МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
Рекомендации
ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Комплекс стандартов
на автоматизированные системы.
Архитектура локальных вычислительных сетей
в системах промышленной автоматизации
Общие положения
Р 50-34.119-90
ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ
Москва
РЕКОМЕНДАЦИИ
|
Рекомендации ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Архитектура локальных вычислительных сетей в системах промышленной автоматизации Общие положения |
Р 50-34.119-90 |
Дата введения 01.01.92
Настоящие Рекомендации распространяются на автоматизированные системы проектирования и изготовления (АСПИ) и автоматизированные учрежденческие информационные системы (АУИС) и устанавливают состав и структуру применяемых в них локальных вычислительных сетей (ЛВС) и основные требования к характеристикам этих ЛВС.
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. АСПИ представляют собой комплекс взаимосвязанных автоматизированных систем (АС) различного назначения (гибкие производственные системы (ГПС), системы автоматизации проектирования (САПР), системы автоматизированного управления (АСУ) и др. АС, применяемые для промышленной автоматизации). Основой интеграции АС в АСПИ являются локальные вычислительные сети (ЛВС).
1.2. Концептуальной основой ЛВС является базовая эталонная модель взаимосвязи открытых систем (ВОС).
1.3. Вычислительные сети АСПИ должны базироваться на унифицированных наборах протоколов и интерфейсов, соответствующих эталонной модели ВОС, для связи разнородных ЭВМ, интеллектуального оборудования и устройств связи.
2. АРХИТЕКТУРА АСПИ И ЕЕ ЛВС
2.1. В автоматизированном производстве выделяют пять уровней.
2.1.1. 0-й уровень (устройства с числовым программным управлением - УЧПУ, локальные системы управления - ЛСУ, программируемые контроллеры - ПК) должен обеспечивать локальное управление в реальном масштабе времени отдельными техническими устройствами. В качестве таких устройств могут выступать: станок, робот, кран-штабелер, транспортный робот и т.д. ПК, ЛСУ или УЧПУ, управляющие этими устройствами, должны следить за физическими параметрами технологических процессов, вырабатывать управляющие воздействия на силовую автоматику, осуществлять при необходимости соответствующие преобразования сигналов.
2.1.2. 1-й уровень (АСУ ГПМ) должен обеспечивать согласованную работу в реальном масштабе времени взаимосвязанной группы технических устройств типа гибкого производственного модуля (ГПМ). ГПМ может состоять, например, из станка, робота и передаточного стола.
2.1.3. 2-й уровень (АСУ ГАУ, ГАЛ) должен обеспечивать согласованную работу группы ГПМ в соответствии с технологическим маршрутом, одного гибкого автоматизированного участка (ГАУ) или гибкой автоматизированной линии (ГАЛ). ГАУ (ГАЛ) может быть обрабатывающим, сборочным, складским, измерительным, транспортным и т.п.
2.1.4. 3-й уровень (АСУ ГАЦ) должен обеспечивать организационно-экономическое и организационно-технологическое управление дискретным, непрерывным или дискретно-непрерывным производством в гибком автоматизированном цехе (ГАЦ) и технологическую подготовку производства. На этом уровне должны осуществляться планирование, учет, контроль и регулирование производства по основным технико-экономическим показателям, решаться задачи координированного управления ходом производства, организовываться комплектация рабочих мест заготовками, инструментом и оснасткой, необходимыми для выполнения производственных заданий. Здесь же должен быть реализован центр управления автоматизированной транспортно-складской системой (АТСС) цеха.
2.1.5. 4-й уровень (АСУП, АСНИ, САПР-К) должен обеспечивать организационно-экономическое управление предприятием в целом. Здесь в соответствии с жизненным циклом изделия и в рамках соответствующих подразделений должны проводиться НИР и ОКР, техническая подготовка производства, управление испытаниями и т.п.
К этому же уровню относится АСУ интегрированной системы жизнеобеспечения предприятия, в задачу которой входит: автоматизированное управление тепло-, водо-, воздухо- и энергоснабжением предприятия; защита территории, отдельных зданий и помещений предприятия от несанкционированного доступа; управление противопожарными системами и системами охраны окружающей среды.
2.2. Связи между уровнями и между элементами уровней должны обеспечиваться вычислительной сетью, объединяющей оконечные системы предприятия, которыми могут быть: АС (АСТПП, АСУ ГАЦ и т.д.); ЛВС (ЛВС ГАУ, ЛВС САПР и т.д.) и ЭВМ (рабочие места, оборудование с ЧПУ и т.п.).
2.2.1. Объединение отдельных ЛВС уровней предприятия и цеха и интегрированной системы жизнеобеспечения предприятия должно осуществляться через ретрансляторы с помощью магистрального канала связи предприятия (черт. 1).
Схема ЛВС уровня предприятия
Черт. 1
2.2.2. Сеть цехового уровня должна объединять автоматизированные системы цехового уровня, а также ЛВС участков (линий) (черт. 2).
Схема ЛВС уровня цеха
Черт. 2
2.2.3. Сеть уровня участка (линии) должна объединять АС уровней участка и модуля (черт. 3).
2.2.4. Сеть уровня модуля должна объединять АС уровня модуля и устройства управления отдельными техническими устройствами (черт. 4).
Схема ЛВС уровня участка
Черт. 3
Схема ЛВС уровня модуля
Черт. 4
2.2.5. Сопряжение сети уровня участка с сетью уровня цеха и сети уровня модуля с сетью уровня участка должна осуществляться с помощью ретрансляторов.
3. ТРЕБОВАНИЯ К ЛВС АСПИ
ЛВС реализуется посредством соединения отдельных каналов связи различной физической природы (электрических, оптических) и топологии (моноканал, шина, кольцо) через ретрансляторы, коммутационно-согласующие устройства и блоки доступа.
3.1. Требования к ЛВС уровня предприятия
3.1.1. Протяженность физического канала должна допускать соединение объектов, разнесенных на расстояния до 10 км.
3.1.2. ЛВС уровня предприятия должна допускать подключение до 100 - 1000 оконечных систем.
3.1.3. ЛВС уровня предприятия должна допускать обмен информацией объемом до нескольких Мбайт через промежутки времени в несколько часов (суток).
3.1.4. ЛВС уровня предприятия должна обеспечивать время реакции не более 2 с.
3.1.5. Надежность сети должна обеспечиваться телесредствами обнаружения, локализации и изоляции отказов, а также телесредствами соответствующей реконфигурации сети для обхода отказов. Эти средства могут быть ручными или автоматическими и управляться на месте (локально) или удаленно.
3.2. Требования к ЛВС уровня цеха
3.2.1. Протяженность физического канала должна допускать соединение объектов, разнесенных на расстояния до 1 км.
3.2.2. Сеть цеха должна допускать подключение до 100 оконечных систем.
3.2.3. Сеть цеха должна допускать обмен информацией объемом до 1 Мбайт через промежутки времени в несколько минут (часов).
3.2.4. Сеть цеха должна обеспечивать время реакции не более 2 с.
3.2.5. Сеть цеха должна допускать ее эксплуатацию в производственных условиях, включая повышенную влажность и температуру, повышенную вибрацию, повышенное электромагнитное излучение, нестабильность питающего напряжения, запыленность.
3.2.6. Работоспособность сети должна сохраняться без ухудшения ее характеристик в случае ремонта, включения и исключения любых сетевых компонентов.
3.3. Требования к ЛВС уровня участка
3.3.1. Протяженность физического канала должна допускать соединение объектов, разнесенных на расстояния до 100 м.
3.3.2. Сеть участка должна допускать подключение до 100 оконечных систем.
3.3.3. Сеть участка должна допускать обмен информацией объемом до 100 кбайт через промежутки времени в несколько секунд (минут).
3.3.4. Сеть участка должна функционировать в режиме реального времени.
3.3.5. Условия эксплуатации аналогичны сети цеха.
3.3.6. Требования к надежности аналогичны требованиям к сети цеха. В случае управления быстрыми или опасными процессами управление сети (в части реконфигурации) должно осуществляться автоматически.
3.4. Требования к ЛВС уровня модуля
Для управления непрерывными технологическими процессами на уровне модуля может потребоваться канал связи, отличающийся от ЛВС дискретного оборудования (см. черт. 4).
3.4.1. Протяженность физического канала должна допускать соединение объектов, разнесенных на расстояние до 10 м.
3.4.2. Сеть модуля должна допускать подключение до 10 оконечных систем.
3.4.3. Сеть модуля должна допускать обмен информацией до 0,1 Кбайт через промежутки времени от долей секунды до нескольких минут.
3.4.4. Сеть модуля должна допускать управление оборудованием в реальном масштабе времени.
3.4.5. Протяженность технологической шины до 1 км.
3.4.6. Пропускная способность технологической шины до 1 Мбайт/с.
3.4.7. Условия эксплуатации аналогичны условиям сети цеха.
3.4.8. Надежность сети должна быть максимально высокой, т.к. выход из строя любого компонента сети приводит к выходу из строя модуля в целом.
4. БАЗОВАЯ МОДЕЛЬ ЛВС АУИС
4.1. К автоматизированным учрежденческим информационным системам (АУИС) относятся оконечные системы 4-го уровня АСПИ, такие как САПР-К, САПР-Т, АСУ предприятия, АСНИ и др.
4.2. ЛВС АУИС является интерсетью, в которой выделяют ЛВС трех уровней:
ЛВС системных и телематических служб;
ЛВС подразделений специальных служб;
ЛВС АРМ и терминалов.
Эти ЛВС должны соединяться ретрансляторами.
4.3. ЛВС верхнего уровня должна объединять системные службы, такие как Управление сетью, Архив, Телефакс и т.п., а также ЛВС подразделений и специальных служб (черт. 5).
Схема ЛВС уровня системных и телематических служб
Черт. 5
4.4. ЛВС подразделений и специальных служб должны объединять службы подразделений или специальные службы. Так, например, для ЛВС АСУП объединяются такие службы, как служба маркетинга, служба материально-технического снабжения и т.п. (черт. 6). ЛВС специальных служб объединяет службу файлов, службу высококачественной печати и т.п.
Схема ЛВС уровня подразделений
Черт. 6
4.5. ЛВС АРМ и терминалов должна объединять ПЭВМ, мониторы, рабочие станции и разнообразные устройства в рамках подразделения или специальной службы (черт. 7) и предназначена для обеспечения коллективного доступа конечных пользователей к ресурсам вышележащих уровней.
Схема ЛВС уровня АРМ и терминалов
Черт. 7
5. ТРЕБОВАНИЯ К ЛВС АУИС
5.1. Требования к ЛВС системных и телематических служб
5.1.1. Протяженность физического канала должна допускать соединение объектов, разнесенных на расстояния до 100 км.
5.1.2. Должна быть обеспечена возможность подключения до 1000 оконечных систем.
5.1.3. Должна быть обеспечена возможность обмена информацией объемом несколько (до 10) Мбайт через промежутки времени в несколько минут.
5.1.4. Время реакции не должно превышать 2 с.
5.1.5. Надежность сети должна обеспечиваться телесредствами обнаружения, локализации и изоляции отказов, а также телесредствами соответствующей реконфигурации сети для обхода отказов.
5.2. Требования к ЛВС подразделений и специальных служб
5.2.1. Протяженность физического канала должна допускать соединение объектов, разнесенных на расстояния до 5 км.
5.2.2. Сеть подразделений должна допускать подключение до 100 оконечных систем.
5.2.3. Сеть подразделений должна допускать обмен информацией объемом несколько (до 10) Мбайт через промежутки времени в несколько минут.
5.2.4. Время реакции не должно превышать 2 с.
5.2.5. Надежность сети подразделений и специальных служб должна удовлетворять следующим требованиям:
выход из строя любой оконечной системы сети не должен влиять на работоспособность сети в целом;
ремонт, включение и исключение сетевых компонентов должны происходить без остановки сети в целом.
5.3. Требования к ЛВС АРМ и терминалов
5.3.1. Протяженность физического канала должна допускать соединение объектов, разнесенных на расстояния до 1 км.
5.3.2. Сеть АРМ должна допускать подключение до 50 абонентов.
5.3.3. Сеть АРМ должна допускать обмен информацией объемом до 100 кбайт через промежутки времени в несколько часов.
5.3.4. Время реакции не должно превышать 2 с.
5.3.5. Надежность сети АРМ и терминалов должна быть не хуже, чем у устройств типа телефонные аппараты.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное
КОНЦЕПЦИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ БЛОКОВ ЛВС МАР/ТОР
Проект МАР/ТОР характеризуется определенным набором стандартных протоколов и интерфейсов, используемых на всех семи уровнях модели ВОС. Проект базируется на концепции, по которой реализации выбранных протоколов группируются в т.н. конструктивные блоки, выполняющие в рамках системы определенный набор функций.
Концепция конструктивных блоков позволяет разработчикам и изготовителям сетевого оборудования учитывать требования заказчиков за счет соотнесения этих требований со спецификациями протоколов и служб проекта МАР/ТОР и выбора из них необходимых для реализации протоколов, их параметров, функциональных элементов и факультативных средств, обеспечивающих как соответствие конечного сетевого продукта спецификациям проекта МАР/ТОР, так и возможность работы с сетевым оборудованием других изготовителей. С точки зрения заказчика сетевого оборудования концепция конструктивных блоков позволяет точно определить набор функций сетевого оборудования, удовлетворяющий потребности заказчика.
Каждый конструктивный блок характеризуется:
- функцией (что делает блок в системе для пользователя);
- спецификацией ссылок (набор выбранных параметров и характеристик, основанных на международных стандартах);
- правилом привязки (технические особенности, определяющие связи блока с другими блоками для формирования совместимой МАР/ТОР-системы).
Набор конструктивных блоков для оконечных МАР/ТОР-систем показан на черт. 8. Эти блоки наложены на модель ВОС и элементы спецификации МАР/ТОР. Полная оконечная система включает один или более блоков, перекрывающих уровни 1, 2, 3 и 4 и, по крайней мере, один блок, перекрывающий уровни 5, 6 и 7 (нумерация дается в соответствии с черт. 8).
1. Конструктивный блок доступа в подсеть случайного доступа
Функция. Обеспечивает надежную передачу данных в любую удаленную оконечную систему через шину случайного доступа с контролем несущей и обнаружением столкновений (СSМА/СD).
Правила привязки. Должен быть связан, по крайней мере, с одним из следующих блоков:
удаленный доступ к терминалу (блок 6);
удаленный доступ к файлу (блок 7);
электронная почта (блок 8);
сетевая справочная служба (блок 9);
сетевое управление (блок 10).
2. Конструктивный блок доступа в подсеть - маркерное кольцо
Функция. Этот блок предназначен для соединения оконечных систем с подсетью 802.5 - маркерное кольцо. Он обеспечивает надежную передачу данных в любую удаленную оконечную систему.
Спецификация ссылок (блок 1).
Правила привязки (блок 1).
3. Конструктивный блок. Доступ в подсеть - маркерная шина
Функция. Этот блок предназначен для соединения оконечных систем с подсетью >МАР 802.4 - маркерная шина. Он обеспечивает надежную передачу данных в любую удаленную оконечную систему.
Спецификация ссылок (блок 1).
Правила привязки (блок 1).
