Оптимизация ресурсов и управление процессами информационного обмена в сетях АСУТП на основе полевых шин

• Автор: Максаков, Сергей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 181 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ КОНЦЕПЦИИ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ АСУТП НА ОСНОВЕ ПОЛЕВЫХ ШИН

1.1 Развитие систем АСУТП на основе полевых шин.

1.2 Иерархия сетей на основе полевых шин

1.3 Преимущества распределенных систем управления на основе полевых шин.

1.4 Основные требования к сетям АСУТП.

1.5 Проблемы функционирования сетей АСУТП на основе полевых шин.

1.6 Процессы информационного обмена в сетях АСУТП на основе полевых шин.

1.7 Постановка и формализация задачи оптимизации ресурсов сетей

АСУТП на основе полевых шин.

Выводы по главе.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССОВ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБМЕНА В СЕТЯХ НА ОСНОВЕ ПОЛЕВЫХ ШИН.
2.1 Общие требования к моделям процессов информационного
обмена в сетях АСУТП
2.2 Анализ подходов и разработка математической модели процессов информационного обмена
2.2.1 Системы массового обслуживания
2.2.2 Вероятностные процессы в теории массового обслуживания
2.2.3 Простейшая система массового обслуживания.
2.2.4 Марковские сети массового обслуживания
2.2.5 Модель процессов информационного обмена для сетей на
основе полевых шин
Выводы по главе.
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ОПТИМИЗАЦИИ РЕСУРСОВ СЕТЕЙ АСУТП
3.1 Алгоритм выбора пропускных способностей.
3.2 Алгоритм распределения потоков
3.3 Алгоритм выбора пропускных способностей и распределения потоков.
3.4 Алгоритм выбора топологии, пропускных способностей и
распределения потоков
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССОВ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБМЕНА В СЕТЯХ АСУТП НА ОСНОВЕ ПОЛЕВЫХ ШИН
4.1 Описание концептуальной модели процессов информационного ,
обмена.
4.2 Схема имитационной модели процессов информационного
обмена в сетях на основе полевых шин.
4.3 Алгоритмы поиска оптимальной пропускной способности сети
4.4. Разработка программных средств анализа протоколов
информационного обмена.
4.5 Программная реализация модели
Выводы по главе
ГЛАВА 5. РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОГРАММНОАППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА ОПТИМИЗАЦИИ РЕСУРСОВ СЕТЕЙ АСУТП НА ОСНОВЕ ПОЛЕВЫХ ШИН.
5.1 Требования к программноаппаратному комплексу
5.2 Обзор существующих систем контроля и анализа протокола
5.3 Реализация модуля оптимизации ресурсов сети РКЕТ
5.4 Результаты эксперимента
5.5 Оценка адекватности модели.
5.6 Оценка работоспособности модели с данными большой
размерности.
Выводы по главе.
3 АЮ1ЮЧЕНИЕ.
ПРИЛОЖЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ


Напротив, в системе на основе полевых шин рядом с каждым кластером датчиков располагается один интеллектуальный узел, преобразующий сигналы датчиков в цифровую последовательность и передающий их в этом виде в систему управления и мониторинга. По оценкам западноевропейских аналитиков, промышленные сети на основе полевых шин занимают на данный момент ведущее положение в сфере автоматизации процессов, начиная от крупных производств и заканчивая домашним хозяйством. Им безоговорочно отводится будущее автоматизации. Их идеологической основой является децентрализация процесса управления или распределение функций управления по сети. Это означает, что задача управления распределяется между компонентами сети управления микропроцессорными устройствами, каждому из которых отводится определенное задание и которые общаются по определенному протоколу. Следует также отметить, что устройства некоторых беМЬиэсистем отличает довольно высокий уровень интеллекта, реализованный аппаратно, что сводит к минимуму усилия, необходимые для конфигурации, инсталляции и сопровождения сети . Системы управления на основе полевых шин являются распределенными в пространстве. То есть обработка информации производится в географически удаленных местах. Компонент, который в состоянии манипулировать данными обрабатывать их, принято называть интеллектуальным. Обмен данными между интеллектуальными компонентами производится посредством шин и сетей . Основная причина этого отсутствие единого международного стандарта на протокол промышленной сети, который мог бы гарантировать полную взаимозаменяемость и совместимость изделий различных производителей. В г. Международная электротехническая комиссия МЭК, I начала процесс разработки единого универсального стандарта промышленной сети. Европейское сообщество потребителей и производителей iсистем пошло по пути создания единого европейского стандарта. По ряду критериев была определена группа претендентов, и марта г. Брюсселе были подведены итоги проведенного накануне голосования по одобрению проекта 0 в качестве европейского стандарта промышленной сети i . I Германия, I Франция и Дания. Все эти решения подтверждены соответствующими национальными стандартами. I, I, I, I, vi, , I, , i и i несколько десятков протоколов это сегодняшняя ситуация на рынке промышленных сетей. Все они имеют свои особенности и области применения, а единый международный стандарт промышленной сети отсутствует. Это приводит к тому, что каждая технология развивается самостоятельно в условиях неизбежной конкуренции. Вполне естественно, что со временем определится ведущая, например, пятерка технологий, на которой будет сосредоточено основное внимание пользователей и бизнеснезависимых производителей. Таким центром кристаллизации дефакто можно считать сегодня европейский стандарт 0. Со стороны Европейского комитета по стандартизации поступили предложения по расширению 0 за счет промышленных сетей i i и . Промышленная шина это коммуникационная сеть, объединяющая несколько промышленных систем и функционирующая практически так же, как и локальная сеть в учреждении. Однако для поддержания режима реального времени промышленная шина должна быть детерминистичной качество, отсутствующее в локальных офисных сетях. Именно поэтому ни ЕШетеЪ ни другие аналогичные сети не применяются в чисто промышленных системах. Многие промышленные шины опираются на стандарт двухпроводного интерфейса , обеспечивающего взаимосвязь нескольких устройств на расстояниях до нескольких сотен метров. Как правило, в промышленных условиях оперативность и предсказуемость времени передачи информации характеристики более важные, чем способность передавать большие объемы данных. Скорости передачи по промышленным шинам колеблются от Кбитс до 4 Мбитс с одним замечательным исключением шина РЬЮРШиБ имеет пропускную способность до Мбитс. В распределенных промышленных системах объединяются сетевые узлы самых разных типов, с самыми разными скоростями, расстояниями передачи информации и типами данных. В качестве примера можно назвать I I I.