FAIL (the browser should render some flash content, not this).

Разделы сайта






Автоматизация и диспетчеризация водоканалов

Такое определение водоканал имел до начала развития сетей городского водоснабжения.




Автоматизация котельной

При помощи программного обеспечения вы можете получить значительную экономию



  • Автоматизация инженерных сетей
  • Промышленные компьютеры и ПО
  • Автоматизация производства
  • О промышленной автоматизации
  • GSM/GPRS технологии в системах промышленной автоматики

    Эффект от использования технологий беспроводной передачи данных в системах промышленной автоматики, на первый взгляд, очевиден - экономия материальных и человеческих ресурсов, снижение убытков от простоя оборудования, увеличение точности измерений. Однако этот стандарт передачи данных, кроме явных преимуществ, имеет также целый ряд ограничений. Например, использование GSM/GPRS технологий не подходит для потоков данных, критичных ко времени доставки. Поэтому сотовую связь не рекомендуется использовать при построении ответственных управляющих систем, тем более систем управления реального времени. В первую очередь это связано с тем, что качество сотовой связи зависит от загруженности сети, удаленности от базовых станций, количества активных абонентов сети.

    В тоже время, в промышленной автоматизации есть целый ряд задач, не подразумевающих передачи больших объемов данных с высокой скоростью. Это задачи диспетчеризации и удаленного контроля технологических процессов. На практике такие системы беспроводного мониторинга чаще всего строятся на базе промышленных GSM/GPRS модемов. В данной статье будут рассмотрены устройства от ведущего производителя индустриального коммуникационного оборудования – компании MOXA. Для тестирования были выбраны две серии модемов промышленного применения: OnCell G2100 и OnCell G3100.

    Устройства серии OnCell G2100 функционально представляют собой традиционные модемы, управление которыми происходит при помощи AT-команд, посылаемых с компьютера или контроллера. Поддерживается связь по технологиям CSD (голосовым каналам связи) или GPRS. В серии OnCell G2100 доступны три модификации модемов:

    • OnCell G2110: 1 порт RS-232
    • OnCell G2110-T: 1 порт RS-232, расширенный диапазон рабочих температур -30 ~ +75 град. C
    • OnCell G2150I: 1 порт RS-232/422/485 с гальванической изоляцией всех сигналов последовательного порта до 2.5 КВ

    Устройства OnCell G3100 являются «активными» модемами. Их особенность в том, что они могут самостоятельно, без подачи внешних команд, установить GSM/GPRSсоединение и выполнить передачу данных. Таким образом, к терминалам G3100 можно подключать оборудование, изначально не рассчитанное на передачу данных по модемам. Реализованный в G3100 стек протоколов TCP/IP позволяет этим модемам передавать данные по технологии GPRS по сетям Интернет или VPN-каналам. Серия OnCell G3100 включает две модификации:

    • OnCell G3110: 1 порт RS-232
    • OnCell G3150: 1 порт RS-232/422/485

    Все модемы MOXA имеют светодиодный индикатор силы сигнала сотовой связи, что позволяет оптимально выбрать место установки модема при монтаже оборудования. Антенны на всех моделях OnCell съемные в системах автоматики и, при необходимости, могут быть заменены выносными антеннами, оснащенными кабелем. Электропитание модемов осуществляется от сетей постоянного тока +12 ~ +48 В или от переменного тока (при помощи адаптеров питания). Компактный размер модемов и наличие крепления на DIN-рейку облегчают их установку в шкаф автоматики или в корпус конечной системы.

    Модемы MOXA поддерживают все основные режимы передачи данных, которые предлагают отечественные операторы сотовой связи GSM: CSD (голосовые каналы связи), GPRS (пакетная передача данных) и SMS (обмен короткими сообщениями).

    1. Технология CSD.

    С точки зрения пользователя, механизм передачи данных по сетям сотовой связи с использованием режима CSD аналогичен передаче данных по телефонным модемам фиксированной связи. Более того, допустимым является построение канала, на одном конце которого установлен GSM-модем, а на другом – терминал проводной телефонной связи. Технология CSD обеспечивает прозрачный канал передачи данных, но требует предварительной установки соединения (установка производится с помощью AT-команд). Функции CSD реализованы в модемы MOXA серии OnCell G2100.

    2. Технология SMS.

    Технология обмена короткими сообщениями SMS подразумевает передачу пакетов данных объемом до 140 байт. SMS может применяться как в мобильных телефонах, так и в большинстве GSM-модемов. Для передачи сообщения через модем используется AT-команда AT+CMGS.

    В модемах MOXA реализована уникальная функция "SMS Tunnel” обеспечивает передачу данных по SMS-каналам без ввода специальных AT-команд. Так, любое подключенное оборудование может просто передавать данные в обычном режиме, а модем автоматически будет упаковывать эти данные в SMS-сообщения и передавать заранее указанному абоненту. Также возможно парное соединение модемов, в рамках которого GSM-модемы будут прозрачно передавать данные с одного устройства на другое посредством SMS-сообщений.

    "Классическая” топология системы удаленного управления оборудования по сетям GSM

    Автоматическая установка резервной GSM-связи при использовании "интеллектуального” модема

    Функцию SMS Tunnel поддерживают обе серии модемов OnCell. В настройках функции предусмотрена возможность указать один или несколько номеров как для исходящих, так и для входящих сообщений, для того, что устройство принимало только информацию только от авторизованных абонентов.

    3. Технология GPRS.

    При использовании технологии GPRS информация собирается в пакеты и передаётся через неиспользуемые в данный момент голосовые каналы связи. Как правило, GPRSпакеты имеют IP-формат, поэтому адресация устройств GPRS осуществляется не по телефонному номеру абонента, а по IP-адресу, а тарификация данных производится не по времени соединения, а по объему переданных данных.Технология GPRS позволяет использовать несколько голосовых каналов одновременно, т.е. передавать данные со скоростью гораздо большей, чем в режиме CSD. Однако многие мобильные операторы в России используют приоритет голосового трафика перед данными, поэтому скорость GPRS-передачи существенно зависит от загрузки сети в данный момент.

    Модемы серии MOXA OnCell G2100

    Стоит отметить, что, поскольку пакеты GPRS имеют формат IP, то данные последовательных интерфейсов RS-232/422/485 перед передачей должны быть преобразованы в TCP/IP. Поддержка стека TCP/IP может осуществляться как оконечным оборудованием, так и модемами. Преимущества модемов серии OnCell G3100 в том, что в них реализован стек TCP/IP, поэтому все задачи по упаковке данных выполняет сам модем. Соответственно, к устройствам G3100 можно подключать любое оборудование с последовательным интерфейсом, в том числе изначально не предназначенное для работы с модемами.

    Передача данных по GPRS TCP/IP может осуществляться в двух основных режимах: «парное соединение» или «эмуляция виртуального COM-порта». При парном соединении используются два модема G3100: данные, приходящие в один модем, «прозрачно» передаются на другой, и наоборот. При эмуляции виртуального COM-порта модем может исполнять роль удаленного последовательного порта компьютера. При этом компьютер необходимо подключить к Интернет (или к VPN-сети оператора сотовой связи), а на компьютере установить драйвер. После выполнения этих несложных процедур любое программное обеспечение компьтера будет взаимодействовать с удаленным модемом так же, как и с «родным» COM-портом.

    Для выработки рекомендаций по применению модемов и использованию различных режимов передачи данных специалистами были проведены тестовые испытания устройств MOXA OnCell G2100 и G3100. Целью испытаний было измерение таких ключевых параметров канала связи, как пропускная способность и величина задержки при передаче. Одновременно с характеристиками производительности канала оценивалась и стоимость использования канала: метод тарификации и действующие тарифные планы.

    Испытания проводились в сети сотовой связи Мегафон (Санкт-Петербург) в рабочие дни в зоне уверенного приема сигнала: значение уровня сигнала (RSSI) было не ниже 12. В расчетах были использованы тарифы крупных операторов сотовой связи, предлагаемые частным лицам, без учета специальных предложений и тарифных опций.

    1. Технология CSD.

    Важным преимуществом применения CSD является гарантированная стандартном GSM пропускная способность канала – 9, 6 Кбит/сек. Так, результаты передачи больших объемов данных через модемы на скоростях 9600 бит/сек показали возможность стабильно передавать данные с пропускной способностью 1021 байт/сек, при этом задержка передачи составила порядка 0.6 сек.

    Технология CSD обеспечивает прозрачный и скоростной канал передачи данных, но требует предварительной установки соединения. Это накладывает определенные ограничения на применение CSD: оборудование, использующее этот канал связи, должно поддерживать функции работы с модемами и в нужный момент выдавать команды на установку/разрыв соединения. Тарификация передачи данных производится на повременной основе и, в зависимости от сотового оператора и тарифного плана, составляет в среднем от 1 до 3 руб. за минуту.

    Показанные результаты позволяют использовать CSD-канал в задачах оперативного управления – для удаленной настройки оборудования, консольного управления, программирования контроллеров, опроса данных с удаленных счетчиков, датчиков, устройств УСПД.

    Модемы серии MOXA OnCell G3100

    2. Технология SMS (функция SMS Tunnel).

    Функция SMS Tunnel проста в настройке и обеспечивает про зрачный канал передачи данных без необходимости предвари тельной установки соединения. Ограничения на использование этой функции связаны с особен ностями передачи SMS-сообщений. Во-первых, среднее время доставки сообщения составляет 8 секунд. Поэтому метод не применим для приложений, критичных к таким задержкам.Во-вторых, данные большого объема (т.е. не умещающиеся в одно SMS-сообщение) будут разбиты на несколько сообщений. При тестировании модемов неоднократно возникала ситуация, когда порядок получения сообщений отличался от порядка их отправки.

    Максимальный размер сообщения в стандарте GSM — 140 байт. Таким образом, при использовании 7-битной кодировки (латинский алфавит и цифры) можно отправлять сообщения длиной до 160 символов. Поэтому настоятельно не рекомендуется отправлять пакеты данных, длина которых превышает объем одного SMS-сообщения: при передаче данных не только могут возникнуть паузы, но и может измениться порядок прихода SMS-сообщений на приемной стороне.

    Среди возможных вариантов применения режима SMS Tunnel следовало бы выделить системы мониторинга окружающей среды, сигнализации и предупреждения персонала: при выходе контролируемого параметра за пределы допустимого значения оператор может получить соответствующее SMS-сообщение на свой мобильный телефон.Также короткие сообщения могут использоваться в управлении системами типа «умный дом»: оператор может удаленно контролировать температуру в помещении, включать освещение и проч. В международных транспортных системах SMS-сообщения используются для изменения состояния управляемых дорожных знаков или вывода сообщений на текстовые информационные табло.

    3. Технология GPRS.

    Тестирование работы модемов G3100 по технологии GPRS показало, что задержки при передаче являются примерно такими же, как и в режиме CSD. Однако пропускная способность этого режима менее стабильна, и, по результатам тестирования в будние дни в рабочее время, оказалась даже ниже, чем при использовании каналов CSD.

    Удобство использования модемов On-Cell G3100 в режиме GPRS состоит в том, что устройства поддерживают два режима работы: виртуальный последовательный порт или парное соединение. Однако следует учесть, что при парном соединении хотя бы один модем должен иметь выделенный IP-адрес в сети Интернет. А при работе через виртуальный COM-порт фиксированный адрес должен быть назначен либо модему, либо компьютеру.

    Использование технологии GPRS оправдано при необходимости периодической передачи небольших объемов данных. Так, технология связи GPRS может применяться при удаленном мониторинге длительно текущих процессов: опрос счетчиков, мониторинг температуры и влажности окружающей среды, контроль уровня жидкостей, слежение за процессом транспортировки нефти и газа и жидкости.

    В заключение хотелось бы отметить, что современное коммуникационное оборудование предоставляет большой выбор средств передачи сигналов последовательной связи по сетям сотовой связи. Широко распространенные на настоящий момент на территории России сотовые технологии вполне удовлетворяют требованиям, предъявляемым задачам телеметрии и удаленного управления технологическими процессами. Следующим шагом в использовании беспроводных технологий в промышленности, вполне возможно, станет развитие систем объединения разрозненных промышленных сетей Industrial Ethernet посредством сотовой связи.



    Посетители также читают:

    Автоматизация производства предприятия. Автоматизация технологических процессов
    При анализе многих физиологических процессов в живом организме, таких как кровообращение, регуляция температуры тела у теплокровных животных, двигательные операции, обнаруживаются характерные черты систем автоматического управления


    Источник: http://samsebeplc.ru


    2010-2017 Информационный проект