4 Підсистема вводу/виводу

Зміст

Розділ 4.  Підсистема введення/виведення    1
4.1. MODBUS    1
4.1.1. Загальні принципи функціонування та налаштування MODBUS    1
4.1.2. Загальні принципи функціонування та налаштування MODBUS RTU/ASCII    7
4.1.3. Загальні принципи функціонування та налаштування MODBUS TCP/IP    10
4.1.4. Інструменти для тестування та налагодження    12
4.1.5. Налагодження та боротьба з неполадками    21
4.2. OPC DA    26
4.2.1. Загальні принципи використання OPC DA    27
4.2.2. Принципи функціонування OPC DA    29
4.2.3. Приклад налаштування в SCADA Citect    32
4.2.4. Приклад налаштування в SCADA zenon    35
4.2.5. OPC DA в мережних архітектурах    36
4.2.6. Налагодження та боротьба з несправностями    38
4.3. OPC UA    40
4.3.1. Загальні принципи функціонування OPC UA    40
4.3.2. Ідентифікація вузлів в OPC UA    47
4.3.3. Функціонування читання/записування в OPC UA    50
4.3.4. Принципи підключення до OPC UA Server та захисту    52
4.3.5. Процедура підключення OPC UA клієнта    57
4.3.6. Тестові OPC UA клієнти та сервери    59
4.3.7. Приклад налаштування в SCADA Citect    62
4.3.8. Приклад налаштування в SCADA zenon    65
4.3.9. Приклад налаштування зв’язку мобільного додатку Suppanel HMI з OPC UA Server в M241    67
4.4. Протокол Simatic S7    69
4.5. Протокол MQTT    75
4.5.1. Загальні принципи функціонування MQTT    75
4.5.2. Деталі архітектури MQTT    78
4.5.3. Рівні якості обслуговування MQTT    79
4.5.4. Установлення з’єднання та обмін повідомленнями в MQTT    80
4.5.5. Теми повідомлень та використання шаблонів MQTT    84
Контрольні запитання    86
Список використаних джерел    89

Контрольні запитання

1.    Які об’єкти доступні на пристроях з точки зору Modbus?
2.    Які програми називають Modbus сервер, а які Modbus клієнт?
3.    Як типово виступають в обміні  драйвери SCADA/HMI, Modbus сервери чи Modbus клієнти?
4.    Розкажіть про відображення реальних комірок пам’яті на віртуальні змінні Modbus (Mapping).
5.    Наведіть приклад форматування повідомлення запиту і повідомлення відповіді Modbus.
6.    Як веде себе Modbus Server, якщо відповідь буде негативною?
7.    Покажіть на прикладах різних SCADA/HMI, як саме може задаватися адреса змінної MODBUS.
8.    Навіщо необхідно вказувати порядок слів у подвійних словах і змінних з плаваючою комою? Покажіть на прикладі однієї з програм SCADA/HMI.
9.    Які мережі Modbus нині використовуються для обміну між SCADA/HMI та іншими засобами автоматизації?
10.    Які параметри необхідно задати при конфігуруванні з’єднання по MODBUS RTU/ASCII? Покажіть на прикладі однієї з програм SCADA/HMI.
11.    Скільки максимум SCADA/HMI можуть бути підключені до однієї мережі, якщо використовується драйвер Modbus Master? Поясніть, у чому таке обмеження.
12.    Які параметри необхідно задати при конфігуруванні з’єднання по MODBUS TCP/IP? Покажіть на прикладі однієї з програм SCADA/HMI.
13.    Розкажіть про можливість шлюзування MODBUS TCP/IP на MODBUS RTU/ASCII. Яке поле означене в протоколі для налаштування шлюзування?
14.    Розкажіть про призначення UnitID в MODBUS TCP/IP.
15.    Які функції програмних утиліт роботи з COM-портами можуть знадобитися при налагодженні комунікацій Modbus? 
16.    Розкажіть, в яких ситуаціях можуть допомогти утиліти для роботи з COM-портами.
17.    Які функції програмних утиліт роботи з пакетами TCP/UDP можуть знадобитися при налагодженні комунікацій Modbus? 
18.    Які функції програмних утиліт-Сніферів можуть знадобитися при налагодженні комунікацій Modbus?
19.    Розкажіть про використання утиліт для імітації Modbus Server/Slave при налагодженні комунікацій Modbus.
20.    Розкажіть про використання утиліт Modbus Client/Master при налагодженні комунікацій Modbus.
21.    Які процедури можуть знадобитися при перевірці зв’язку SCADA з ПЛК по Modbus ASCII?
22.    Які процедури можуть знадобитися при перевірці зв’язку ОП з ПЛК по Modbus ASCII?
23.    Які процедури можуть знадобитися при перевірці зв’язку SCADA з ПЛК по Modbus TCP/IP?
24.    Які процедури можуть знадобитися при перевірці зв’язку ОП з ПЛК по Modbus TCP/IP?
25.    Які "симптоми" вказують на неправильність задавання адреси Modbus комірки?
26.    Які "симптоми" вказують на неправильність вказівки порядку слів/байтів у подвійних словах та змінних з плаваючою комою?
27.    Розкажіть про загальні принципи побудови обміну між SCADA/HMI та іншими засобами з використанням OPC DA.
28.    Яка програма називається OPC DA Server?
29.    Яка програма називається OPC DA Client?
30.    Чим виступає SCADA/HMI  програма при з’єднанні з ПЛК OPC DA Client чи Server?
31.    Що необхідно налаштувати в OPC DA Server для забезпечення доступу до даних через його драйвер?
32.    Що необхідно налаштувати в SCADA/HMI програмі для забезпечення доступу до даних OPC DA Server, до якого він намагається підключитися?
33.    Що таке ОРС-Item і OPC-Group в OPC DA?
34.    Які специфікації є в OPC DA?
35.    Як у стандарті означені правила ідентифікації тегів?
36.    Як можна дізнатися про формування ідентифікатора OPC ItemID? Покажіть це на прикладі.
37.    Які основні атрибути, окрім Value, є в OPC Item?
38.    Яке призначення OPC-Group?
39.    Розкажіть про операції читання/записування OPC Item.
40.    Які процедури необхідно зробити, щоб налаштувати з’єднання з віддаленим OPC сервером? Покажіть на прикладі однієї з програм SCADA/HMI.
41.    У якій сфері застосовують технології OPC DA в проектах зі SCADA/HMI?
42.    Який порядок перевірки наявності зв’язку із джерелом даних при використанні OPC DA як універсального драйвера SCADA/HMI?
43.    Яка принципова відмінність OPC DA від OPC UA? Які в цьому переваги?
44.    Розкажіть про принципи організації адресного простору OPC UA (Address Space).
45.    Які класи вузлів Ви знаєте? Яке їх призначення?
46.    Що таке атрибути вузла?
47.    Як організовані зв’язки між вузлами? Що таке посилання?
48.    Розкажіть про призначення вузлів класу Змінні (Variables).
49.    Чим відрізняються типи вузлів класу змінних: Properties (Властивості) і DataVariables (Змінні Даних)?
50.    Розкажіть, як означується ідентифікатор NodeId для вузла.
51.    Що таке Namespace Index? Як URI простору імен пов'язаний з індексом?
52.    Як правильно звертатися до простору імен у різних сесіях?
53.    Які IdentifierType Ви можете назвати?
54.    Як представляється повний кваліфікатор NodeId в XML-нотації?
55.    Яким проводиться налаштування Контрольованих Елементів (Monitored Items) та Підписки (Subscription)?
56.    Розкажіть про призначення сервера виявлення (Discovery Server).
57.    Розкажіть про принципи автентифікації в OPC UA.
58.    Які режими безпеки доступні для OPC UA?
59.    Як в OPC UA організована довіра клієнтів і серверів через сертифікацію?
60.    Які варіанти параметрів безпеки доступні в OPC UA?
61.    Розкажіть про процедуру підключення OPC UA клієнта. Покажіть на прикладі однієї з програм SCADA/HMI.
62.    Розкажіть на прикладі як можна використати тестові утиліти OPC UA для виявлення  проблем.
63.    Які можливості надає S7 для ПЛК Simatic?
64.    У яких мережах функціонує протокол S7?
65.    Які типи сервісів надає протокол S7? Які обмеження щодо їх використання в різних  SCADA/HMI?
66.    Поясніть, як функціонують конфігуровані та неконфігуровані з’єднання в S7 протоколі?
67.    Що таке ресурс з’єднання в S7 протоколі?
68.    Поясніть, що таке TSAP у S7 протоколі.
69.    Прокоментуйте призначення номерів ресурсу з’єднання  TSAP в S7 протоколі.
70.    Які адреси TSAP треба задати, щоб підключатися до OP ресурсу ПЛК S7-300, S7-400, S7-1200, S7-1500?
71.    Яке призначення протоколу MQTT?
72.    У чому принципова відмінність використання протоколу MQTT порівняно з "класичними", що використовуються в АСКТП?
73.    Поясніть модель функціонування протоколу MQTT.
74.    Поясніть призначення фільтрів в MQTT.
75.    Які вимоги до розгортання в мережі брокерів MQTT?
76.    Які формати даних можна передавати з використанням MQTT?
77.    Які існують обмеження на об’єм даних, які можна передавати через MQTT?
78.    Які обмеження для використання публічних брокерів MQTT?
79.    Якими інструментами можна перевірити зв'язок між клієнтами MQTT?
80.    Що необхідно вказати при підключенні до клієнта до брокера MQTT?
81.    Розкажіть про призначення повідомлення LWT в MQTT.
82.    Розкажіть про призначення налаштування keep-alive в MQTT.
83.    Розкажіть про призначення налаштування persistent session в MQTT.
84.    Розкажіть про рівні якості обслуговування в MQTT.
85.    Як установлюється з’єднання в MQTT?
86.    Розкажіть про призначення теми (topic) в MQTT.
87.    Як клієнт MQTT підписується на повідомлення?
88.    Розкажіть про правила формування шаблонів для підписування MQTT.

Список використаних джерел

1.    О.М. Пупена, І.В. Ельперін, Н.М. Луцька та А.П. Ладанюк. Промислові мережі та інтеграційні технології в автоматизованих системах. Київ, Україна. Ліра-К, 2011.
2.    Відкритий курс "Промислові мережі та інтеграційні технологі" [Електронний ресурс]. Доступно: http://asu.in.ua/viewtopic.php?f=194&t=1052
3.    Com port development tool [Електронний ресурс]. Доступно: https://sites.google.com/site/terminalbpp/
4.    Программа Portmon для Windows [Електронний ресурс]. Доступно: https://technet.microsoft.com/ru-ru/sysinternals/bb896644.aspx
5.    Null-modem emulator [Електронний ресурс]. Доступно: http://sourceforge.net/projects/com0com/?source=navbar
6.    TCP/IP Builder [Електронний ресурс]. Доступно: http://www.drk.com.ar/builder.php
7.    Відкритий курс «Промислові мережі», Лабораторне заняття 7. Основи Ethernet та IP. [Електронний ресурс]. Доступно: http://edu.asu.in.ua/mod/book/view.php?id=49
8.    CAS MODBUS SCANNER. [Електронний ресурс]. Доступно: http://www.chipkin.com/products/software/modbus-software/cas-modbus-explorer
9.    Відкритий курс «Промислові мережі», Лабораторне заняття 6. Використання шини MODBUS RTU та MODBUS TCP/IP для зв’язку SCADA програм з ПЛК. [Електронний ресурс]. Доступно: http://edu.asu.in.ua/mod/book/view.php?id=41
10.    Gray Simulator. [Електронний ресурс]. Доступно: http://www.gray-box.net/download_graysim.php
11.    OPC Client Toolkit. [Електронний ресурс]. Доступно: https://www.kassl.de/opc/download.shtml
12.    OPC UA Fundamentals. [Електронний ресурс]. Доступно: https://documentation.unified-automation.com/uasdkcpp/1.5.6/html/L1OpcUaFundamentals.html
13.    OPC UA Servers. [Електронний ресурс]. Доступно: https://www.unified-automation.com/downloads/opc-ua-servers.html
14.    OPC UA Clients. [Електронний ресурс]. Доступно: https://www.unified-automation.com/downloads/opc-ua-clients.html
15.    Publicly available OPC UA Servers and Clients. [Електронний ресурс]. Доступно: https://github.com/node-opcua/node-opcua/wiki/publicly-available-OPC-UA-Servers-and-Clients
16.    OPC UA client application running on Android. [Електронний ресурс]. Доступно: https://www.prosysopc.com/products/opc-ua-client-for-android/
17.    Suppanel is an Android app to create SCADA/HMI type supervisory panels. [Електронний ресурс]. Доступно: http://www.suppanel.com/index.php/en/
18.    Tutorial 1 OPC UA. [Електронний ресурс]. Доступно: https://youtu.be/35Tt8GHt58U
19.    Websockets Client HiveMQ. [Електронний ресурс]. Доступно: http://www.hivemq.com/demos/websocket-client
20.    MQTT-explorer. [Електронний ресурс]. Доступно: http://mqtt-explorer.com/
21.    MQTT Essentials. [Електронний ресурс]. Доступно: https://www.hivemq.com/mqtt-essentials/
22.    Reliable Data Movement for Connected Devices. [Електронний ресурс]. Доступно: https://www.hivemq.com

Comments