ΠΑΡΑΔΟΣΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ «ΔΙΚΤΥΑ ΕΛΕΓΧΟΥ» ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2004

9ο ΜΕΡΟΣ USER 8 TH LAYER

ΤΟ ‘ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΕΝΟ’ OSI MONTΕΛΟ ΑΝΑΦΟΡΑΣ

Το αίτημα της διαλειτουργικότητας έχει οδηγήσει σε εισαγωγή του 8ου επιπέδου πάνω από τον γνωστό επικοινωνιακό σωρό Το επίπεδο αυτό ονομάζεται Επίπεδο Χρήστη (User Layer) και ορίζει μία αντικειμενοστρεφή δομή (object-oriented structure ) βάσει της οποίας είναι δυνατή η περιγραφή του βιομηχανικού περιβάλλοντος με ενιαίο τρόπο. Η επιτροπή προτυποποίησης ISA / IEC SP50 έχει καταλήξει σε μια εκτενέστατη περιγραφή του προτύπου που πρέπει να ακολουθείται από το βιομηχανικό περιβάλλον ώστε να είναι δυνατή η επίτευξη της διαλειτουργικότητας των βιομηχανικών εξαρτημάτων. ΤΟ 8 TH ΕΠΙΠΕΔΟ ΚΑΙ Η ΔΙΑΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟΤΗΤΑ

ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ  ΜΙΑ ΕΥΔΙΑΚΡΙΤΗ ΟΝΤΟΤΗΤΑ «ΧΕΙΡΟΠΙΑΣΤΑ ΑΝΤΚΕΙΜΕΝΑ» (CONCRETE OBJECT) «ΧΕΙΡΟΠΙΑΣΤΑ ΑΝΤΚΕΙΜΕΝΑ» (CONCRETE OBJECT) Το αυτοκίνητο Seat Ibiza, Η τηλεόραση μου, Ένα τρίγωνο της γεωμετρίας, Μια παράγραφος κειμένου, Ο πύργος στο σκάκι, Ένα αρχείο Η/Υ, Ένα πρόγραμμα Η/Υ κλπ. «ΕΝΝΟΙΑΚΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ» (CONCEPTUAL OBJECT) «ΕΝΝΟΙΑΚΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ» (CONCEPTUAL OBJECT) Η πολιτική της κυβέρνησης, Η στάση του υπευθύνου, Το σύστημα διακοπών (interrupts) του 6502, Η πολιτική ασφάλειας ενός δικτύου Η/Υ κλπ.

ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ - OBJECTS

ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ - OBJECT (ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ, ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ) ΤΑΞΗ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟΥ - CLASS ΚΛΗΡΟΝΟΜΙΚΟΤΗΤΑ - INHERITANCE - ΕΙΔΟΣ / ΓΕΝΟΣ ΓΕΝΙΚΕΥΣΗ - GENERALIZATION  (ΕΙΔΟΣ  ΓΕΝΟΣ) ΕΞΕΙΔΙΚΕΥΣΗ - SPECIALIZATION  (ΓΕΝΟΣ  ΕΙΔΟΣ) ΣΥΣΧΕΤΙΣΜΟΙ - RELATIONSHIPS ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΟΣ - POLYMORPHISM  ΠΟΛΛΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΑΛΛΑ ΜΙΑ ΔΟΜΗ ΕΠΑΝΑΧΡΗΣΗ - REUSABILITY ΕΝΘΥΛΑΚΩΣΗ - ENCAPSULATION  ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΔΟΜΗ «ΚΡΥΜΜΕΝΗ» + ΕΞΩΤΕΡΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ «ΦΑΝΕΡΗ» ΣΥΣΣΩΡΕΥΣΗ - AGGREGATION  ΤΜΗΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗ – MODULARIZATION (ΟΛΟΝ = ΠΟΛΛΑ ΔΙΑΚΡΙΤΑ ΜΕΡΗ) ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟΣΤΡΑΦΗΣ ΦΙΛΟΣΟΦΙΑ

ΔΟΜΗ & ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ 8ου ΕΠΙΠΕΔΟΥ Σύμφωνα με αυτό το πρότυπο η αρχιτεκτονική του επιπέδου χρήσης ακολουθεί μια αντικειμενοστραφή προσέγγιση. Συγκεκριμένα, υπάρχουν τρεις τύποι αντικειμένων  Φυσικός Κόμβος (Physical Node, PN)  Λογικός Κόμβος (Logical Node, LN)  Ομάδα Συναρτήσεων ( Function Block, FB ). κοινό χαρακτηριστικό όλων των αντικειμένων είναι ότι  μπορούν να διευθυνθούν με την χρήση πεδίου διεύθυνσης (TAG) εύρους 16 bits,  διαθέτουν πεδίο δεδομένων για την καταγραφή των σχετικών πληροφοριών  διαθέτουν πεδίο δεδομένων για την καταγραφή των σχετικών πληροφοριών

ΔΟΜΗ & ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ 8ου ΕΠΙΠΕΔΟΥ Ως PN ορίζεται κάθε πραγματική συσκευή που μπορεί να διασυνδεθεί σε ένα δίκτυο πεδίου. Ο LN είναι ένα έργο ( task ) που μπορεί να εκτελεσθεί σε ένα PN, άρα ένας ΡΝ μπορεί να περιέχει ένα ή περισσότερους LNs. Τέλος, ένας LN είναι το αποτέλεσμα μιας σειράς κλήσεων συναρτήσεων που ορίζουν το FB. Κάθε LN μπορεί να περιέχει ένα ή περισσότερα FBs.

ΤΟ FB (Function Block)  Η βάση του επιπέδου χρήστη είναι η ιδέα του FB.  Το FB είναι ένα αντικείμενο που περιέχει έναν αλγόριθμο και μία βάση δεδομένων.  Ο αλγόριθμος παριστά την συναρτησιακή-λειτουργική συμπεριφορά του FB. H βάση δεδομένων περιέχει τα δεδομένα που είναι απαραίτητα για τον ορισμό του FB και την εκτέλεση του αλγορίθμου.  Επίσης, η βάση περιέχει τις εισόδους και εξόδους του FB καθώς και τις παραμέτρους του.  Όλα τα δεδομένα που μπορούν να προσπελαθούν μέσω του δικτύου πεδίου είναι τα attributes (χαρακτηριστικές ιδιότητες) του FB.

Τέσσερες (4) Κατηγορίες FB Τύπος FBΠεριγραφή StandardΟ αλγόριθμος και η βάση δεδομένων ορίζονται πλήρως αναφορικά με το πρότυπο. AlternativeΟι ιδιότητες καθορίζονται σύμφωνα με το Standard FB, αλλά ο αλγόριθμος μπορεί να διαφέρει. Interoperable GenericΟ αλγόριθμος δεν ορίζεται σύμφωνα με το Standard FB, ενώ η βάση δεδομένων είναι σύμφωνη με αυτό. OpenO αλγόριθμος και η βάση δεδομένων δεν ορίζονται σύμφωνα με το Standard FB.

Τύπος LNΠεριγραφή NullΈνας LΝ που δεν εκτελεί Time StandardΤα FBs εκτελούνται με σειρά (0,1,2,...) μέσα σε ένα κύκλο σάρωσης ενός LN, ανάλογα με τοις χρονικούς περιορισμούς που τίθενται από το πρότυπο Cyclic StandardΌπως το Time Standard, αλλά χωρίς ακριβείς χρονικούς προσδιορισμούς μέσα στα FBs, LNs CyclicΗ σειρά των κλήσεων των FBs γίνεται ανεξάρτητα από την αρίθμηση τους και ανάλογα με τις απαιτήσεις των κατασκευαστών Cycle / Phase Standard Η σειρά εκτέλεσης των FBs ακολουθεί το πρότυπο, αλλά ο χρόνος κύκλου των LNs και των FBs, καθώς και η φάση εκτέλεσης των FBs ορίζεται ανεξάρτητα από το πρότυπο και ανάλογα με τις απαιτήσεις των κατασκευαστών Cycle / PhaseΟύτε η σειρά εκτέλεσης ούτε ο χρόνος εκτέλεσης δεν ακολουθούν το πρότυπο Unscheduled StandardΤα FBs δεν εκτελούνται και τα δεδομένα τους εισάγονται ανεξάρτητα από τον χρονισμό του δικτύου πεδίου UndefinedΟ αλγόριθμος εκτέλεσης των FBs ορίζεται απόλυτα από τον κατασκευαστή 8 Κατηγορίες LN

ΤύποςΠεριγραφή InterconnectabilityΤο σύστημα πρέπει να ακολουθεί το πρότυπο, δηλαδή να διαθέτει PNs με TAG και Data Record. Κάθε PN μπορεί να έχει ένα ή περισσότερους LNs με TAG και Data Record. Κάθε FB θα πρέπει να έχει με TAG και Data Record. InterworkabilityΟι PNs, LNs υποστηρίζουν τις ελάχιστες προδιαγραφές δεδομένων του προτύπου και τα FBs είναι κατ’ ελάχιστον τύπου Open και υποστηρίζουν τις ελάχιστες προδιαγραφές δεδομένων. InteroperabilityΤα FBs είναι κατ’ ελάχιστον τύπου Interoperable Generic και οι LNs είναι ενός από τους ορισμένους τύπους InterchangeabilityΤα FBs είναι πρότυπου τύπου και οι LNs είναι τύπου Time Standard 4 Κατηγορίες «Συνεργασίας» Συστημάτων

Υπάρχοντα FBs Μελλοντικά FBs Analog Input Digital Input Manual Loader Bias/Gain Control Selector PD Control PID Control Ratio Analog Output Discrete Output Complex DO Complex AO Device Splitter Signal Selector Setpoint Generator Characterizer Integrator Calc_D Calc_A Lead/Lag Dead Time Discrete Alarm Analog Alarm Discrete HMI Analog HMI Pulse Input Step Controller Διαθέσιμα FB του οργανισμού Fieldbus Foundation

Ο οργανισμός Fieldbus Foundation έχει εισάγει στο επίπεδο χρήστη και τις έννοιες των Resource Block (RB) και Transducer Block (TB), εκτός από τον έννοια των FBs Το RB περιγράφει τα χαρακτηριστικά της συσκευής πεδίου, όπως πχ. όνομα συσκευής, κατασκευαστή και σειριακός αριθμός (υπάρχει ένα μόνο RB ανά συσκευή). Τα TBs αποδεσμεύουν τα FBs από τις τοπικές συναρτήσεις Ι/Ο που απαιτούνται για την ανάγνωση (είσοδο) των αισθητών και την εγγραφή (έξοδο) εντολών. Περιέχουν πληροφορία όπως ημερομηνία βαθμονόμησης και τύπο αισθητή. Συνήθως υπάρχει ένα TB για κάθε FB εισόδου ή εξόδου Τα Blocks του οργανισμού Fieldbus Foundation

Τα FB, TB και RB του Fieldbus Foundation

O οργανισμός Fieldbus Foundation Επιπλέον αντικείμενα που χρησιμοποιούνται στο επίπεδο χρήστη είναι τα εξής:  Link Objects, που ορίζουν τις συνδέσεις μεταξύ των FBs  Trend Objects, που επιτρέπουν την τοπική παρακολούθηση των παραμέτρων των FBs για πρόσβαση από άλλες συσκευές  Alert Objects, που υλοποιούν την αναφορά των συναγερμών και γεγονότων στο δίκτυο πεδίου  View Objects, που είναι προκαθορισμένα σύνολα παραμέτρων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την υλοποίηση του Human Machine Interface (ΗΜΙ).

Σχεδίαση εφαρμογής στο 8ο επίπεδο χρήστη

Ένα παράδειγμα αυτοματισμού κλειστού βρόχου FB Analog Input, FB Analog Output, FB PID Algorithm

Device Description Language (DDL). Device Description Services, DDS)

Fieldbus Foundation System / Network Configuration