. «Мар. ӱдыр.» Чтобы корни дерева не запутались, при наполнении ямы землёй почву под корнями надо уплотнять руками.

– Куралме годым аҥам пеҥгыдемден, такыртен каяш тӱҥалеш. М. Шкетан. – При вспашке будет уплотнять и утрамбовывать участок.

– Тый уло бригадым шеҥгек шупшат, – мастер ойлен да самырык токарьлан детальым кузе пеҥгыдемдаш ончыктен. В. Иванов. – Ты всю бригаду тянешь назад, – говорил мастер и показывал молодому токарю, как крепить детали.

Ишке лушка гын, пеҥгыдемдат. Калыкмут. Если клин расслабляется – закрепляют.

Ий ӱмбак шпалым тореш оптен, ӱмбач рельсым пеҥгыдемден каяш – конешне, неле паша огыл. «Мар. ком.» Накладывать шпалы поперёк на лёд, прикреплять сверху рельсы – конечно, дело не трудное.

Кап-кылым пеҥгыдемдаш укреплять тело;

лулегым пеҥгыдемдаш укреплять костную систему.

Тыште кажне ийын тӱжем утла калык шкенжын тазалыкшым пеҥгыдемда. «Ончыко» Здесь каждый год более тысячи человек укрепляют своё здоровье.

Тӱрым тӱрлымаш нервный системым пеҥгыдемдаш полша. «Ончыко» Занятие вышивкой помогает укреплять нервную систему.

Крым кужаш ушымо верым Врангель моткоч чот пеҥгыдемден. М. Шкетан. Крымский перешеек Врангель укрепил очень сильно.

Илыше кодшо командир-влак рядовой салтак дене пырля оборона линийым пеҥгыдемденыт. П. Корнилов. Оставшиесяв живых командиры вместе с рядовыми солдатами укрепили оборонительную линию.

Гарнизонын начальникше постым чыла вере пеҥгыдемден, уремысе патрульым кок панаш шукемден. Н. Лекайн. Начальник гарнизона усилил посты во всех местах, уличный патруль увеличил в два раза.

Чынжым, земский начальникым тиде ялыш эрелан пеҥгыдемдыме улмаш. Н. Лекайн. В действительности, земский начальник был прикреплён к этой деревне навсегда.

Агитатор-влакым лу пӧрт еда пеҥгыдемденыт. «Мар. ком.» Агитаторов прикрепили к каждой десятке домов.

– Ыштыме сеҥымашнам пеҥгыдемден, умбакыжат пашам виян ышташ тӱҥалына. Н. Лекайн. – Закрепляя наши достигнутые успехи, мы и впредь будем трудиться ударно.

Кажне у еҥ у коллектив ончылно шке личностьшым пеҥгыдемдышаш. В. Косоротов. Каждый новый человек в новом коллективе должен утверждать свою личность.

Вуйлатышылан пеҥгыдемдаш утвердить руководителем;

сессийыште пеҥгыдемдаш утвердить на сессии.

– Мемнамат саламлен кертат: Милян проектшым тӧрлатымек, ешарымек, правлениеш пеҥгыдемденыт. В. Иванов. – Можешь и нас поздравить: после исправления и дополнения проект Мили утвердили в правлении.

Эн первыяк мир нерген лие шомак, ик еҥ семын рӱж пеҥгыдемдышт Декретым. А. Бик. Сначала речь шла о мире, дружно, как один человек, утвердили Декрет.

– Яранцевын осал еҥ улмыжым мый нигузе пеҥгыдемден ом керт. П. Корнилов. – Я никак не могу утверждать, что Яранцев плохой человек.

Агроном шке мутшым пеҥгыдемдаш ик помидорым кӱрлын нале, тыгыдын пӱчкеден, экскурсант-влаклан пуэдыш. К. Березин. Чтобы подтвердить свои слова, агроном сорвал один помидор и, мелко нарезав, раздал экскурсантам.

Тиде гана капитуляций мутым полковник Оскуда шке печатьше дене пеҥгыдемдыш. В. Юксерн. На этот раз слово капитуляция полковник Оскуда подкрепил своей печатью.

Тушто нуно мыйын олмеш кӧм сайлышашым палемденыт да арака чарка дене пеҥгыдемденыт. Н. Лекайн. Там они наметили, кого избрать вместо меня, и подкрепили рюмкой водки.

Составные глаголы:

ship model — модель корабля

clay models for a statue — глиняные модели статуи

mathematical model — математическая модель

model of economy — модель экономики

production model — модель производства

model of politeness — образец вежливости

to pose as a model — выдавать за образец

to serve as a model — служить образцом

to take as a model — брать за образец

role model — образец для подражания

artist's model — натурщица художника

photographer's model — модель фотографа

Model T — первые марки автомобилей, выпущенных фирмой "Форд"

top-of-the-range / top-of-the-line model — самая дорогая модель в серии

to model a cat in clay — лепить кошку из глины

to model the circulation in the atmosphere — моделировать движение воздушных масс

to model the urban system — моделировать городскую систему

sports car modeled on a racing car — спортивный автомобиль, сделанный по образцу гоночного

to model for an artist — позировать художнику

As a girl she has been a model pupil. — В детстве она была примерной ученицей.

Hospital staff say he is a model patient. — Персонал больницы утверждает, что он идеальный пациент.

collecting of model soldiers — коллекционирование солдатиков