Журнал «Интернаука»
№ 46 (222), 2021 г.
АНАЛИЗ ВОЗМ ОЖ НОСТИ ПРИМ ЕНЕНИЕ ИНТЕРФЕЙСА ETHERNET (TCP/IP)
В СИСТЕМЕ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫ Х
Короткова Лариса Александровна
старший преподаватель,
Ташкентский Государственный Технический Университет,
кафедра «Радиотехнические устройства и системы»,
Узбекистан, г. Ташкент
Хасанов Миркомил Мирхидоят угли
старший преподаватель,
Ташкентский Государственный Технический Университет,
кафедра «Радиотехнические устройства и системы»,
Узбекистан, г. Ташкент
Худойберганов Шавкат Каримович
старший преподаватель,
Ташкентский Государственный Технический Университет,
кафедра «Радиотехнические устройства и системы»,
Узбекистан, г. Ташкент
Жабборов Алибек Ботиркул угли
старший преподаватель,
Ташкентский Государственный Технический Университет,
кафедра «Радиотехнические устройства и системы»,
Узбекистан, г. Ташкент
АННОТАЦИЯ
Задачи удаленного управления объектами, а также организация обмена информацией между устройствами
являются перспективной областью новых разработок, развивающих концепцию Интернета.
К лю чевы е слова: электронные компоненты, микроконтроллеры, распределительные
подстанции, прото
кола TCP/IP, информационная модель коммуникаций.
В настоящее время во всех сферах деятельно
сти человека широкое
используются достижения
науки и техники, в частности ПЭВМ. Актуальной
также считается стремления к усовершенствованию
технологических процессов снижением трудоемко
сти и затрат времени на выполнение тех или иных
производственных задач. Цель работы - является
проведение анализа возможности применение ин
терфейса Ethernet (TCP/IP) в системе передачи дан
ных о состоянии, удаленных устройств автоматики
и телемеханики.
Объектом исследования, могут является уда
ленные станционные устройства автоматики и те
лемеханики. [1]
Для выполнения задачи анализа использованы
достижения промышленной автоматики и телеме
ханики. Цифровые и аналоговые технические устрой
ства могут объединяться в специализированные
системы и строить между собой отношения, управ
лять промышленными объектами и приборами.
Интернет вещей подразумевает тесное взаимодей
ствие электронных компонентов и микроконтрол
леров не только между собой, но и людей с техни
ческими объектами. За последнее десятилетие рез
ко возросло использование «цифровых» данных.
Распределительные подстанции, электростанции,
промышленные, коммерческие и даже бытовые
потребители выражают различные аспекты своей
жизнедеятельности в цифровом виде. Можно пред
положить, что в будущем каждый аппарат, розетка,
переключатель и даже лампочка будут обладать
какими-нибудь функциями конфигурирования, мо
ниторинга и/или управления. Возникла необходи
мость новой информационной модели коммуникации
для управления большим количеством устройств и
связи различных устройств, друг с другом. До сих пор
возможности использования персональных компью
теров (ПК) или удалённых решений в обрабатываю
щих отраслях промышленности были чрезвычайно
ограничены по техническим причинам. Одной из ин
тересных альтернатив решениям, использовавшимся
до
настоящего времени, является передача данных
через Ethernet. [2] В отличие от классических кон
цепций визуализации максимальные расстояния
передачи данных теперь длиннее, а топология бо
лее простая и гибкая, так как платформа визуализа
ции стала ещё одним стандартным сетевым компо
нентом. Удаленные объекты являются не самым при
ятным рабочим местом. Это равным образом отно
сится к человеку и машине. Жёсткие условия окру
жающей среды и пространственная децентрализа
ция оборудования типичны для систем управления
технологическим процессом. Оптимизация техно
логических процессов в условиях экономически
эффективного производства и контроль возникно
вения потенциально опасных ситуаций, которые
31
Журнал «Интернаука»
№ 46 (222), 2021 г.
возможны при управлении практически любым
производственным процессом, требуют примене
ния результативной информационной технологии.
Эта сложная задача решается путём размещения в
непосредственной близости от технологической уста
новки только самых
необходимых компонентов и
использования линий, передачи данных для орга
низации соединении с остальным оборудованием,
находящимся вне места эксплуатации установки. [3]
Однако, до сих пор передача данных остаётся узким
местом: зависящие от технологии, на которой они
основаны, системы передачи данных являются техни
чески сложными, подверженными отказам и имею
щими ограничения по дайне линии связи. На помощь
приходит концепция передачи данных по сети
Ethernet на основе протокола TCP/IP, в рамках ко
торой снижаются трудозатраты на установку и экс
плуатацию, данные передаются на значительные рас
стояния и обеспечивается лучшая управляемость и
гибкость трафика. Существует несомненная тенден
ция к децентрализации задач управления и текуще
го контроля в обрабатывающей промышленности.
В связи с этим производственные процессы могут
быть визуализированы не только на центральных
пультах управления, но также на местных портатив
ных панелях управления, расположенных в непо
средственной близости от технологической уста
новки. Только при такой децентрализации оператор
технологической установки может решать допол
нительные задачи по управлению, включая опера
тивное управление определёнными параметрами,
позволяющее быстро сделать заключение о каче
стве производимой продукции. Кроме
того, при
децентрализации управления возможно более ко
роткое время реакции оператора в случаях откло
нений от нормального функционирования техноло
гического оборудования. В обрабатывающей про
мышленности системы, используемые у технологи
ческих установок, часто запускаются вручную;
естественно, что из соображений безопасности и
обеспечения требуемого качества для реализации
такого запуска должен быть обеспечен доступ к
отображению процесса и всем данным, относящим
ся к технологическим операциям. Условия окру
жающей среды играют серьёзную роль в непрерыв
ном производственном процессе. Оборудование в
системах визуализации технологического процесса
эксплуатируется при значительных изменениях тем
пературы и влажности. Контакт с химикатами и рас
творителями, применяющимися в технологическом
процессе, может оказать непосредственное сильное
воздействие на технику. [2]
Результатом реализации той части требований,
которая связана с передачей данных, является при
менение
сетевой топологии, отличительными осо
бенностями которой служат соединение техниче
ских средств, установленных на значительных рас
стояниях, и возможность работы с небольшим числом
компонентов, с тем чтобы минимизировать техниче
ские и коммерческие расходы, а также повысить
устойчивость к отказам. Ограничения при классиче
ской передаче данных следующие, безусловно про
тиворечивые требования, как использование не
большого числа компонентов и большая протя
жённость линий передачи данных, не могут быть
удовлетворены видеоинтерфейсами обычных ПК.
Их можно применять только на расстоянии в не
сколько метров без дополнительных компонентов. С
другой стороны, усилители KVM (усилители сигна
лов клавиатуры, видео, мыши) обеспечивают переда
чу данных на расстояние в несколько сотен метров.
Однако аналоговая передача данных подвержена воз
действию помех. Эта проблема может быть решена
при цифровой передаче данных. Остаётся найти
компромисс между применением небольшого числа
компонентов и большой протяжённостью линий
передачи данных. Обе эти цели могут быть достиг
нуты путём использования широко доступной сете
вой технологии, основанной на стандарте Ethernet
IEEE 802.3. Это
значит, что можно использовать
соответствующий анализ изображений и алгоритмы
сжатия для передачи видеоданных в сети по прото
колу TCP/IP. В зависимости от сложности видео
изображений, скорости передачи данных, изменя
ются от нескольких кбит/с., до Мбит/с., для дина
мичных полноэкранных изображений с кинокамеры.
Данные могут быть загружены и приняты в любой
точке ЛВС. Для передачи требуется только соот
ветствующий сетевой кабель (экранированная ви
тая пара). Платформа для визуализации становится
совершенно стандартным сетевым компонентом,
так что исключено построение частных структур.
Минимальная топология - максимальные преиму
щества. Непосредственное подключение платфор
мы визуализации к сети на основе Ethernet предо
ставляет пользователю три преимущества. Такая то
пология значительно проще, так как нет необходимо
сти в усилителях KVM. Это экономит место, не
требуется источник питания и не рассеивается теп
ло, создаваемое дополнительными устройствами. [3]
Меньшее количество устройств также означает более
простую технологию соединений, которая приводит
к повышению надёжности. В прошлом гарантиро
ванная надёжность подразумевала установку АЦП
и ЦАП в начале и конце линии связи для обеспече
ния цифровой передачи, которая менее подвержена
помехам. Цифровая передача данных через Ethernet
возможна без установки этих дополнительных ком
понентов. Платформа визуализации в данном случае
чётко идентифицируется и управляется посред
ством
IP- адреса, что делает её совершенно стан
дартным сетевым компонентом.
Она совместима с другими стандартными сете
выми компонентами, так что проблем с интерфей
сом нет. Гибкость в отношении изменений в данной
топологии значительно возрастает. Поскольку ис
пользуется протокол RDP (Remote Desktop Protocol -
протокол удалённого доступа к рабочему столу),
нет необходимости устанавливать дополнительное
программное обеспечение. Максимально возможная
длина линий связи значительно больше в случае пе
редачи данных через Ethernet при прочих равных
условиях. Медные кабели обеспечивают соединения
между устройствами, удалёнными на 90 м, - это,
например, расстояние между монитором и бли
жайшим компонентом (коммутатор, маршрутиза
32
Журнал «Интернаука»
№ 46 (222), 2021 г.
тор,). Преимущества данной топологии ощутимы в
повседневной производственной деятельности. Те
перь можно получить доступ к нескольким ПК с
одним монитором. Сеть позволяет также подклю
чить монитор к нескольким ПК посредством предо
ставления ему соответствующего ГР-адреса. Если
перечень ГР-адресов имеет закреплённые приоритеты,
то возможно автоматически переключиться на другой
ПК, когда основной ПК выйдет из строя. С
другой
стороны, несколько мониторов могут работать с
одним ПК; все мониторы отображают одинаковый
контент в параллельном режиме. В качестве аль
тернативы возможны также индивидуальные ре
жимы; при соответствующей конфигурации не
сколько пользователей могут работать с одним серве
ром сети в режиме мультиплексной передачи данных,
используя свои собственные мониторы. Это значит,
что можно сэкономить на аппаратных средствах. [4]
Список литературы :
1.
Гапанович В.А., Розенберг Е.Н., Шубинский И.Б., Некоторые положения отказобезопасности и киберза
щищенности систем управления.
2.
Дашутин В.А., Внедрение ресурсосберегающих технологии в хозяйстве сигнализации, централизации и
блокировки.
3.
Котенко И.В., Саенко И.Б., Чернов А.В., Бутакова М.А. Построение многоуровневой интеллектуальной
системы обеспечения информационной безопасности для автоматизированных систем // Труды СПИИРАН. -
2013. - Вып. 7 (30). - С. 7-25.
4.
Kotenko I., Polubelova O. Verification of Security Policy Filtering Rules by Model Checking // Proceedings of
IEEE Fourth International Workshop on "Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Tech
nology and Applications" (IDAACS'2011). Prague, Czech Republic, 2011.
33