آگوست 6

STEP، اترنت، +، 7-V5.5، Help,

تاخیر شبکه اترنت مرز پایداری را پیدا می‌کنیم. از شبیه‌سازی نتیجه می‌شود که تا مرز 26ms پایداری نسبی برقرار بوده و بعد از آن سیستم ناپایدار می‌گردد که خروجی به ازای این تاخیر به صورت زیر می‌باشد:
شکل ‏512: خروجی سیستم با تاخیر 26ms در شبکه اترنت
همانطور که در حالت قبل (هر دو شبکه انرنت) دیدیم چنانچه تاخیر شبکه به 20 میلی ثانیه می رسید شبکه ناپایدار می گردید، ولی در این حالت تا 26 میلی ثانیه شبکه بطور کامل ناپایدار نگردیده است که این امر پایداری بیشتر این مدل را می‌رساند.
5-5- نتیجه گیری:
همانطور که در بخش قبل نیز گفته شد، استفاده از شبکه های اترنت و پروفیباس دارای مزایا و معایبی می‌باشد که در این بخش سعی شد با شبیه سازی به بررسی آنها بپردازیم. همانطور که دیدیم چنانچه در شبکه مورد استفاده بتوان مقدار دقیق تاخیر را پیش بینی نمود (اترنت زمان حقیقی) می توان با اصلاح ضرایب سیستم به پایداری دست یافت ولی اگر شبکه مانند اترنت معمولی زمان حقیقی نباشد پایدار نمودن آن دشوار و در بعضی مواقع غیرممکن خواهد بود. همچنین ترکیب شبکه های زمان حقیقی مانند پروفیباس و غیر زمان حقیقی مانند اترنت مابین دو حالت قبل قرار داشته و سیستم ترکیبی پایداری بالاتری نسبت به سیستم غیر زمان حقیقی دارد.
جمع بندی و پیشنهادات
6- جمع بندی و پبشنهادات
6-1- جمع بندی
همانطور که در بخش‌های قبلی اشاره شد پیشرفت روز افزون ادوات استفاده شده در صنعت چه از نظر تعداد و چه از نظر کیفیت و تکنولوژی، منجر به افزایش تعداد پارامترهای قابل اندازه گیری، کنترل و مانیتورینگ گردیده است. به عنوان مثال درگذشته از یک سنسور فشار تنها مقدار فشار استخراج می‌شد، ولی امروزه تمامی اطلاعات یک سنسور نظیر سری ساخت و حتی آخرین زمان کالیبراسیون و تعمیر نگهداری قابل استخراج
می باشد که تمامی این عوامل باعث گردیده حجم دیتای مورد تبادل در صنعت به یکباره افزایش چشمگیری یابد. از طرف دیگر با پیشرفت بخش کنترلی صنایع و یکپارچگی سیستم‌های کنترل لزوم انتقال تمامی اطلاعات به یک سیستم مرکزی افزایش یافته و بعضا در مواردی اطلاعات فرآیندی یک پروسه عظیم مانند یک پالایشگاه در یک مرکز جمع آوری می‌گردد. جدای از صنعت گسترش این تکنولوژی‌ها به زندگی شهری نیز باعث گردیده تا حجم بالای اطلاعات از جهات دیگر نیز خود را نشان دهد. (برای مثال حجم بالای دوربین‌های کنترل ترافیک در یک شهر را در نظر بگیرید.)
حال با نگاهی اجمالی به این گسترش حجم اطلاعات به این نتیجه می‌رسیم که باید بسترهای ارتباطی را نیز به همان نسبت گسترش داد تا خلایی از این بابت احساس نگردد. از این رو در این پایان نامه سعی گردید با بررسی شبکه‌های مختلف صنعتی راهکارهایی جهت افزایش سرعت و ضریب اطمینان یک شبکه صنعتی جستجو کرد. همانطور که در فصول قبل گفته شد علاوه بر سرعت یک شبکه در صنعت، به روز بودن اطلاعات یا به عبارتی زمان حقیقی بودن آن از اهمیت بالایی برخوردار است. چرا که اگر این پدیده مطرح نبود شاید سیستم‌های کاملا سنتی نظیر گرفتن فایل پشتیبان1بر روی یک سخت افزار نظیر هارد، فلش، CD و ….و ارسال آن به یک سیستم دیگر به سرعتی بالاتر از تمامی شبکه‌های ساخته شده دست یافت. برای روشن شدن مطلب فرض کنید شما می‌خواهید یک فایل به حجم حدود 10 GB را بین دو اتاق یک ساختمان جابجا نمایید. اگر دیتای زمان حقیقی مدنظر نباشد با استفاده از یک حافظه جانبی USB3 شما می‌توانید این حجم را در ظرف 10 ثانیه کپی و در 30 ثانیه بین دو اتاق جابجا و در 10 ثانیه به کامپیوتر مقصد انتقال دهید و به سرعت باورنکردنی 200 Mb/s 10 Gb/ 50s= دست یابید. چنانچه از سریعترین شبکه‌های رایج نیز استفاده کنید در عمل به این سرعت دست نخواهید یافت. ولی نکته مهم در این انتقال تاخیر ذاتی آن و عدم دستیابی به اطلاعات به صورت زمان حقیقی می‌باشد. آنچه در صنعت و پروسه‌های صنعتی در لایه ی فیلد مهمتر از سرعت می‌باشد، دسترسی به موقع و آنی به اطلاعات می‌باشد. با نگاهی به بخش‌های گذشته مشخص می‌شود که برخی از پروتکل‌ها ماهیتاً و ذاتاً زمان حقیقی هستند. به عنوان مثال اکثر پروتکل‌های مبتنی بر بستر فیزیکی RS-485 دارای این قابلیت می‌باشند که همانطور که دیدیم یک شبکه پروفیباس از این بستر استفاده نموده و با تکیه بر روش Token Pass به مبادله دیتا به صورت Real Time می‌پردازد. این گونه سیستم‌ها در عمل دارای معایب و مزایایی خاص خود بوده که با بررسی دقیق آنها می‌توان به پروتکل مناسب جهت هر پروسه ای دست یافت. از مزایای پروتکل پروفیباس می‌توان به مدیریت تمام شبکه توسط Master موجود در شبکه، سرعت بالای انتقال دیتا (تا 12 Mb/s ( و عدم تداخل دیتا در ارسال‌ها اشاره نمود و از معایب آن به پیکربندی بعضاً پیچیده در اتصال، عدم امکان ارتباط مستقیم بین Slave‌ها و وابستگی شدید به Master یاد کرد.
از سوی دیگر پروتکل‌های مبتنی بر اترنت با توجه به نحوه پیکر بندی آزاد تجهیزات ذاتاً زمان حقیقی
نمی باشند، ولی با داشتن سرعت بسیار بالای انتقال، سادگی در برقراری شبکه، یکسان بودن نوع اتصالات تجهیزات از سازندگان مختلف و یکسان بودن نحوه ارتباط، سازندگان را برآن ساخت تا از آن در صنعت نیز استفاده نمایند.
یکی از مشکلات پیش روی صنعتگران عدم قطعیت در ارسال به موقع اترنت می‌باشد به طوری که با وجود پهنای باند و سرعت بسیار بالا به دلیل عدم وجود مدیریت بر شبکه و تصادم‌های حاصل شده در شبکه، این پروتکل علناً در صنعت نمی تواند کارساز باشد، که در صورت رفع این نقیصه می‌توان به جایگزینی آن در صنعت امیدوار بود. در این رساله سعی شده یک روال منطقی برای بررسی دو نوع شبکه (پروفیباس و اترنت) در پیش گرفته شود و با انجام یکسری آزمایشات مشابه دو نوع شبکه مقایسه و نقاط ضعف و برتری هریک مشخص گردد.
هدف اصلی تمام آزمایشات بررسی زمانی پروتکل‌ها بوده و جهت بررسی هر آزمایش بر روی 1000 نمونه تکرار گردیده تا به یک جامعه آماری قابل قبول دست یابیم. آنچه مسلم است این است که از آنجا که تجهیزات مورد استفاده کاملا صنعتی و ساخته سازندگان بنام می‌باشد، امکان ایجاد تغییرات اساسی در ماهیت پروتکل‌ها و پورت‌ها نبوده و تمامی آزمایشات بر اساس استانداردهای آنها صورت پذیرفته است. با استفاده از آزمایشات اینگونه استنباط میگردد که پروتکل پروفیباس به مراتب قابل اطمینان تر از اترنت بوده و زمان دسترسی به اطلاعات در آن دارای قطعیت می‌باشد. در صورتیکه در اترنت بطور معمول این خصوصیت وجود ندارد. با بررسی‌های بعمل آمده مشخص گردید دلایل اصلی این مشکل وجود تصادم در شبکه می‌باشد. حال چنانچه بتوانیم برای این مورد راهکاری بیابیم می‌توان تا حدود زیادی اترنت را به سمت زمان حقیقی بودن سوق داد. در این راه با الگو گرفتن از شبکه پروفیباس با تعریف یک سیستم Master/ Slave برروی اترنت توانستیم این نقص را رفع و به دیتای زمان حقیقی دسترسی یابیم. به این صورت که برروی CPU مورد آزمایش یکی را به عنوان Master تعریف کرده و دو CPU دیگر را تابع آن عنوان کردیم. به این ترتیب مدیریت باس شبکه با Master بوده و او به Slave‌ هایش اجازه دسترسی را می‌داد که این امر مانع به وجود آمدن تصادم گردید.
در بخش آخر با مطالعه شبکه‌های چند حلقه ای سعی کردیم تا رفتار زمانی شبکه‌های ترکیبی را یافته و عوامل تاثیرگذار بر آنها را بیابیم. با آزمایشات صورت گرفته مشخص گردید که در این نوع شبکه‌های ترکیبی توپولوژی سیستم بیشترین تاثیر را داشته و بعضا با انتخاب یک توپولوژی اشتباه کارایی نهایی سیستم از تک تک پروتکل‌ها پایین تر می‌باشد، ولی با انتخاب مناسب سیستم می‌توان به بالاترین سرعت پاسخ و قطعیت دسترسی دست یافت. از سوی دیگر از آنجا که بخشی از این شبکه اترنت می‌باشد امکان تبادل اطلاعات بین تک تک عناصر اترنت وجود دارد، ویژگی که پروفیباس فاقدآن می‌باشد.
در نهایت نتیجه گیری کلی از این پایان نامه این می‌باشد که سرعت تنها فاکتور در انتخاب یک شبکه نبوده و عواملی دیگر نظیر توپولوژی، نوع دسترسی به باس، مدیریت شبکه و حتی ترتیب قرارگیری وسایل نیزمی تواند در شبکه تعیین کننده باشد.
6-2- پیشنهادات
در حالت کلی این تحقیق و روش پیشنهادی در زمان حقیقی نمودن اترنت می‌تواند سر آغازی بر پیاده سازی لوپ های کنترلی بر بستر اترنت بوده و با ترکیب پروتکل های مختلف به بالاترین سرعت و ضریب دسترسی به داده دست یافت. بنابراین با توجه به آزمایشات انجام شده می‌توان مسایل مختلفی از جمله موارد زیر را در آینده مورد بررسی قرار داد:
1. طراحی و بررسی نحوه ایجاد Token Pass در اترنت
2. طراحی و بررسی ساخت سیستمهایی با چند Master در شبکه اترنت
3. ارایه مدل تصادفی جهت بررسی و شبیه سازی زمان ارسال شبکه اترنت بر پایه تصادم در زمان‌ها و تعداد نا معلوم
4. ارایه نرم افزار شبیه ساز جهت پیکره بندی سیستم های متشکل از چند پروتکل نظیر اترنت و پروفیباس به منظور دست یابی به بالاترین سرعت و ضریب اطمینان
5. بررسی لوپ های Cascade کنترلی بر روی بستر اترنت
6. بررسی امکان پیاده سازی سیستم های Fail-Safe برای سیستم های اضطراری (ESD) بر روی شبکه اترنت و نحوه دست یابی به ضرایب ایمنی بالا
7. بررسی امکان استفاده از اترنت با بستر فیبر نوری در سیستم های دارای توابع مانیتورینگ و کنترلی با شبکه های فوق گسترده از لحاظ جغرافیایی، نظیر سیستم نشت یاب در خطوط سراسری انتقال نفت و یا گاز کشور
M. Hanna, “Real-Time Analysis of FIP-based Systems”, Cairo University, Egypt, Oct. 2004.
2. http://www.profibus.com/technology/ 
3. Sh. Kumra, L. sharma, Y. Khanna, A. Chattri, “Analyzing An Industrial Automation Pyramid And Providing Service Oriented Architecture”, International Journal of Engineering Trends and Technology- Volume3Issue5, 2012. 
4. Simatic PCS 7 Catalugue, http://www.siemens.com, June 2013.
5. S. Tanenbaum, J. Wetherall, “Computer Networks (5th Edition)”, Prentice Hall, October 2010.
6. Building on the Structural Relationships, http://www.iebmedia.com.
7. Oxford Dictionery.
8. “IEEE Standards for Local Area Networks: Part 3: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect on (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications”, IEEE Std. 802.3, 2002.
9. J. Decotignie, “Ethernet-Based Real-Time and Industrial Communications”, June 2005.
10. R. Perlman,” Interconnections, Bridges and Routers”, 2nd Edition, Addison Wesley, 2000.
11. M. Felser, “Real-Time Ethernet—Industry Prospective”, IEEE, June 2005.
12. http://www.modbus.org.
13. http://ab.rockwellautomation.com.
14. http://www.p-net.dk.
15. http://www.yokogawa.com.
16. http://www.ethernet-powerlink.org.
17. http://www.toshiba.co.jp.
18. http://www.epa.org.cn.
19. http://www.automation.siemens.com.
20. http://www.sercos.com.
21. http://www.ethercat.org.
22. “PROFIBUS Installation Guidelines”, Verwer Training & Consultancy Ltd, Oct. 2013.
23. http://www.profibus.com/nc/pi-organization/members.
24. http://www.ieee802.org.
25. IEEE 802.3 10 BASE 5 Std.
26. IEEE 802.3 10 BASE 2 Std.
27. IEEE 802.3 10 BASE T Std.
28. IEEE 802.3 10 BASE FL Std.
29. IEEE 802.3 – IEEE Standard for Ethernet, 2012.
30. http://www.mathcs.emory.edu.
31. http://www.cs.duke.edu.
32. S. Manny, Z. Jing, C. Chris, Z. Kevin, K. Clark; K. Thomas, “RS-422 and RS-485 Standards Overview and System Configurations, Application Report”, May 2010
33. http://hairilhazlan.com.
34. “Simatic DP Bus Connector for Profibus Datasheet”, Siemens, July 2014.
35. “Simatic PB FC Standard Cable GP”, Siemens, Jule 2014.
36. “Simatic Profibus Optical Link Module Datasheet”, Siemens, Jane 2013
37. “Simatic NET,OLP‌ Datasheet”, October 1999
38. “Fiber Optic Solutions with PROFIBUS”, Siemens, 1999
39. “Simatic DP Rs485 Repeater Datasheet”, Siemens, July 2014
40. “TIA/EIA-232-F Standard”, http://tiaonline.org.
41. “Introduction to Profibus DP”, https://www.acromag.com.
42. https://nationalvetcontent.edu.au.
43. K.L. Busbee,”Systems Development Life Cycle”, http://creativecommons.org, Jane 2014.
44. Sh. Radack, “The System Developmen T Life Cycle (SDLC)”, National Institute of Standards and Technology, April 2009.
45. “Information Processing Systems, Part 4:Token-Passing Bus Access Method and Physical Layer Specifications”, ISO/IEC Std. 8802-4, ANSI/IEEE Std. 802.4, 1990.
46. STEP 7 Help, “Connection Types for Connection Partners”, STEP 7-V5.5 + SP3, Siemens.
47. STEP 7 Help, “Introduction to Configuring Connections”, STEP 7-V5.5 + SP3, Siemens.
48. STEP 7 Help, “Configuring Routed S7 Connections”, STEP 7-V5.5 + SP3, Siemens.
49. STEP 7 Help, “Help on the “Network View” Window”, STEP 7-V5.5 + SP3, Siemens.
50. STEP 7 Help, “Structure of the Connection Table”, STEP 7-V5.5 + SP3,Siemens
51. STEP 7 Help, “Blocks for Different Connection Types”, STEP 7-V5.5 + SP3, Siemens.
52. “Introduction to Profibus”, http://www.automation.com.
53. “SIMATIC S7-300, CPU 315-2DP Datasheet”, Siemens, February 2012.
54. “SIMATIC NET Profibus Networks”, Siemens, May 2000.
55. STEP 7 Help, “”Network Settings” Tab (Properties – PROFIBUS)”, STEP 7-V5.5 + SP3, Siemens.
56. STEP 7 Help, “Profile”, STEP 7-V5.5 + SP3, Siemens.
57. “SIMATIC S7-300, CPU318-2DP Datasheet”, Siemens, July 2014.
58. “SIMATIC S7-300, ET200S Datasheet”, Siemens, July 2014.
59. STEP 7 Help, “Example of Configuring an S7-400 as I-Slave”, STEP 7-V5.5 + SP3, Siemens.
60. STEP 7 Help, “Setting the Operating Behavior”, STEP 7-V5.5 + SP3, Siemens.
61. STEP 7 Help, “Reading Consistent Data of a DP Standard Slave//PROFINET IO Device with SFC 14 “DPRD_DAT””, STEP 7-V5.5 + SP3, Siemens.
62. STEP 7 Help, “Writing Consistent Data to a DP Standard Slave/PROFINET IO Device with SFC 15 “DPWR_DAT””, STEP 7-V5.5 + SP3, Siemens.
63. “TIA-485-A Standard”, http://tiaonline.org, March 2003.
64. “SIMATIC S7-300 CPU 31xC and CPU 31x: Technical specifications”, Siemens, March 2001.
65. STEP 7 Help, “Bus Parameters”, STEP 7-V5.5 + SP3, Siemens.
66. Frame profinet
67. STEP 7 Help, “Module Information Functions”, STEP 7-V5.5 + SP3, Siemens.
68. Simatic Manager Software, Siemens.
1 Computer Integrated Manufacturing
2 Distributed computer Control System
3 Mimic
4 Human Machine Interface
5 Industrial Ethernet
6 Actuator Sensor Interface
7 Recorder
8 Process Logic Controller
9 Distributed Control System
10 Manufacturing Execution System
11 Profibus
12 Supervisory
13 Open System Interconnection
14 Real-Time
1 Institute of Electrical and Electronic Engineering
2 Local Area network
3 Real Time Ethernet
4 Field-Bus
5 CENELEC
6 Delivery Time
7 Number of End Nodes
8 Switches
9 Bandwith
10 Time Synchronization Accuracy
11 Redundancy Recovery Time
12 On Top Of TCP/IP
13 On Top of Ethernet
14 Modify Ethernet
15 Serial Comunication
16 Request/Reply
17 Network
18 Transport
19Application
20 Ethernet
21 Repeater
22 Hub
23 Point to Point
24 Data Link
25 Media Access Control
26 Collision
27 Network
28 Router
29 Transport
30 Internet Protocol
31 Bottleneck
32 Congestion
33 Half-Duplex
34 Terminator
35 Repeater
36 Optical Link Modules
37 Optical Link Plug
38 Terminator
39 Fieldbus Data Link
40 Logical Link Control
41 Universal Asynchronous Receiver/Transmitter
42 Time Target Rotation
43 Field Message Specification
44 Manchester Coding Bus Powered
1 Access Techniques
2 Carrier Sense Multiple Instance
3 Function
1 Modbus
1 PID Loop
2 PID Controller
3 MATLAB
4 Sensor
5 Actuator
1 Backup
تحلیل ساختاری رویکردهای مربوط به همراستائی استراتژیک سازمانی و پیاده‏سازی آن
سید میعاد نبی زاده
دکتر رسول شفایی
پایان‌نامه برای دریافت مدرک کارشناسی ارشد
دانشکده مهندسی صنایع – گرایش صنایع
بهمن‌ماه 93
دکتر مصطفی ستاک
مقدس‌ترین واژه‌ها در لغت‌نامه دلم،
مادر مهربانم که زندگی‌ام را مدیون مهر و عطوفت آن می‌دانم.
برادرانم، همراهان همیشگی و پشتوانه‌های زندگی‌ام.
بر خود لازم می‏دانم از زحمات استاد گران‌قدر جناب آقای دکتر شفایی، که در مراحل انجام این پژوهش، با دلسوزی، لطف و صبر فراوانشان، همواره پشتیبان و راهنمای واقعی بنده بودند، از صمیم قلب قدردانی نمایم.
از استاد محترم، جناب آقای دکتر



Copyright 2018. All rights reserved.

Posted آگوست 6, 2018 by 92 in category "مقالات

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *