تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده

تحلیل زمانی مخابره سیگنال‌های کنترلی از طریق پیوندهای چند مرحله ای بر روی شبکه‌های صنعتی به منظور پیاده‌سازی حلقه‌های کنترل گسترده با انعطاف پذیری بالا

به کوشش
زینت صنیعی نیا

پیشرفت فن آوری‌های مرتبط با شبکه‌های ارتباطی در ده‌های اخیر و گسترش آن‌ها در لایه‌های بالایی صنعت نظیر لایه‌های مانیتورینگ و مدیریتی ایجاب نموده تا روش‌هایی برای بکارگیری این شبکه‌ها در سطوح پایین یعنی شبکه نمودن دستگاه‌ها و سنسورها ابداع و به کار گرفته شوند که هر یک نسبت به روش‌های سنتی دارای مزایا و معایبی می‌باشند.
در این پایان‌نامه نگاهی اجمالی به اتوماسیون صنعتی و نقش شبکه‌های ارتباطی در توسعه صنعت خواهیم داشت و با بیان تاریخچه شبکه‌های صنعتی از جمله اترنت و پروفیباس به ذکر اطلاعات پایه و سطوح سلسله مراتبی اتوماسیون صنعتی و پروتکل‌های آن می‌پردازیم. در ادامه ملزومات اساسی طراحی و ارتباطات قسمت‍های مختلف شبکه اترنت و پروفیباس شرح داده می‌شود و با ذکر محاسن و معایب هریک نشان خواهیم داد که چگونه می‌توانیم شبکه‌های با سرعت بالا ولی غیر زمان حقیقی مانند اترنت را در پروسه‌های نیازمند داده زمان حقیقی استفاده نماییم و در انتها با ترکیب شبکه‌های سطح بالا (اترنت) با شبکه‌های سطح پایین‌تر (مانند پروفیباس) به بررسی تحلیل زمانی مخابره سیگنال‌های کنترلی از طریق پیوندهای چند مرحله ای می‌پردازیم.
با توجه به بکارگیری گسترده شبکه پروفیباس و شبکه اترنت صنعتی، در این رساله به طور خاص بر استفاده همزمان از این دو نوع شبکه برای تبادل سیگنال‌های کنترلی متمرکز خواهیم شد و رفتار تأخیر متغیر با زمان، خطا در ارسال و سایر موارد را در مخابره سیگنالها از طریق هر دو شبکه و تأثیری که می‍توانند بر عملکرد سیستم کنترل داشته باشند را مورد مطالعه قرار خواهیم داد با این هدف که با بهره گرفتن از نتایج تحلیل بتوان به طور مشخص برآورده شدن قیود زمان حقیقی را به ازای هر سیستم کنترل تعیین نمود. همچنین به دنبال آن خواهیم بود که راهکارهائی را برای کمک به برآورده شدن این قیود ارائه نمائیم.



فهرست مطالب

1- مقدمه. 2
1-1- کلیات. 2
1-2- جایگاه اترنت در هرم اتوماسیون. 3
1-3- جایگاه فیلدباس در هرم اتوماسیون. 7
2- معرفی شبکه‌های صنعتی. 11
2-1- مقدمه. 11
2-2- معرفی شبکه اترنت. 12
2-2-1- نگاهی به تاریخچه پیدایش اترنت. 13
2-2-2- نگاهی به روند تکاملی اترنت. 15
2-2-3- نگاهی به روند تکاملی اترنت زمان حقیقی. 17
2-2-3-1- On Top of TCP/IP. 20
2-2-3-1-1-. Modbus/TCP. 20
2-2-3-3-2-. Ethernet/IP. 20
2-2-3-1-3- P-NET. 20
2-2-3-1-4-. Vnet/IP. 20
2-2-3-2- On Top of Ethernet. 21
2-2-3-2-1-. Ethernet Power Link (EPL) 21
2-2-3-2-2-. Time-Critical Control Network (TCNET) 21
2-2-3-2-3-. Ethernet for Plant Automation 21
2-2-3-2-4- Profinet CBA 21
2-2-3-3- Modified Ethernet. 21
2-2-3-3-1- Serial Realtime Communication System . 22
2-2-3-3-2- Ethercat. 22
2-2-3-3-3-. Profinet IO 22
2-3- شبکه پروفیباس. 22
2-3-1- نگاهی به تاریخچه پیدایش شبکه پروفیباس. 23
2-4- ارتباطات منطقی در شبکه‌های صنعتی (اترنت و پروفیباس) 24
2-5- تکنولوژی ارتباطات در اترنت. 25
2-5-1- لایه فیزیکی. 26
2-5-1-1- 10BASE 5. 27
2-5-1-2- 10 BASE 2. 27
2-5-1-3- 10 BASE-T. 28
2-5-1-4- 10 BASE-FL. 29
2-5-1-5- 100 BASE یا Fast Ethernet. 30
2-5-1-6- 1000 BASE یا اترنت گیگابیت. 31
2-5-2- مقایسه کلی شبکه های اترنت مبتنی بر IEEE 802.3. 32
2-5-3- لایه پیوند داده ای در اترنت. 32
2-5-3-1- فریم بندی داده در اترنت 33
2-5-3-2- روش دسترسی به باس در اترنت. 36
2-5-4- لایه شبکه در اترنت. 39
2-5-4-1- IP Address در لایه Network 40
2-5-4-1-1- آدرس IP-v4. 40
2-5-4-1-2- آدرس IP-v6. 40
2-5-5- لایه انتقال در اترنت. 41
2-6- تکنولوژی ارتباطات در پروفیباس. 43
2-6-1- لایه فیزیکی. 44
2-6-6-1- انتقال با کابل مسی. 44
2-6-1-2- انتقال با فیبر نوری. 48
2-6-2- توپولوژی‌های شبکه پروفیباس. 50
2-6-2-1- توپولوژی باس با بهره گرفتن از ریپیتر. 50
2-6-2-2- توپولوژی درختی با بهره گرفتن از ریپیتر. 51
2-6-3- لایه پیوند داده:. 52
2-6-3-1- فرمت انتقال دیتا و امنیت آن. 53
2-6-3-2- نحوه دسترسی به باس. 54
2-6-3-3- فریم Token 56
2-6-4- پروفیباس FMS. 56
2-6-5- پروفیباس PA 57
2-7- جمع بندی. 60
3- تبادل داده بین PLC‌ ها با بهره گرفتن از شبکه‌های صنعتی 62
3-1- مقدمه. 62
3-2- طراحی شبکه. 63
3-2-1- امکان سنجی. 64
3-2-2- تجزیه و تحلیل. 65
3-2-3- طراحی. 65
3-2-4- اجرا. 66
3-2-5- نگهداری و به روز رسانی. 66
3-3- تکنیک‌های دسترسی به شبکه. 67
3-4- شبکه کردن PLC‌ ها با بهره گرفتن از اترنت. 67
3-4-1- ارتباطات Send / Receive در شبکه اترنت. 68
3-4-2- کارکردهای ارتباطی. 69
3-4-3- پیکربندی و برنامه نویسی ارتباط S7 Connection 70
3-4-3-1- پیکر بندی سخت افزار. 70
3-4-3-2- پیکربندی ارتباط در Netpro 71
3-4-3-3- برنامه نویسی تبادل دیتا در اترنت. 72
3-5- شبکه کردن PLC‌ها با بهره گرفتن از پروفیباس. 73
3-5-1- تنظیمات شبکه پروفیباس. 75
3-5-1-1- پارامتر Highest Profibus Address. 76
3-5-1-2- پارامتر Transmission 76
3-5-1-3- پروفایل‌های پروفیباس. 77
3-5-2- IntelLigent Slave. 77
3-5-3- برنامه نویسی تبادل دیتا در پروفیباس. 77
3-6- جمع بندی. 78
4- تحلیل تئوری و عملی شبکه‌های صنعتی. 80
4-1- مقدمه. 80
4-2- محاسبه زمانی ارتباط پروفیباس. 81
4-2-1- محاسبه زمانی ارتباط یک Master و یک Slave به لحاظ تئوری 82
4-2-2- محاسبه زمانی ارتباط یک Master و یک Slave به لحاظ عملی 85
4-2-3- محاسبه زمانی ارتباط یک Master و دو Slave به لحاظ تئوری 88
4-2-4- محاسبه زمانی ارتباط یک Master و دو Slave به لحاظ عملی 89
4-3- محاسبه زمانی ارتباط اترنت. 91
4-4- زمان حقیقی نمودن اترنت. 96
4-5- سیستم‌های چند مرحله ای. 98
4-5-1- حالت اول DP-LAN-DP. 99
4-5-2- حالت دوم LAN-DP-DP. 102
4-5-3- مقایسه دو سیستم. 104
4-6- جمع بندی. 105
5- تاثیر شبکه‌های صنعتی بر روی حلقه کنترلی. 107
5-1- مقدمه. 107
5-2- مدل مورد بررسی بدون تاخیر زمانی. 108
5-3- وارد نمودن تاخیر به سیستم (تاخیر ناشی از شبکه). 110
5-4- مدل سازی با شبکه ترکیبی. 113
5-5- نتیجه گیری:. 114
6- جمع بندی و پبشنهادات. 116
6-1- جمع بندی. 116
6-2- پیشنهادات. 119










فهرست تصاویر
شکل ‏1‑1: هرم اتوماسیون[2] 4
شکل ‏1‑2: سطوح شبکه‌های صنعتی [4] 5
شکل ‏1‑3: کاربرد اترنت در سطوح مختلف اتوماسیون [6] 6
شکل ‏1‑4: جایگاه پروفیباس در هرم اتوماسیون [2] 8
شکل ‏1‑5: معماری اصلی سیستم متشکل از لینک‌های اترنت و پروفیباس 9
شکل ‏1‑6: معماری شبیه سازی شده متشکل از لینک‌های اترنت و پروفیباس 9
شکل ‏2‑1: روند تحول اتوماسیون 12
شکل ‏2‑2: برخورد در اترنت 15
شکل ‏2‑3: اترنت مبتنی بر هاب [8] 16
شکل ‏2‑4: اترنت مبتنی بر سوییچ [9] 17
شکل ‏2‑5: ساختارهای ممکن برای اترنت زمان حقیقی [11] 19
شکل ‏2‑6: لایه فیزیکی 26
شکل ‏2‑7: تصادم دیتا در اترنت [30] 38
شکل ‏2‑8: لایه شبکه 39
شکل ‏2‑9: لایه انتقال 42
شکل ‏2‑10: کابل مسی شیلددار 44
شکل ‏2‑11: ساختار RS485 [32] 44
شکل ‏2‑12: ساختار Star 45
شکل ‏2‑13: ساختار Tree. 46
شکل ‏2‑14: کابل و کانکتور پروفیباس [34] 47
شکل ‏2‑15: نحوه اتصال OLM به پروفیباس [36] 49
شکل ‏2‑16: نحوه اتصال OLP به پروفیباس[37] 50
شکل ‏2‑17: توپولوژی باس با بهره گرفتن از ریپیتر[39] 51
شکل ‏2‑18: موقعیت لایه‌های LLC و MAC در مدل OSI [2] 52
شکل ‏2‑19: بسته UART [40] 53
شکل ‏2‑20: بسته اطلاعاتی پروفیباس[41] 53
شکل ‏2‑21: نحوه ارسال دیتا در پروفیباس[2] 55
شکل ‏2‑22: ساختار Token در پروفیباس[41] 56
شکل ‏2‑23: لایه های مورد استفاده در پروفیباس FMS [2] 57
شکل ‏2‑24: پروفیباس PA/DP [2] 58
شکل ‏2‑25: انتقال دیتا در پروتکل H1 [2] 58
شکل ‏3‑1: چرخه زندگی یک سیستم 64
شکل ‏3‑6: شبکه کردن دو PLC 300 توسط اترنت 71
شکل ‏3‑7: Connection Table. 71
شکل ‏3‑8: مشخصات ارتباط برقرار شده 72
شکل ‏3‑9: شبکه کردن دو PLC 300 توسط پروفیباس 76
شکل ‏3‑10: SFC14 [61] 78
شکل ‏3‑11: SFC15 [62] 78
شکل ‏4‑1 : ساختار Bus Cycle. 82
شکل ‏4‑2: ساختار انتقال اطلاعات در پروفیباس 83
شکل ‏4‑3: فریم پروفیباس 84
شکل ‏4‑4: فریم تغییر یافته پروفیباس [41] 85
شکل ‏4‑5: نمودار زمان مبادله اطلاعات بین یک Master و یک Slave. 87
شکل ‏4‑6: پراکندگی آماری زمان مبادله اطلاعات بین یک Master و یک Slave 87