Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
6.1
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
6.2
Netwerken in productiesystemen
Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
6.3
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
6.4
Automatiseringspiramide
ERP (Enterprise Resource Planning) MES (Manufacturing Execution System) SCADA (Supervisory Control and Data Aquasition)
Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
6.5
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
6.6
SCADA Supervisory Control and Data Aquasition
• Aannemen en uitvoeren van opdrachten uit een hoger gelegen automatiseringslaag. • Terug melding aan die hogere laag. • Data aquisitie (verzamelen en opslaan van gegevens). • Operator interface (grafisch). • Aansturing onderliggende controllers. • Alarmafhandeling.
Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
1
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
6.7
Embedded netwerken (veldbus)
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
6.8
Embedded netwerken (controller bus)
Ongeveer 70 microcontrollers in een moderne automobiel Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
6.9
Criteria bij veld en controller bussen • • • • • • • •
Controle, Event, Data Snelheid (real time) Prioriteiten systeem Betrouwbaarheid / robuustheid veiligheid Software / tools / platform Medium keuze Voeding distributie
6.10
Applicaties
• Aansluiting • Bereik • Standaardisering (leveranciers) • Behuizing / vormgeving • Onderhoud • Kosten
Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
• Automotive (Abus, CAN, DIN, VAN) • Trein, metro en tram (Bitbus, DIN, WTB, IBIS) • Gebouwautomatisering (Batibus, CEBus, EIBus, Homebus, LON) • Procesautomatisering (Bitbus, CAN, FAIS, ISP, Profibus) • Aandrijftechniek (Drivecom, Encom, Profibus/DP, Sercos)
• Embedded systems (I2Cbus, CAN, Microwire, Open-Access Bus) • Sensor/Actuator (AS-I, CAN, Profibus/DP, Sensorbus) • Landbouw (DIN, LBS) • Overigen (Arinc, C-Mac, Midi, Mil-Std 1553, Batterybus)
Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
6.11
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
6.12
Netwerk typeringen Toegang tot het medium
Communicatie over het medium
• Master / Slave relatie; wie neemt initiatieven (Single master / multple slave, Multiple master / Multiple slave ?) • Client / Server (request, response)
Pauze 15 minuten
• Producer / Consumer
Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
2
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
6.13
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
I2C bus
I2C physical layer
• Designed for low-cost, medium data rate applications.
master 1
– 100 – 400 kbits/sec serial; multiple-master; fixed-priority arbitration. fixed addresses (7- or 10-bits, some reserved)
master 2
data line
SDL
• Characteristics: – – – –
6.14
clock line
SCL slave 1
slave 2
• Several microcontrollers come with built-in I2C controllers. Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
6.15
I2C electrical interface
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
6.16
I2C data format +
Open collector interface: SDL
+ SCL “0” is dominant Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
6.17
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
I2C data link layer
I2C bus arbitration
• Every device has an address (7 bits in standard, 10 bits in extension).
• Sender listens while sending address. • When sender hears a conflict, if its address is higher, it stops signaling.
– Bit 8 of address signals read or write.
Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
6.18
(Collision Avoidance)
Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
3
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
6.19
CAN Controller Area Network
I2C transmissions
(Bosch)
multi-byte write S
adrs
0
data
data
1
data
P
0
data
S
P
read from slave S
adrs
write, then read S
adrs
adrs
1
data
P
Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
6.21
Producer / Consumer CAN Station 1 (Consumer)
CAN Station 2 (Producer)
CAN Station 3 (Consumer)
CAN Station 4 (Consumer)
Local Intelligence
Local Intelligence
Local Intelligence
Local Intelligence
Frame I
Filter
Filter
• Producer / Consumer model • Bus Arbitration (CSMA/Arbitration on Message Priority) • Remote Transmission Request • Deterministic (< 2 ms, real time) • Error Detection • Speed max. 1 Mbit/s (< 40m) • Cable length max. 10 km (5kb/s) • 128 nodes / subnet Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
Filter
6.20
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
6.22
CAN frame
Filter
bus lines Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
6.23
Bus Arbitration Method S R O Identifier T Control F 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 R Field
node 1
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
6.24
Profibus Data Field
listening only
node 2
listening only
node 3 recessive
bus-level
dominant
Node 3 wins arbitration and transmits his data. Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
4
Inleiding computersystemen en netwerken deel 2
6.25
Opdracht • bestudeer hoofdstuk 16 Volgende keer geen les Tentamen: Een samenvatting van ten hoogste 2 kantjes A4 (niet inleveren!)
Hogeschool Utrecht / Institute for Information & Communication Technology
5