3analiza sff

8/16/2019 3Analiza SFF

1/11

2.4. Integrarea informaţională a componentelor în SFF

Cuplarea sistemelor de comandă şi conducere în SFF şi transmiterea informaţiilor între acesteanecesită magistrale (bus) de comunicaţii simple şi ieftine. Sunt cunoscute mai multe modalităţifizice de cuplare a echipamentelor de conducere şi protocoale de transmitere de informaţii: interfaţaV.!" magistrală #$%#&S" $'%#&S" interfaţa *S+$" ,-F$#&S" *'+#&S" etc.

Interfaţa V.24 (/$' 0011 sau $* S2) este cea mai utilizată interfaţă serială" prezentă lani3elul fizic al protocolului de comunicare 4*, (4anufacturing *utomation ,rotocol). 5egăturaîntre două aparate se realizează prin cuple de 6 pini" din care sunt utilizaţi numai 7 (figura . 8).

Figura .8. 4odul de cuplare a echipamente prin S 2

/atele sunt trimise prin /8" c9nd S8." S" 48" 4 sunt în starea 8" iar datele primite prin / suntşiruri de biţi" pentru care starea se defineşte:

+ stare 1: 2V;86V<

+ stare 8: +2V;+86V.

Semnalele de comandă şi de rapoartele sunt transmise de la un dispoziti3 final de date la celălalt (8la şi la 8)" prin:

+ S8. se primeşte raportul = pregătit de funcţionare > de la 48 <

+ S se transmite semnalul = pregătit pentru transmitere de date > de la 4 <

+ ,rin /8 se transmit datele" care se primesc la /.

%ransmiterea de date se materializează sub forma unor şiruri de biţi" grupaţi c9te ?" după codulcaracterelor *S$$. /e e@emplu" dacă se transmite caracterul *S$$ = * > (în zecimal 06)" în binar acesta se prezintă sub forma 8111118" sau pentru caracterul = 4 > (în zecimal ??)" în binar este8118818.

$n figura .82 se prezintă graficul 3ariaţiei tensiunii la transmiterea unui pachet de date careconţine : antetul din ! biţi de Start (8881)" mesaAul const9nd din caracterul *S$$ = 4 >" bitul de

8

2

!

6

0

?

1

/8

/

S

4

48

S8.

/ate trimise

/ate primite

,regătit de trimitere

aport primit

%/

/

8

2

!

6

0

?

1

/8

/

S

4

48

S8.

/ate trimise

/ate primite

%/

/

/ispoziti3 final de date 8 /ispoziti3 final de date

/ispoziti3 de transmitere de date


2/11

paritate (1+dacă suma biţilor 8 din caracterul = 4 > este pară" 8+ dacă suma biţilor 8 este impară) şi8 sau biţi de Stop (8 sau 88).

Figura .82. Sir de biţi pentru transmiterea de date pe reţeaua serială S 2

Schimbul de date se realizează după diferite protocoale" un e@emplu de transmitere de date este prezentat în figura .8!. ,rocesul transferului de date prezintă următoarele faze (momente)distincte: anunţ" transmitere" încheiere. Schimbul de date între două controlere se realizează într+osuccesiune prestabilită şi conţine anumite caractere *S$$" cu semnificaţii distincte.

Staţia care trimite mesaAul 3erifică disponibilitatea staţiei de recepţie prin transmiterea caracterelor 'B (nCuirD).

/acă staţia de recepţie este disponibilă" ea trimite înapoi şirul /51. /acă răspunsul nu 3ine sau egreşit" atunci se trimite din nou 'B.

/acă a sosit răspunsul corect" staţia de trimitere transmite şirul de date care are ca antet caractereleS%E (start of te@t) şi ca încheiere caracterele %E (end of te@t) şi # (bloc chec character"ultimul caracter trimis din şirul de date care trebuie să fie acelaşi la trimitereGprimire).

a răspuns la transmiterea de date" staţia de primire transmite /58" cealaltă staţie încheietransmiterea de date prin -% (end of transmision).

Figura .8!. ,rotocol de transmitere de date prin interfaţa V!.

t

+86 V

86 V

8 8 8 1 8 1 1 8 8 1 8 1 8 8

? biţi de date

#it de paritate

biţi de Stop! biţi de Start

( ' B

/ 5 ( 1

S % E

/ateHHHHSemnale trimise

( % E

# . .

/ 5 ( 8

( - %

Semnale primite


3/11

/e e@emplu" dacă se trimite şirul de caractere *S$$ I-#-% 7?I" şirul de biţi corespunzători blocului de caractere S%E" -#-% 7?" %E" # este reprezentat în tabelul .8

ata de transmiterea diferă în funcţie de echipamentele conectate şi poate fi : 881" 861" 211" 011"811" !11" !711" J011" 8J11 biţiGs.

%abelul .8

4agistrala BITBUS realizează legarea în reţea a unui controler (master) cu un număr de participanţi (scla3i). &n e@emplu este prezentat în figura .86. Rata de transmitere a datelor în

magistrală depinde de lungimea conductorilor şi 3ariază de la 0"6 biţiGs la 811m lungime" la "!4biţiGs la 21 m lungime.

%ransmiterea de date pe magistrală este stabilită prin norma S !76" care precizează că semnalulelectric se transmite prin pinii 3 şi 8 ai cuplelor " at9t pentru trimiterea c9t şi pentru primirea datelor.Kn norma S !76 se stabilesc cuplele" legătura dintre cuple şi semnalul electric de schimb deinformaţii. ,entru rate de transmitere a datelor de 0"6 biţiGs şi 2?6 biţiGs sunt suficienţiconductori cu 2 fire" pentru rata de "! 4biţiGs este ne3oie de încă perechi de pini pentrutransferul tactului de sincronizare a primirii informaţiilor. Kn figura .80 se prezintă legăturile dintrecuple şi în figura .8? se prezintă un e@emplu de transfer de date cu sincronizare prin trimitereaunui semnal de tact.

$nformaţiile se transmit de la master la sla3e sub forma unui şir de biţi 1 sau 8" grupaţi c9te 7 (8 bDte)" organizat într+un cadru de date. *cesta prezintă un antet (2 bDte)" datele propriu+zise delungime de p9nă la 87 bDte şi un sfârşit de date (2 bDte).

*ntetul are un şir de caractere de tip flag" de forma (18888881)" care nu trebuie să se mai repete înîntreg cadrul de date" adresa de lungimea unui bDte care este întotdeauna adresa primitorului" adicăa echipamentului pasi3 din magistrală (scla3) şi bDte+ul de control conţine informaţii despre tipul de

date transmise (sincronizare" stare).

S % E ) - # - % 7 ?

( % E

# . .

8 1 1 8 1 8 1 1 8 8 8

8 8 8 8 8 1 1 8 8 1

2 1 1 8 1 8 8 1 8 1 8

! 1 1 8 1 8 1 8 1 1 1

6 1 8 1 1 1 8 8 8 1 8

0 1 1 1 1 1 1 8 8 1 8

? 1 8 8 8 8 8 1 1 1 1

#it de paritate

8 8 8 1 8 8 8 8 1 1

*dresa ontrol /ate Siguranţă FlagFlag

8 bDte 8bDte 87 bDtes bDtes 1888888118888881


4/11

Figura .86. @emplu de reţea magistrală #$%#&S

Figura .80. 5egăturile din cuple pentru transfer de date S !76

Figura .8?. @emplu de transfer de date cu sincronizare prin tact

Magistrala InterbusS este specializată în realizarea legăturilor între controler sau , şi periferiiale robotului (module de $G-).

$n figura .87 se prezintă un e@emplu de reţea pentru transmiterea informaţiilor între un ,5 sau un, (cu rol de master) şi module $G- (sla3e).

4aster

Sla3e 8 Sla3e Sla3e 2

8

2

6 J

7

0

7

2

Semnal

%act

8 1 8 8 1 1 18

t

t


5/11

Figura .87. @emplu de reţea $nterbus+S

5ungimea reţelei 3ariază de la 81 m pentru magistrală de periferie" p9nă la !11 de m pentrumagistrală la distanţă. $nformaţiile transmise prin $nterbus+S sunt grupate în cu3inte de c9te 80 biţi"iar reţeaua funcţionează ca un registru binar. $n figura .8J se prezintă mesaAul trimis de master înmagistrală la toate modulele $G-" cu un anumit tact. ,oziţia modulului în magistrală corespunde cu

poziţia cu39ntului $G- din mesaA (şirul sla3e+ilor este identic cu şirul cu3intelor $G-). ,artea dincu39ntul $G- corespunzătoare ieşirilor se scrie în modul corespunzător" iar partea din cu39nt pentruintrări se memorează la modul şi se returnează la master.

Figura .8J. Format de mesaA trimis de master prin magistrala $nterbus+S

Interfaţa !SI este o magistrală de c9mp pentru integrarea senzorilor şi comanda actuatoarelor princonectare simplă cu cablu bifilar. $n figura .1 se prezintă un e@emplu de interfaţă *S+$.aracteristicile transmisiei de date sunt : rata de transmitere : 80? biţiGs" distanţa ma@imă detransmitere 811 m" ma@imum 28 de echipamente cuplate sau mai multe dacă se adaugă un repeater.chipamentul master este un ," cuplat în reţea 5*' (thernet)" care funcţionează ciclic (timpulunui ciclu este de ma@imum 6 ms" în funcţie de numărul elementelor cuplate) şi are rolul de ainteroga starea senzorilor şi de a comanda actuatoarele" prin comandă binară (pornitGoprit).

$G-

$G-

8

$G-

2

$G-

!

$G-

6

$G-

..n

,lacă de magistralămaster

,5 sau ,

,eriferie de magistrală 8

,eriferie de magistrală

ablu cu 6 fireecranat sau fibră

optică

4odul $G- cu 80 biţi (7 pentru $ şi 7 biţi pentru -)

#uclă deîntoarcere

roare u39nt$G- 8

u39nt$G-

u39nt$G- 2

u39nt$G- n

#uclă deîntoarcere

roareH


6/11

Figura .1. @emplu de cuplare a elementelor prin interfaţă *S+$" unde S8" S" S2" S!" S6 suntnotaţiile pentru diferite tipuri de senzori" *8" *" *2 sunt actuatoare

$n figura .8 se prezintă conţinutul semnalelor transmise de la master şi conţinutul răspunsului dela senzori" care poate fi : mesaA de stare sau eroare. Sincronizarea transmisiei de date se realizează

prin biţii de Start şi Stop. /e la 4aster se transmit 6 biţi de date" care pot fi parametrii sau comenzi"de la senzor se transmit ! biţi de date" care pot fi starea senzorului sau eroare.

Semnal de la master

Semnal de la senzor

Figura .8. onţinutul semnalelor transmise în $nterfaţa *S+$

4agistrala de tip "#$FIBUS (acronim de la ,rocess Field #us) este o magistrală de mare 3iteză deschimb de informaţii între senzori şi actuatoare. $n figura . se prezintă un e@emplu de magistrală,-F$#&S" în care componentele 8+7 sunt acti3e în reţea" cu e@cepţia echipamentelor şi 0" caresunt pasi3e. lementele acti3e pot transmite date prin reţea în orice moment" spre deosebire de cele

4aster (card ptr. , saucontroler)

*S$

eţea

58

'

S!

S S2S8

*8*

*2

S6

# i t d e S % * ) %

# i t d e . - 4 *

' / *

# i t d e S % - ,

! 2 8 1 ! 2 8 1

2 + 8 1 b i ţ i , * & L *

6 biţi pentru adresă" 1+28

de participanţi

6 biţi de date

! biţi de date

# i t d e S % * )

%

# i t d e , * ) $ % * % (

# i t d e S % - ,

2 8 1 # i t d e , * & L

*


7/11

%ransferul de date se realizează prin miAlocirea unui %eton (toen) care circulă ciclic prin reţea întreelementele acti3e. %opologia acceptată a magistralei poate fi în linie sau arborescentă" de multe orireţeaua a39nd doar un element acti3" calculatorul central.

4ediul de transfer de date este un conductor bifilar. 'umărul ma@im de echipamente acti3e înmagistrală este de 2" rata de transfer de date 3ariază între J"0 biţiGs şi 611 de biţiGs" lungimeama@imă a reţelei este de 811 m. Se pot lega mai multe segmente de magistrală prin repeater.

Sistemul poate recunoaşte următoarele erori ale sistemului:

• 4ai multe Aetoane care circulă prin magistrală

• 'ici un Aeton circulant

• roare de reproducere a Aetonului

• 4ai multe adrese identice ale componentelor din reţea

•

chipament defect de primire a informaţiilor• uplareaGdecuplarea unui participant în magistrală.

Figura .. @emplu de structură a unei reţea ,-F$#&S

$nformaţiile sunt grupate în şiruri de c9te 88 biţi" aceste şiruri sunt denumite caractere &*%(acronim de la &ni3ersal *sDnchronous ecei3erG%ransmitter)" de forma următoare:

unde bitul 8 este întotdeauna 1" respecti3 bitul 88 este 8" biţii +J formează un bDte pentru uncaracter" iar bitul 81 poate fi 8 (dacă suma biţilor 8 din caracter este impară) sau 1 (dacă suma

biţilor 8 din caracter este pară).

@istă mai multe formate ale cadrelor de date" un format mai scurt" în care se transmite un singur caracter (caracterul transmis este 88811818)" respecti3 un format e@tins de p9nă la 08 de caractere&*%" de forma:

+biţii de sincronizare ai transmisiei: se transmite bitul 1 de cel puţin 22 de ori+bDte+ul de start: 18818111+bDte+ul cu 3aloarea lungimii datelor" 3aloarea poate fi: minim !" ma@im !J (caractere

&*%)+repetarea 3alorii lungimii datelor b t l d t t 18818111

b81 b2 b b6 b! b? b0 , b7 8

8 !2 06 7? 81J 88

%raiectoria toen+ului

Staţiile " 0 sunt pasi3e

8 2

6

? 70


8/11

+adresa de destinaţie+adresa e@peditorului+bDte+ul de control+datele de transmis

+bDte+ul de 3erificare a sec3enţei+bDte+ul de sf9rşit: 11181881.

Magistrala &!'Bus (&ontrol !rea 'etMor) este frec3ent utilizată ca magistrală de transfer dedate între echipamente de comandă şi conducere în mediul industrial" este robustă şi accesibilă. ,rinmagistrală se integrează mai multe staţii la care sosesc pachetele de date însoţite de un mesaA (figura.2).

Figura .2. @emplu de magistrală *'

Fiecare staţie primeşte toate datele transmise prin magistrală" dar o staţie le reţine doar pe aceleacare corespund numărului propriu de identificare.

/acă magistrala este liberă" orice staţie poate să transmită pachetul său de date însoţit de mesaA./acă mai multe staţii emit în acelaşi timp" atunci se 3a transmite pachetul de date cu mesaAul de ceamai mare prioritate. %oate celelalte staţii cu priorităţi mai mici 3or înceta transmisia şi 3or recepţiona datele transmise. /acă identificatorul din mesaAul datelor apare pe lista de identificatoriai staţiei" aceste informaţii 3or fi recepţionate" în caz contrar datele nu sunt acceptate.

Figura .!. ,achet de date specific magistralei *'

4esaAul cu pachetul de date (figura .!) conţine următoarele c9mpuri de cifre: cifrele de startmarchează începutul mesaAului şi sincronizează toate staţiile" c9mpul de (eci)ie conţineidentificatorul de mesaA şi un bit suplimentar. 5a transmiterea acestui şir de biţi se 3erifică dacăstaţia respecti3ă este pregătită să transmită datele sau dacă alt mesaA are prioritate mai mare şi 3a fitransmis acesta cu prioritate. 9mpul de control informează numărul de bDte din c9mpul de (ate"care poate să conţină de la 1 la 7 bDte. 9mpul & (&Dclic # edundancD &hec) conţine bDte+ulcod de siguranţă" c9mpul de confirmare conţine un semnal de confirmare a tuturor staţiilor carerecepţionează" că mesaAul a fost transmis fără eroare. u numărul (e sf*r+it se încheie mesaAul şi

pachetul de date. Fiecare staţie poate să transmită date" dar şi poate să ceară transmiterea de date dela alte staţii" prin biţii de decizie.

ecepţie

Selectare4emorare şie@ecuţie

ecepţie

Selectare /ateneacceptate

Nenerator de mesaA

%raductor de semnal

4agistrală *'

4esaA acceptat 4esaA neacceptat4esaA generat

Staţie Staţie Staţie

9mp destart

9mp de decizieşi de control

9mp de date onfir+mare

Sf9rşit

!! sau 0! biţi

1+7 bDte 80 biţi 8 bit


9/11

Verificarea corectitudinii de transmitere de date se realizează prin bDte+ul : de la staţie setransmit 6 biţi de 3aloare 8 sau 1 după care un bit de 3aloare contrară. /acă staţia recepţionează unalt format de biţi " se 3a declara imediat eroare de transmitere.

4agistrala *' se bazează pe un model structurat (figura .6): ni3elul aplicaţie (administrarea şiinterpretarea informaţiilor)" ni3elul obiect (stabilirea priorităţilor" 3erificarea deciziei din mesaA şitransmiterea din nou" automat a datelor" în caz de eroare)" ni3elul transport (comanda accesului lamagistrală" asigură transmisia" localizează eroarea)" ni3el fizic (stabilirea 3alorii biţilor" ratei detransmisie şi mediului de transfer). ,rin magistrala *' se pot defini p9nă la 12 nume de mesaAediferite" iar priorităţile sunt definite prin identificatorul de mesaA. 5ungimea datelor poate fi dema@imum 7 bDtes. ata de transmisie poate fi programată p9nă la 84biţiGs la !1 de m lungimeacablului. 'umărul ma@im de staţii poate fi 21+11" dar în principiu numărul de staţii este nelimitat.Staţiile integrate prin magistrală *' sunt ,+uri prin card de interfaţă" blocuri $G- analogice sau

binare sau module cu bucle de reglare ,$/.

Figra .6. 4odelul structurat al funcţionării magistralei *'

*dminstrareainformaţiilor

Stabilirea priorităţilor Stabilirea deciziei+indentificator *dministrarea bDte+ilorde dateepetarea transmisiei încaz de eroare

5ocalizarea eroriiepararea eroriionfirmare*sigurarea

formatuluimesaAului

ontrolul accesului

eprezentarea bitilor ata de transmiteremiterea semnalului+temporizare4ediul de transmisie

*plicaţie -biect %ransport Fizic

obiect

mesaA

definirea biţilor


10/11

%abelul .

aracteristici #S2,2 !SI InterbusS Bitbus -#S4/0 "rofibus &!'BusStructuramagistralei

uple de 6 pini Structură arborescentă Structurăarborescentă4agistrală la distanţă,eriferie demagistrală

uple cu J pini :+2+7" plus tact

Structurăarborescentă

Structură simplă demagistrală

#ata (e

transmiterela (istanţă

881" 861" 211"

011" 811" !11"!711" J011"8J11 biţiGs

80? biţiGs la lungimea ma@imă

811 m


11/11

2./. &on(iţiile automati)ării fle5ibile

*utomatizarea în fabricaţie: fără participarea nemiAlocită a operatorului uman la procesul de fabricaţie"cu un ritm (tact) impus.

are sunt operatiile e@ecutate de către operatorul uman care pot fi automatizateR

4anipulare" montaA $*G" $

omandă Sistem de comandă

ontrol şi supra3eghere /4" sistem de diagnoză automată

3acuarea şpanuluiGrebutului" operaţii aAutătoare $d

are sunt posibilităţile miAloacelor de producţie de a fi automatizateR

4işcări relati3e sculă+piesă Sisteme de acţionareGtransmisii"Sisteme de comandă '" '" /'

onducerea procesului (comandă şi reglare) Sisteme de acţionare" traductoare şi senzori

4anipularea dispoziti3elor de lucru şi sculelor $*G" $

*daptarea maşinilor de lucru la schimbarea parametrilor de prelucrare

omandă ' sau control adapti3

,ostulatele automatizării fle@ibile:

Integrabilitatea (integrarea prin flu@ informational a echipamentelor pro3enind de la di3erşifurnizori) Adaptabilitatea (la prelucrarea în serie a tipurilor diferite de piese) Adecarea (la diferite comenzi de producţie din spectrul de tipuri de piese)Concep!ie dinamică (pentru diferite structuri de sisteme).

2?

3analiza sff

Documents