3.4. Переваги і недоліки

Основною перевагою систем з відкритою архітектурою є низька вартість їх життєвого циклу. Життєвий цикл АСУ ТП складається з наступних фаз:

• розробка концепції і ескізне проектування;

• проектування і виготовлення системи;

• монтаж і пуск-наладка;

• експлуатація системи;

• обслуговування;

• реконфігурація, модернізація, демонтаж, утилізація.

Вигодою від застосування відкритих систем є:

• знижені вкладення на проектування системи і передпроектні дослідження завдяки наявності на ринку великого вибору готових компонентів відкритих систем. Особливо великий економічний ефект досягається при створенні крупних систем в одиничних екземплярах. В цьому випадку економія пропорційна розміру системи;

• спрощення процесу інтеграції — відкритість має на увазі можливість простіої інтеграції різнорідних систем;

• економія фінансових коштів завдяки низькій вартості життєвого циклу (в основному внаслідок конкуренції незалежних виробників і відсутності диктату цін монопольним постачальником);

• збільшений час безвідмовної роботи завдяки вибору найбільш надійних модулів з тих, що є на ринку;

• мінімізований час вимушеного простою завдяки великому вибору взаємозамінних модулів завжди можна знайти постачальника, що має потрібні модулі на складі;

• мінімальні зусилля на введення в дію як апаратури, так і програмного забезпечення завдяки усуненню часу на додаткове навчання як монтажної організації, так і експлуатуючого персоналу;

• проста зміна конфігурації системи для роботи з новими технологічними процесами — витікає з властивостей модульності і розширюваності відкритих систем;

• мінімальний об'єм додаткового навчання персоналу і, як наслідок, простота обслуговування;

• застосування новітніх технологій і технічних рішень завдяки широкому вибору якнайкращих рішень і спеціалізації виробників;

• збільшення часу життя системи завдяки взаємозамінюваності відпрацьованого ресурсу і нового устаткування, а також можливості нарощування функціональних можливостей.

Недоліки відкритих систем видно не відразу. Та все ж вони є:

• при створенні автоматизованої системи на базі відкритих рішень відповідальність за працездатність системи в цілому лягає на системного інтегратора, а не на виробника системи. Тому при появі в системі невідтворних відмов нікому пред'явити претензії, оскільки постачальників багато, а системний інтегратор відповідає тільки за монтаж і пуск-наладку системи;

• універсальність завжди знаходиться в суперечності з простотою. Універсальні протоколи, інтерфейси, мережі і програмне забезпечення, щоб бути універсальними, повинні бути достатньо складними, отже, дорогими і ненадійними. Хоча зниження надійності, викликане складністю, компенсується підвищенням надійності завдяки великому тиражу і, отже, продовженням відладки після початку продажів;

• ефект зниження надійності програмного забезпечення, частини якого пишуться різними виробниками. Коли ПО пишеться всередині однієї фірми, можна передбачати майже всі ситуації, які можуть виникнути на межі між ПО і користувачем або апаратурою. Якщо ж в цьому беруть участь декілька різних команд в різних фірмах, між якими немає взаємодії, то стає незрозуміло, хто відповідає за надійність всього комплексу. Крім того, із зростанням числа програмістів, що беруть участь в створенні ПО, за законами статистики збільшується вірогідність того, що з'явиться хоча б один програміст, що не уміє писати надійні програми. А цього досить, щоб зробити всю систему ненадійною. Надійність і безпека відкритих систем залишаються темами, що вимагають вирішення;

• іноді до ознак відкритості відносять відкритість початкових кодів. Проте наявність відкритих кодів знижує надійність програмної системи, оскільки порушується принцип інкапсуляції, необхідність якого обґрунтована в ідеології об'єктно-орієнтованого програмування;

• як і будь-яка стандартизація, відкритість накладає обмеження на діапазон можливих технічних рішень, утрудняючи творчість і знижуючи вірогідність появи нових і плідних технічних рішень.

Відзначимо, що проблема надійності відноситься не до всіх компонентів відкритих систем. Наприклад, такі компоненти, як бази дані, комп'ютери або мережі Ethernet, володіють високою надійністю завдяки величезному тиражу і, як наслідок, якісній валідації цих компонентів і оптимізації процесів виготовлення. Крім того, вище перераховані чинники, знижують надійність відкритих систем. Проте одночасно є чинники, які її підвищують, — це збільшений тираж модулів відкритих систем в порівнянні з низьким тиражем повністю замовлених систем. Тому висновок про надійність відкритої системи може бути як позитивним, так і негативним, залежно від конкретного складу її елементів.

У останнє десятиліття на ринку засобів автоматизації переважають відкриті модульні системи, які відповідають загальновизнаним стандартам і складаються з компонентів, що серійно випускаються декількома конкуруючими виробниками.

Лекція 4. Промислові мережі і інтерфейси

4.1. Відмінність промислових мереж від офісних.

4.2. Основні поняття промислових мереж.

4.3. Модель OSI.

4.1. Відмінність промислових мереж від офісних.

Обмін інформацією між пристроями, що входять до складу автоматизованої системи (комп'ютерами, контролерами, датчиками, виконавчими пристроями), відбувається в загальному випадку через промислову мережу (Fieldbus, «польову шину»).

Промислові мережі відрізняються від офісних наступними властивостями:

• спеціальним конструктивним виконанням, що забезпечує захист від пилу, вологи, вібрації, ударів;

• широким температурним діапазоном (зазвичай від -40 до +70 °С);

• підвищеною міцністю кабелю, ізоляції, роз'ємів, елементів кріплення;

• підвищеною стійкістю до дії електромагнітних перешкод;

• можливістю резервування для підвищення надійності;

• підвищеною надійністю передачі даних;

• можливістю самовідновлення після збою;

• детермінованістю (визначеністю) часу доставки повідомлень;

• можливістю роботи в реальному часі (з малою, постійною і відомою величиною затримки);

• роботою з довгими лініями зв'язку (від сотень метрів до декількох кілометрів).

Промислові мережі зазвичай не виходить за межі одного підприємства. Проте з появою Ethernet і Internet для промислових мереж почали застосовувати ту ж класифікацію, що і для офісних:

• LAN (Local Area Network) — мережі, розташовані на обмеженій території (у цеху, офісі, в межах заводу);

• MAN (Metropolitan Area Networks) — мережі міст;

• WAN (Wide Area Network) — глобальна мережа, що охоплює декілька міст або континентів. Зазвичай для цього використовують Інтернет-технологію.

В даний час налічується більше 50 типів промислових мереж (Modbus, Profibus, DeviceNet, CANopen, LonWorks, ControlNet, SDS, Seriplex, ArcNet, BACnet, FDDI, FIP, FF, ASI, Ethernet, WORLDFIP, Foundation Fieldbus, Interims, BitBus і ін.) - проте широко поширеними є тільки частина з них. В Україні переважна більшість АСУ ТП використовують мережі Modbus і Profibus. Останніми роками зріс інтерес до мереж на основі CANopen і DeviceNet.