دانشکده آموزشهای الکترونیکی
پایان‌نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی برق (کنترل)
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
استاد راهنما
دکتر بابک توسلی
استاد مشاور
دکتر سیدعلی اکبر صفوی
شهریورماه ۹۳
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
۱- مقدمه ۲
۱-۱- کلیات ۲
۱-۲- جایگاه اترنت در هرم اتوماسیون ۳
۱-۳- جایگاه فیلدباس در هرم اتوماسیون ۷
۲- معرفی شبکه‌های صنعتی ۱۱
۲-۱- مقدمه ۱۱
۲-۲- معرفی شبکه اترنت ۱۲
۲-۲-۱- نگاهی به تاریخچه پیدایش اترنت ۱۳
۲-۲-۲- نگاهی به روند تکاملی اترنت ۱۵
۲-۲-۳- نگاهی به روند تکاملی اترنت زمان حقیقی ۱۷
۲-۲-۳-۱- On Top of TCP/IP 20
۲-۲-۳-۱-۱- Modbus/TCP 20
۲-۲-۳-۳-۲- Ethernet/IP 20
۲-۲-۳-۱-۳- P-NET 20
۲-۲-۳-۱-۴- Vnet/IP 20
۲-۲-۳-۲- On Top of Ethernet 21
۲-۲-۳-۲-۱- Ethernet Power Link (EPL) 21
۲-۲-۳-۲-۲- Time-Critical Control Network (TCNET) 21
۲-۲-۳-۲-۳- Ethernet for Plant Automation 21
۲-۲-۳-۲-۴- Profinet CBA 21
۲-۲-۳-۳- Modified Ethernet 21
۲-۲-۳-۳-۱- Serial Realtime Communication System …………………………….. 22
۲-۲-۳-۳-۲- Ethercat 22
۲-۲-۳-۳-۳- Profinet IO 22
۲-۳- شبکه پروفیباس ۲۲
۲-۳-۱- نگاهی به تاریخچه پیدایش شبکه پروفیباس ۲۳
۲-۴- ارتباطات منطقی در شبکه‌های صنعتی (اترنت و پروفیباس) ۲۴
۲-۵- تکنولوژی ارتباطات در اترنت ۲۵
۲-۵-۱- لایه فیزیکی ۲۶