|
|||||||
|
|
|
|||||
|
|
|||||||
|
اقتصاديات الكهرباء |
| NO.8 Nov 2001 | العدد الثامن نوفمبر 2001 |
|
شبكات الاتصالات الصناعية
مهندس : ميشيل صادق الاتصالات والشبكات الصناعيه
1- توزيع منظومه التحكم على مجموعه المتحكمات المبرمجه ويكون من الابسط نسبياً تصميمها وأختبارها . 2- الربط والتزامن بين الاجزاء المختلفه من منظومه التحكم . 3- تقليل تكلفه الكابلات وتركبيها وأختبارها حيث يمكن تركيب وحدات استقبال الارشادات أقرب ما يمكن من الحساسات والمشغلات . 4- امكانيه كبيره للمراقبه واكتشاف الاعطال وقد ظهرت العشرات من الاسماء التى يحاول ترويجها ودعمها المصنعين الذين يتبلوها مما قد سبب نوع من الارتباك للمهندسين عند دراسه عرض معين من الناحيه الفنيه . ولكن بكل بساطه فأن هذا العدد الكبيير من الشبكات يمكن نصنيفها الى ثلاث مجموعات تعكس ثلاث مستويات عامه من احتياجات الاتصالات الصناعيه موضحه فى الشكل . وقد حاول كل منتج أو مجموعه من المنتجين الى تقديم شيكه توفر الخدمات المطلوبه فى هذا المستوى مع وجود بعض التراكب فى الخدمات المقدمه بين المستويات المختلفه . ونستطيع أن نجمل المستويات المختلفه ابتدأ من الأدنى للأعلى كما يلى : الحساسات : المشغلات SENSOR ACTUATORS وفى هذا المستوى الأدنى نلاحظ أن الاحتياج هو لنقل مجموعه صغيره من البيانات لمسافات قصيره ولكن بزمن تجاوب صغير جداً وتكون شبكه فى هذا المستوى مسئولة عن نقل أوضاع حسايات ثنائيه ولا يجب ان يكون زمن التجاوب قصير فقط لكن يجب ان يكون محدد عندما يحدد زمن التجاوب ب 3 ملى ثانيه فانه لا يسمح فى اى تجاوزات هذا الزمن فى ظروف التشغيل السليم ملحوظه : زمن التجاوب هى الفتره منذ تغيير الاشاره عنر نقطه الدخول حتى احساس المعالج المركزى بها . ونستطيع أن نقدر الحاجه لزمن التجاوب القصير جدا لو تخيلتنا مثلا أن مفتاح نهايه مشوار موصلاً على شبكه وظيفتها تشغيل المبرمج الالى أن عربه قد وصلت الى المكان الذى يجب أن تتوقف فيه وبالمثل فى حاله استخدام الشبكه فى التحكم فى كنتورات تشغيل هذه العربه فيجب اكتشاف الحادث ارسال الامر فى اقل وقت ممكن حتى تتوقف العريه بدون ال تعتدىالنقطه المطلويه . ومن اهم الشبكات فى هذا المستوى هى standard en 502590 الاكثر انشارا فى اوربا المستخدمه اكثر فى امريكا الشماليه والمصنيعين الاميريكيين عموما ً. ملحوظة توفر Lon Works و DeviceNet بعض خدمات نقل البيانات بين الأجهزة والتى تكون مطلوبة فى المستوى الثانى . وتجدر الاشارة الى أن AS-I تستخدم تكابل مكون من زوج واحد يتم من خلاله نقل الاشارات وكذا التغذية الكهربائية حيث لا تحتاج وحدات (AS-I salaves) AS-I الموزعة الى وحدة تغذية(porer supply) فى كل نقطة وهو يلغى الكابلات المطلوبة للتغذية للوحدات الموزعة . · شبكات الحقول والخلايا · (1/0 Bus, Fieldbus) وفى هذا المستوى تكون الحاجة الى نقل كميات أكبر من البيانات لمسافات متوسطة مع أزمنة تجاوب أكثر قليلاً من المستوى السابق . ملحوظة : تستطيع Profibus-DP عند سرعة 12 Mbps الوصول الى أزمنة تجاوب تضارع شبكات المستوى الأول . تستخدم هذه الشبكات فى ربط وحدات د/خ الموزعة (distributed 1/0 racks) بجهاز المبرمج الرئيسى أو ربط أجهزة قياس وتحكم ذكية Intelligent فى منظومة التحكم فمثلاً عند ربط مغير سرعة بالطريقة الكلاسيكية بنظام التحكم كان يجب على أقل تقدير ارسال اشارة التشغيل (start / Stop) واشارة السرعة القياسية . (analog speed signal) وهو ما يحتاج الى كابلان أحدهم مرتفع الثمن (shield ) مع امكان تأثر اشارة السرعة بالشوشرة (interference) المحيطة . ولكن عندما يكون هذا الجهاز قادر على الاتصال بالشبكة فيمكن ليس فقط نقل الارشادات المذكورة ولكن يمكن أيضاً قراءة كافة البيانات من داخل الجهاز مثل الأعطال وحالة التشغيل (frequency current, voltage,) بل ويمكن تغيير الضبط (adjustment, configuration) من خلال الشبكة . وأهم الشبكات فى هذا المستوى هى (Interbus Genius , WorldFip) وأيضاً نستطيع أن نقول أن Profibus-DP, Standard EN 50170 هى الأكثر انتشاراً فى أوروبا وتتمتع بأكبر عدد من منتجى الأجهزة الصناعية التى تستطيع أن ترتبط على هذه الشبكة . · المراقبة فى هذا المستوى يتحتم نقل كميات كبيرة من البيانات والملفات (Files) وتحميل البرامج (upload / download program) ووصفات الانتاج (Recipes) ولكن لا يوجد حاجة أن يتم ذلك فى ملى ثوان (milliseconds) قليلة (1000ms) (فمثلاً عند ربط نظام مراقبة (SCADA) يراقب من خلالها المشغل درجة حرارة فرن ومجموعة من القياسات الأخرى فلا يوجد احتياج أساسى لانعاش (Refresh) الشاشة بيانات جديدة كل نصف أو ثانيه مثلا (Office) وهو ما يمثل زمن طويل جداً لشبكات المستوى الأول . وأشهر الشبكات دون جدال فى هذا المستوى هى شبكة الايثرنت Ethernet التى نشأت فى المجالات المكتبية . وبساطة مكونات هذه الشبكة وسهولة التعامل معها مع امكانية أن تمتد لمسافات كبيرة جعلها تنتصر على منافستها وتخضع للتطوير المستمر للتغلب على نقاط الضعف بها . وهناك حالياً معيارين (Standards) لهذه الشبكة . (Ethernet IEEE802.3-10 Mbit\s technology)*Fast Ethernet IEEE802.3u 100 Mbit\s technology ومن الخصائص الأساسية لهذه الشبكة التأثر الكبير لسرعة نقل البيانات مع عدد المحطات (stations ) وكمية البيانات التى تقوم بارسالها حيث تتدهور التأدية (performance) بسبب زيادة عدد الارتطامات (collisions) بين البيانات المرسلة من محطات متعددة فى نفس الوقت . ملحوظة : تعمل شبكة Ehternet بطريقة CSMA\CD التى يمكن فيها حدوث ارسال من أكثر من محطة فى نفس اللحظة ولكن يجب أن تكتشف المحطات وجود ارتطام على الشبكة للارشادات من محطات مختلفة وتقوم بناء عليه بوقف الارسال والانتظار لمدة زمنية عشوائية قبل معاودة المحاوله .
1- المفاضلة والاختبار : عند الحاجة الى الاختيار فى تطبيق معين أعتقد أن هناك عاملان أساسيان فى الوصول الى قرار وهم : ملائمة الشبكة للتطبيق : مما تقدم نلاحظ أن كل الشبكات ليست فى نفس الدرجة من التساوى فى الامكانيات واستخدام شبكة معينة فى تطبيق معين قد لا يعطى أفضل النتائج وهو ما يوضحه الجدول 2 لذلك يجب فى هذا الصدد التفكير فى عوامل مثل كمية البيانات المطلوب نقلها وزمن التجاوب اللازم وطول الشبكة وأيضاً الطوبولوجيا (Topology) والمقصود بها توزيع الأجهزة المختلفة فى المكان (Bus, Tree, Ring, Star) كما أن بعض التطبيقات يمكن أن تفرض متطلبات معينة لذلك فنجد أن Lon Works مثلا يمكن معها عدم استخدام كابل للشبكة ونقل البيانات على كابلات القوى وتعطى Profibus امكانية ربط منطقة بين نقطتان عن طريق الأشعة تحت الحمراء عند استحالة مد كابل فى جزء معين من الموقع . 2- الانتشار والدعم : من المؤكد أن هناك شبكات أخرى لم نذكرها فى هذا المقال ولكننا ركزنا على الأكثر انتشاراً والمدعومة من مصنعين كثيرين . فمثلاً أن الأغلبية العظمى من الموردين لأجهزة القياس ومغيرات السرعة وأجهزة التحكم الهيدروليكى وغيرها من معدات التحكم توفر كارت اتصال الربط أجهزتهم على Profibus أى أن المالك لن يكون أسير مورد معين ولكن يمكن له شراء الأجهزة المختلفة من موردين مختلفين بشرط أن تكون مزودة بكارت اتصال DeviceNet مثلاً لتكون متوافقة (compatible) ويتم ربطها بالمنظومة لتعمل بدون أى مشاكل وبدون اعادة كتابة أى برنامج اضافى للاتصال (Communication) وهى الفكرة الأساسية وراء النظام المفتوح (Open System أى أن يكون هناك حرية كاملة للمالك أن يختار ويشترى أجهزة من أفضل الموردين بالنسبة له وهو مطمئن أن كل الأجهزة ستخاطب مع بعضها بدون مشاكل فى منظومة متجانسة وهو ما يمكن المالك من الحصول على أفضل الحلول . المراجع : المواصفات من الكتالوجات الفنية لشركات GE Fanumc, Siemens |
الأبواب الثابتة
|
