- 1 -

Comunicatii In Mediu Curs 1

Notiuni introductive privind sistemele de comunicatii in mediul industrial Conducerea oricarui proces nu se poate face fara accesul la un set de informatii privind starea acestuia sau comportamentul sau dinamic. Deoarece functia de conducere este realizata de echipamente cu prelucrare numerica a aparut necesitatea transferului de date. Pentru acest transfer se utilizeaza sisteme de comunicatii. Un sistem de comunicatii reprezinta ansamblul tuturor elementelor hardware precum si intreg modulul de organizare al comunicatiei (standarde si protocoale). Echipamentele hardware din structura sistemului de comuniatie sunt reprezentate de elemente de generare si prelucrare a informatiei, elemente de amplificare si conversie precum si elemente de transport. Prin element de transport se inteleg elemente fizice prin care se face transferul informatiei (fibra optica, cabluri electrice, unde radio, ultrasunete etc.)

- 2 -

Curs 2 Ierarhizarea sistemelor de comunicatii industriale In cele mai multe cazuri complexitatea sistemelor de comunicatii industriale pot fi ierarhizate pe diverse niveluri, insa nu intotdeauna acestea sunt strict delimitate. In general un sistem de comunicatie este divizat in 4 niveluri:

- nivel aparatura (de camp) – reprezinta intreaga structura de elemente prin care sistemul de comunicatie interactioneaza cu mediul sau procesul industrial (traductoare inteligente, senzori, elemente de executie) .

La acest nivel se culeg informatiile si se transmit comenzile in/din proces . Toate acestea sunt conectate la o magistrala de camp (field bus), care comunica cu nivelul ierarhic superior printr-un dispozitiv numit cuplor.

Semnificatia notatiilor din figura 1.1 este urmatoarea: CDDP - concentrator/distribuitor date proces TI - traductor inteligent EEI - element de executie inteligent CPH - calculator de proces host (gazda) AP - automat programabil CNC - echipament de comanda numerica

Figura 1.1

- 3 -

ECRI - echipament de conducere robot RN - regulator numeric CCP/F - calculator central productie/fabricatie CC/G - calculator conducere/gestiune CCS - calculator central supervizare Cuplorul este reprezentat de echipamentele care realizeaza conversia semnalelor si conditionarea lor (CAN, CNA, octocuploare, transformatore de semnal) .

- nivel de productie – acesta este compus din echpamente cu rol de contur al productiei (calculatoare industriale, automate programabile, calculatore de proces, relee inteligente) .

- nivel de conducere – acesta are rolul de a gestiona functiile primelor 2 niveluri ierarhic inferioare si este compus din calculatoare centrale .

- nivel de supervizare . Comunicatia intre cele 4 niveluri se bazeaza pe retele de comunicatie de tip LAN .

- 4 -

Curs 3 Modelul de Referință OSI (OSI este un acronim pentru interconectarea sistemelor

deschise, engleză Open Systems Interconnection), pe scurt: OSI, este o structură de comunicație ierarhică foarte des folosită pentru a realiza o rețea de calculatoare.

OSI este un standard al Organizației internaționale de standardizare, emis în 1984. Modelul de Referință OSI oferă metode generale pentru realizarea comunicației sistemelor de calcul pentru ca acestea să poată schimba informații, indiferent de particularitățile constructive ale sistemelor (fabricant, sistem de operare, țară, etc). Modelul de Referință are aplicații în toate domeniile comunicațiilor de date, nu doar în cazul rețelelor de calculatoare. Câteva din avantajele folosirii OSI:

- Descompune fenomenul de comunicare în rețea în părți mai mici și implicit mai simple.

- Standardizează componentele unei rețele permițînd dezvoltarea independentă de un anumit producător.

- Permite comunicarea între diferite tipuri de hardware și software. - Permite o înțelegere mai ușoară a fenomenelor de comunicație.

- 5 -

La baza stabilirii nivelelor arhitecturale ale modelului ISO OSI au stat o serie de principii generale, cum ar fi:

• crearea unui număr redus de nivele cu puține interactiuni între ele; • colectarea funcțiilor înrudite în același nivel; • crearea posibilitații de modificare a funcțiilor unui nivel, fără

afectarea celorlalte; • crearea pentru fiecare nivel de linii de demarcație (interfețe) spre

nivelul adiacent inferior și superior. Nivelul Aplicație

Rol: realizează interfața cu utilizatorul și interfața cu aplicațiile, specifică interfața de lucru cu utilizatorul și gestionează comunicația între aplicații. Acest strat nu reprezintă o aplicație de sine stătătoare, ci doar interfața între aplicații și componentele sistemelui de calcul. Unitatea de date: mesajul

Nivelul Prezentare

Rol: transformă datele în formate înțelese de fiecare aplicație și de calculatoarele respective, asigură compresia datelor și criptarea. Unitatea de date: -

- 6 -

Nivelul Sesiune

Rol: furnizează controlul comunicației între aplicații. Stabilește, menține, gestionează și închide conexiuni (sesiuni) între aplicații. Unitatea de date: -

Nivelul Transport

Rol: transferul fiabil al informației între două sisteme terminale (end points) ale unei comunicații. Furnizează controlul erorilor și controlul fluxului de date între două puncte terminale, asigurând ordinea corectă a pachetelor de date. Oferă un serviciu de transport de date care izolează nivelurile superioare de orice specificitații legate de modul în care este executat transportul datelor. Unitatea de date: segmentul, datagrama

Nivelul Rețea

Rol: determinarea căii optime pentru realizarea transferului de informație într-o rețea constituită din mai multe segmente, prin fragmentarea și reasamblarea informației Unitatea de date: pachetul

Nivelul Legătură de Date

Nivelul legatură de date se ocupă cu adresarea fizica, topologia rețelei, accesul la rețea, detecția și anunțarea erorilor și controlul fluxului fizic (flow control).

Rol: furnizează un transport sigur, fiabil, al datelor de-a lungul unei legături fizice, realizând:

• Controlul erorilor de comunicație • Controlul fluxului de date • Controlul legăturii • Sincronizarea la nivel de cadru

Unitatea de date: cadrul Nivelul Fizic

Nivelul fizic definește specificații electrice, mecanice, procedurale și functionale pentru activarea, menținerea și dezactivarea legăturilor fizice între sisteme.

Rol: transmiterea unui șir de biți pe un canal de comunicație. Se precizează modulații , codări, sincronizări la nivel de bit. Un standard de nivel fizic definește 4 tipuri de caracteristici:

- 7 -

• Mecanice (forma și dimensiunile conectorilor, numărul de pini) • Electrice (modulația, debite binare, codări, lungimi maxime ale

canalelor de comunicație) • Funcționale (funcția fiecărui pin) • Procedurale (succesiunea procedurilor pentru activarea unui serviciu)

Unitatea de date: bitul

- 8 -

Curs 4 Nivelul fizic Se ocupa cu transmiterea datelor intre diferite puncte folosind un mediu de propagare. Acest nivel e caracterizat de:

- tipul de semnal; - mediul de propagare; - tipul de codare; - posibilitatile de conectare.

Pentru transmiterea informatiilor la nivel fizic se utilizeaza semnale elmg (electrice, optice, radio, microunde). Aceste semnale pot fi analogice sau digitale. Ele se numesc semnale purtatoare de informatii si sunt caracterizate de cateva marimi:

- putere/tensiune; - banda de frecventa; - tipul de modulatie; - destinatie etc.

Semnalele purtatoare de informatie folosite pentru propagarea uni mediu fizic se numesc canal de comunicatie. Aceste medii pot si sub forma de ghiduri de unda (electrice, optice) sau sub forma de medii deschise neghidate (unde radio, microunde). Canalele de comunicatie sunt caracterizate de urmatorii parametrii:

- banda de frecventa – un domeniu de frecvente sub care semnalul purtator nu scade sub o valoare minima;

- zgomotul propriu – suma tuturor perturbatiilor din canalul de comunicatie. Aceste perturbatii au character aleator si altereaza calitatea semnalului;

- capacitatea de transmisie – depinde de banda de frecventa si factorul de zgomot;

- tipul de intarziere – este strans legat de viteza de propagare a semnalului prin mediul de comunicatie;

- atenuarea semnalelor – determina o scadere a puterii acestora.