SFF 2006-2007 Curs 71 CURS 7 COMUNICATII INDUSTRIALE COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE

SFF 2006-2007 Curs 7 1

CURS 7

COMUNICATII INDUSTRIALECOMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE

SFF 2006-2007 Curs 7 2

Comunicatia intre elementele ierarhice ale unui sistem de conducere, ca si intre componentele sistemului de conducere la nivel inferior, constituie unul din factorii esentiali in ceea ce priveste succesul intregului sistem de conducere.

Proiectarea si exploatarea unor astfel de sisteme ridica probleme legate de interconectarea eficienta a unor

echipamente gata proiectate.

SFF 2006-2007 Curs 7 3

COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE

SFF 2006-2007 Curs 7 4

Sistemele de comanda automata:

Au revolutionat fluxurile si tehnicile de manufacturare.

Au facut automatizarea posibila, accesibila si abordabila.

Produc date referitoare la produsele manufacturate, date profitabile din punct de vedere al imbunatatirii calitatii.

Daca datele colectate si produse de sistemele de comanda automata sunt adunate si procesate, ele pot fi folosite la imbunatatirea procesului, automat la cresterea profitului.


SFF 2006-2007 Curs 7 5

Dezavantajele colectarii si procesarii manuale a datelor:

Datele colectate sunt de cele mai multe ori imprecise.

Colectarea manuala exclude notiunea de timp real.

Sunt mari consumatoare de timp, presupunand un effort uman consistent.

Datele finale pot fi disponibile dupa un interval relativ lung de timp.

Corectarea erorilor la nivelul productiei in timp real este imposibila.


SFF 2006-2007 Curs 7 6

Categorii de informatii de timp real necesare in sistemele de comunicatii moderne:

Ordine precise

Instructiuni precise.

Specificatii de productie.

rapoarte.

Alarme, etc.

SFF 2006-2007 Curs 7 7

Echipament

Masina

Celula

Zona

Host

Echipament de productie

Muncitor

Sef de echipa

Supervizor

M

Modelul pe cinci nivele al comunicatiilor de productie

Modelul tipic de organizare a personalului


Nivel productie

Management

SFF 2006-2007 Curs 7 8


Echipament

Alcatuit din: echipamente, utilaje si elemente necesare productiei

In general sunt simple, fara a fi capabile sa comunice unui sistem de comanda altceva decat starea de pornit/oprit.

S-au dezvoltat cipuri dedicate care au permis utilizarea unor mijloace de comunicatie care se pot atasa apoi

la o magistrala sau la un bus de comunicatie.

SFF 2006-2007 Curs 7 9


Masina

Caracteristici:

Sunt implicate in relatia directa cu produsul

Unele deplaseaza produsul

Altele adauga valoare produsului

Fiecare masina produce date cu semnificatie concreta in cursul procesului de productie

Masini cu CN

Roboti

SFF 2006-2007 Curs 7 10


Masina

Intrebari la care trebuie sa “raspunda” controlerele masinilor:

La ce trebuie lucrat

Cat trebuie facut

Ce trebuie facut mai departe

Este material suficient, etc

Face referire la echipamentele specifice pe task sau actiune

Este nivelul care asigura veniturile care permit suportul restului organizatiei.

Este necesara perfectionarea continua a acestui nivel

SFF 2006-2007 Curs 7 11


Celula

Caracteristici:

Reprezinta o grupare logica de masini utilizate pentru a adauga valoare unuia sau mai multor produse.

Lucreaza cu o familie de produse sau cu componente cu proprietati similare

Sef de echipa

Comunica cu fiecare muncitor

Monitorizeaza performantele fiecaruia

Coordoneaza eforturile pentru a realiza productia prevazuta

Se asigura ca muncitorii comunica intre ei.

In model uman

SFF 2006-2007 Curs 7 12


Celula

Rolul controlerului de celula:

Integreaza o serie de masini diferite intr-o celula de lucru pe baza de cooperare

Comunica cu fiecare masina din celula

Comunica cu alte controlere de celula

Are abilitati de:

A incarca/descarca programe

A schimba diverse date si informatii

A porni/opri echipamentele

A monitoriza performantele fiecarui echipament sau aparat in parte

SFF 2006-2007 Curs 7 13


Tipuri principale de comunicatii

PRIMITIVE: schimb de date pe linii digitale de intrare/iesire, date binare, de tip DA sau NU.

Exemple:

Un robot este programat sa astepte executarea programului X pana cand intrarea Y devine TRUE.

Un PLC cu intrari si iesiri numerice poate fi conectat la terminalele robotului, obtinandu-se astfel o celula simpla, cu un singur echipament, cu o comunicatie primitiva. PLC-ul poate comanda ce executa robotul.

SFF 2006-2007 Curs 7 14


COMPLEXE: de exemplu la incarcarea/descarcarea programelor sau actualizarea variabilelor. Cele mai multe se refera la comunicatii seriale asincrone, avand la dispozitie un port serial RS-232.

1 1000001 1 1

Bit Start

Cod ASCII pentru litera A Bit Paritate Bit Stop

Anunta receptorul ca

incepe un mesaj

Mesajul de transmis

Verificarea erorilor

Anunta receptorul ca s-a terminat mesajul

SFF 2006-2007 Curs 7 15


Tipuri de Controlere de Celula

PLC

PLC

PC

PLC

PC

Dispozitive inteligente

1990 2000 2010

Evolutia platformelor de control

SFF 2006-2007 Curs 7 16


PLC-uri

Avantaje:

Sunt usor de inteles de electricienii si tehnicienii din exploatare

Este foarte usor de utilizat in comunicatiile primitive intre masinile din celula

Este simplu de implementat comunicarea intre PLC-uri de aceeasi marca.

Dezavantaje:

Grad de flexibilitate redus fata de PC-uri

SFF 2006-2007 Curs 7 17


PC-uri

Avantaje:

Ofera mai multa flexibilitate si mai multe capacitati

Permite comunicare cu elemente de comanda apartinand unor producatori diferiti

Utilizeaza pentru comunicare un software dedicat: SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)

SFF 2006-2007 Curs 7 18

Aplicatie dedicata

Text sau fisier binar

Interfata DAQ Module PLC I/O Alte echipamente

Driver DAQ Driver DAQ Drivere

Stocare/citire date

DAQProtocol dedicat

Data Socket


Arhitectura tipica pentru o aplicatie clasica de control de celula

SFF 2006-2007 Curs 7 19


Aplicatie SCADA

Baza de date

Interfata DAQ Module PLC I/O Alte echipamente

Driver DAQ Driver DAQ Drivere

Citire date

Arhitectura tipica pentru o aplicatie SCADA

Tag EngineLog Date/Alarme

Achizitie date

SFF 2006-2007 Curs 7 20

Avantaje oferite de SCADA:

Elimina eforturile de dezvoltare a aplicatiei prin interpunerea unor module software dedicate pentru comunicare cu echipamente de nivel inferior, respectiv gestionarea bazei de date si a informatiilor aferente.

Event-driven: gestionarea evenimentelor (obiectele nu fac nimic pana cand nu survine evenimentul pentru care au fost programate sa lucreze)

Programatorul realizeaza aplicatia cu ajutorul meniurilor sau cu icoane grafice, incarcand mai apoi drivere software specifice echipamentelor conectate la calculator.


SFF 2006-2007 Curs 7 21


Zona

Controlerul de zona:

Au o privire generala asupra procesului

Primesc ordine de la host si atribuie sarcinile spre celule, in vederea indeplinirii acestora

Comunica cu ceilalti controleri de zona pentru sincronizarea productiei

Utilizeaza metode de comunicatii sincrone, fiind atasati unei retele locle LAN

SFF 2006-2007 Curs 7 22


Retele LAN (local area network): Reprezinta coloana vertebrala a retelelor de comunicatie

Topologia

se refera la dispunerea fizica a retelei

Host

T1T2

T3

T4T5Tn

T2T1 TnT1

T2

T3

T4

T5

Tn

stea Bus/single highway

inel

Metode peer to peer

SFF 2006-2007 Curs 7 23


Topologia stea:

Calculatorul central: master

Contine memoria, echipamentul de procesare si comutare

Terminalele: slaves

Topologia bus/single highway:

Fiecare terminal este legat la un singur cablu

Orice emitator/receptor are o cale directa la orice alt emitator/receptor

Pentru a asigura coerenta comunicarii, trebuie adoptate metode (protocoale), astfel incat la un moment dat sa emita nu mai mult de un terminal

Topologia inel:

Un cablu continuu in forma de inel, conecteaza toate terminalele.

Este necesara utilizarea unor metode pentru a valida comunicarea intre diferitele terminale, fara ca mesajele sa fie perturbate

SFF 2006-2007 Curs 7 24


Tipuri de cablu

Bifilare torsadate (twisted pair): perechi de conductori rasuciti unul in jurul celuilalt, pe intrega lungime a cablului

Este cel mai ieftin tip de cablu, fiind si usor de instalat.

Cablu coxial: este un mediu de banda larga (broadband), ceea ce inseamna ca pot fi transmise mai multe canale simultan

Prezinta o excelenta imunitate la zgomot

Fibra optica: cu o tehnologie foarte dinamica

Imunitate perfecta la zgomot

Suporta cele mai inalte rate de transmisie

Transmisie prin frecvente radio: au devenit foarte raspandite in ultima vreme

SFF 2006-2007 Curs 7 25


Tehnologia wireless(fara fir): module ce utilizeaza undele electromagnetice pentru transmiterea datelor

Imunitate foarte buna la zgomote si se comporta foarte bine in mediu industrial

Nu necesita cablare

Transceiver de acces

Retea principala cablata, LAN 1(protocol A)

Transceiver client 1

Transceiver client n

Transceiver client k

Retea principala cablata, LAN 2 Protocol A


bridge

Retea principala cablata, LAN 2 Protocol B


gateway

SFF 2006-2007 Curs 7 26


Tehnologia spread spectrum(SS): utilizeaza o gama larga de frecvente

Datele de translatat sunt modulate pe o banda mai larga

A fost utilizata de americani in al doilea razboi mondial

La nivel mondial, pentru uzul comercial, au fost desemnate trei benzi de frecventa, reunite sub numele de ISA (Industrial, Scientific, Medical), anume 900 MHz, 2.4 GHz si 5.7 GHz.

SFF 2006-2007 Curs 7 27


Metode de acces: token-passing

Un singur echipament poate “vorbi” la un anumit moment de timp, cand are “token”-ul care sa-i valideze folosirea liniei.

Este foarte fiabila

Ofera timpi de acces predictibili

Statia de transmisieseteaza bitul de token ca

fiind ocupat

adauga campul de informatie

adauga mesajul ce doreste sa-l transmita

adauga pachetul de transport

Contine adresa statiei caruia ii este destinat

mesajul

SFF 2006-2007 Curs 7 28


Celelalte statii examineaza header-ul si verifica adresa

Mesajul ajunge la statia destinatie, este copiat si se

seteaza bitii campului de transport pentru a indica ca mesajul a fost receptionat

Se regenereaza mesajul si este trimis la statia

expeditoare

Se elibereaza token-ul si este trimis urmatoarei statii spre

utilizare

SFF 2006-2007 Curs 7 29


Host

Caracteristici:

Este in general un sistem mainframe (compus din una sau mai multe masini), un minicalculator sau un PC

Este responsabil pentru software-ul de business, engineering, comunicatiile de nivel inalt intre departamente, birouri, etc.

Pachete software de business: de tipul MRP (Manufacturing Resource Planning)

Sunt utilizate pentru introducerea comenzilor, facturilor, bonurilor de materiale, verificarea creditelor si platilor clientilor, etc

Pot fi folosite pentru generarea comenzilor de productie, pentru materiale, componente si subansamble

Documents

SFF 2006-2007 Curs 71 CURS 7 COMUNICATII INDUSTRIALE COMUNICATII LA NIVELUL HALEI DE PRODUCTIE