Kaasagsete tootmissüsteemide struktuuri iseloomulikud omadused mõjutavad sidesüsteemide arhitektuuri. Sidesüsteeme arendatakse kolmetasandiliste hierarhiliste heterogeensete arvutivõrkude põhjal (vt. joonis nr.19 Sidesüsteemide struktuur):

• informatsiooni tasand:põhivõrk;
• juhtimistasand:tootevalmistuse juhtimiseks mõeldud võrgud, mis hõlmavad seirearvuteid ja tööjaamu;
• tööväljatasand:sidevõrgud koos programmeeritavate loogikakontrollerite, andurite ja täituritega.

Kaasaegsed sidevõrgud kasutavad erinevaid sideedastusvahendeid nagu kaabliühendused, valguskiud, raadioühendused, infrapuna kiired jne. Hiljuti on koos sideliideste hinna langemisega hakatud arendama erinevaid vastastikku täiendavate funktsioonidega võrguarhitektuure. See kõik loob sobivad tingimused heterogeensete tööstussüsteemide ehitamiseks, mille juhtimisfunktsioonide eripäraks on globaliseerumine.

Joonis nr.19 Sidesüsteemide struktuur

Hajusjuhtimissüsteemid

Hajusjuhtimissüsteem (distributed control systems, DCS) on peamine alamsüsteem tootmise juhtimiseks. Hajusjuhtimissüsteeme on kahte põhitüüpi: vertikaalselt integreeritud ja horisontaalselt integreeritud. Detsentraliseeritud vertikaalselt integreeritud hajusjuhtimissüsteemi arhitektuurid I. Antud süsteeme iseloomustab vertikaalne hierarhiline ülesehitus ja vertikaalne infovahetus erinevate hierarhiatasemete vahel (vt. joonis nr.20 Detsentraliseeritud vertikaalselt integreeritud hajusjuhtimissüsteemi arhitektuur ).

Alamsüsteemid (kontrollerid, andmekogumisseadmed, seirearvutid , operaatorjaamad) on tegelikult iseseisvad hajusjuhtimissüsteemi komponendid, mis toimivad vastastikku intervallide kaupa võrgus informatsiooni vahetades. Sellist tüüpi hajusjuhtimissüsteemide põhisuunaks on üleminek avatud arhitektuurile, mis baseerub võrgustandarditele ja protokollidele nagu Ethernet koos TCP/IPga ja tegevmeediumidel, mis toetavad kasutaja-serveri vahelist infovahetust hajusjuhtimissüsteemide alamsüsteemide vahel. Detsentraliseeritud vertikaalselt integreeritud hajusjuhtimissüsteemi arhitektuurid II. Seda konkreetset hajusjuhtimissüsteemi tüüpi iseloomustab kõrge detsentraliseerimistase (vt. joonis nr.21 Detsentraliseeritud vertikaalselt integreeritud hajusjuhtimissüsteemi arhitektuur) ja spetsiaalsete funktsioonidega seadmete kasutamine. Hajusjuhtimissüsteem koosneb lihtsatest kontrolleritest, mis baseeruvad ühekiibilistel mikroarvutitel ja tööjaamaks konstrueeritud arvutist.

Horisontaalselt integreeritud hajusjuhtimissüsteemi arhitektuurid

Horisontaalselt integreeritud arhitektuurid võimaldavad hajusjuhtimissüsteemi alamsüsteemide vahel nii vertikaalset kui horisontaalset infovahetust. Selle arhitektuuriklassi põhiomaduseks on kaugsisendi ja -väljundiga süsteemid, kus mikroprotsessor-kontrollerid on kärbitud intelligentseteks sisend/väljund-seadmeteks, samal ajal kui juhtimisfunktsioone täidab tööjaama rolli täitev arvuti (vt. joonis nr.22 Horisontaalselt integreeritud hajusjuhtimissüsteemi arhitektuur ).

Joonis nr.22 Horisontaalselt integreeritud hajusjuhtimissüsteemi arhitektuur

Horisontaalselt integreeritud süsteemid, mis koosnevad töövälja võrkudest, on viimastel aastatel saanud üha kasvava tähelepanu osaliseks. Juhtimissüsteemide struktuuri aluseks olevaid arvutivõrkusid, mis sisaldavad intelligentseid üksusi nagu regulaatorid, programmeeritavaid kontrollerid, intelligentsed sensorid, täiturid jne, nimetatakse töövälja võrkudeks.

Võrgusidega automaatsed juhtimissüsteemid

Võrgusidega automaatsed juhtimissüsteemid (automatic control systems with network communication, ACSNC) on süsteemid, milles juht- ja terminalüksused (sensorid, muundurid, detektorid, täiturid, juhtelemendid, automaatsed kontrollerid, tööjaamad jne) on ühendatud kindlasse andmeside võrku. Iga selline üksus esindab ühte sõlme (jaama) konkreetses võrgus ja suhtleb teiste üksustega võrgumeediumi kaudu.

Võrgusidega jaotusvõrkude funktsionaalne jaotamine

Funktsionaalsest vaatenurgast jagunevad võrgusidet võimaldavad juhtimissüsteemid kolmele tasemele:

1. Töövälja tasandi süsteemid

Need on ehitatud töövälja võrkudest programmeeritavate kontrollerite ja intelligentsete terminaliüksuste (sensorid, mõõteseadmed, täiturid, jne) vaheliseks sideks. Need süsteemid kasutavad selliseid tööväljaprotokolle nagu DeviceNet, CAN, Foundation, Fieldbus, Profibus-DP jne. Töövälja võrgud on aluseks võrgusidega juhtimissüsteemide hierarhiale (vt. joonis nr.23 Töövälja tasandi süsteem).Neid kasutatakse katkematute tootmisprotsesside, juhtelementide, kontrollerite, andurite ja teiste tootmisprotsessis kasutatavate üksuste juhtimiseks.

Joonis nr.23 Töövälja tasandi süsteem

Töövälja võrkudel on tavastruktuuride ees mitmed eelised:

•nad tagavad suurema andmeturvalisuse, kaasates juhtimisinformatsiooni;

•võimaldavad suuremat täpsust andmete ülekandel, kuna rakendavad

täielikult digitaalset sidet;

•mitmevariandiline ligipääsuvõimalus, mille puhul kasutatakse detektoreid

erinevate protsessiparameetrite lugemiseks;

•võimalus kaugkonfigureerimiseks ja võrguüksuste diagnostikaks.

2. Juhtimistasandi süsteemid

Need koosnevad programmeeritavatest kontrolleritest (PLC) kohalike deterministliku loomuga võrkudes. Selle tasandi süsteemid võimaldavad reaalajalist protsesside juhtimist ning erinevat tüüpi programmeeritavate kontrollerite, tööjaamade, arvutite, programmi- ja diagnostikaüksuste vastastikust toimimist. Sellele tasandile kuuluvad võrgud on oma olemuselt jadakommunikatsiooni süsteemid, mis tõhustavad ühendust üksuste vahel, mis vahetavad rakendatud informatsiooni kindlaksmääratud eeldefineeritud viisil. Nende eesmärgiks on hõlbustada tehnoloogiaprogrammide vahetamist, koordineerida ja juhtida programmeeritavate kontrollerite vahelist informatsioonivahetust. Võrgud peavad olema vastavuses neile esitatud standardnõuetele andmeülekande mahu, turvalisuse, kiiruse, müratakistuse ja reaalaja operatsioonide ettemääratuse osas.

3. Informatsioonitasandi süsteemid

Informatsioonitasandi süsteeme kasutatakse juhtimiseks ja informatsiooni vahetamiseks ettevõtte tasandil; nende eesmärgiks on lahendada ettevõtte haldamise peamisi ülesanded. Süsteemide üldiseks olemuslikuks probleemiks on ülekantud informatsiooni hulk, ülekande kiirus, turvalisus ja kaitse autoriseerimata ligipääsu eest. Selle tasandi kaasaegsed süsteemid kasutavad laialdaselt Ethernetina tuntud spetsifikatsiooni (vt. joonis nr.24 Informatsioonitasandi süsteem). Selle tasandi võrkudele on omane tihe suurte andmemahtude (massiivide) vahetamine. Erinevalt enamusest konkureerivatest tehnoloogiatest on selle eeliseks regulaarne hindade alanemine

Joonis nr.24 Informatsioonitasandi süsteem

 

 

 

KASUTATUD ALLIKA: Aldeniz Rashidov ja Stanimir Jordanov „TÖÖSTUSLIKUD VÕRGUD JA LIIDESED AUTOMATISEERIMIS-SÜSTEEMIS“