Построение распределённой измерительной системы с применением протокола modbus tcp
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время технология мониторинга сложных технических объектов широко применяется по всему миру. В качестве решения предлагается построение распределенных измерительных систем, позволяющих проводить комплексный сбор, обработку, хранение данных и организацию доступа к полученным данным пользователя системы.
Основная сложность создания таких систем обуславливается в первую очередь характеристиками самих технических объектов, такими как территориальная распределенность составляющих технических объектов, структурное подобие основных элементов сложных технических объектов и связей между ними, функциональная сложность. Также при разработке распределенных систем необходимо учитывать сложность обработки и передачи большого объема данных, принимаемых от датчиков системы, и координации работы датчиков в составе распределенной системы [1].
Целью данной выпускной квалификационной работы является разработка распределенной измерительной системы на базе контроллеров фирмы WAGO,
СОДЕРЖАНИЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ6
ВВЕДЕНИЕ7
1ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ8
1.1Распределенная измерительная система8
1.2Протокол связи10
1.3Выбор среды програмирования14
2РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ РИС17
3МЕТОДИКА НАСТРОЙКИ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ ПОДСИСТЕМЫ20
3.1Настройка ПЛК20
3.2Настройка сетевого оборудования24
4РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ33
4.1Алгоритм программы в среде LabVIEW33
4.2Алгоритм приложения на языке C#35
5РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ38
5.1Инструменты библиотек требуемые для реализации программы в среде графического программирования LabVIEW38
5.2Реализация программы в среде LabVIEW47
5.3Создание приложения на языке C#48
5.4Испытание программного обеспечения59
6СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ66
6.1Назначение разработки и характеристика рассматриваемых вопросов66
6.2Оценка риска и опасностей, связанных с разработкой66
6.3Основные подходы к обеспечению специальных вопросов обеспечения безопасности68
6.4Эргономические вопросы проектирования71
6.5Электробезопасность72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ74
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ75
ПРИЛОЖЕНИЕ А77
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
В.Н. Новиков, М.В. Федулеева; Распределенные измерительные системы на основе сетевых технологий; Журнал: «Датчики и системы»; 2012, вып 9(160), С. 38-41.
Испытания электронной аппаратуры: быстро и эффективно; Виктор Денисенко, Павел Ерещенко, Рафгат Кильметов и др.; Журнал: «Компоненты и технологии»; 2004, вып. № 4 С. 216-220.
Официальный сайт производителя контроллеров WAGO // WAGO // URL: www.wago.com/global/plcs-–-controllers/controller-ethernet/p/750-881 (дата обращения: 08.02.2023).
Industrial Automation Knowledge Platform // The Automization // URL: theautomization.com/what-is-modbus-tcp-ip/ (дата обращения: 01.04.2023).
Виктор Денисенко; Протоколы и сети Modbus и Modbus TCP; Журнал: «Современные технологии автоматизации»; 2010, вып. № 4, С. 90-94.
В. В. Алексеев, Н. В. Романцова, А. В. Царёва, Е. С. Сулоева. Организация распределенной ИС на базе ПЛК: учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2021. 40 с.
Официальный сайт производителя сетевого оборудования Mikrotik // Mikrotik // URL: mikrotik.com/client (дата обращения: 15.02.2023)
Документация и информация для различных программ и программирования LabVIEW // documentation.help // URL: documentation.help/Modbus-LabVIEW/documentation.pdf (дата обращения: 12.02.2023).
The documentation for .NET framework Avalonia // Avalonia UI // URL: docs.avaloniaui.net (дата обращения: 28.03.2023).
Microsoft .NET documentation // Microsoft // URL: learn.microsoft.com/en-us/dotnet/standard/data/sqlite/?tabs=netcore-cli (дата обращения: 23.03.2023).
ГОСТ 12.0.003-2015 Система стандартов по безопасности труда. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация. М.: Изд-во стандартов, 2015.
СанПиН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, индивидуальных зданий на территории жилой застройки. М.: Изд-во стандартов, 1996.
СанПиН 1.2.3685-21 Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека
Теперь для удобства работы можно подключаться к серверу используя программу winbox. На случай если потребуется скорость передачи больше 1 Мбит/сек, можно активировать 60-дневную лицензию. Для этого нужно зарегистрировать аккаунт на оффициальном сайте [7], в winbox открыть System > License, нажать Renew License и авторизоваться в зарегистрированный аккаунт.
Ниже приведен порядок действий по настройке роутеров.
В качестве протокола для туннелирования был выбран L2TP. Для его настройки на серверной стороне нужно:
Подключиться к CHR через winbox по его внешнему IP-адресу
Открыть раздел [PPP > Interface > L2TP Server], установить галочку Enabled и снять галочки chap и pap. Как показано на рисунке 16.
Рисунок 16 – включение L2TP сервера
Создать интерфейс туннеля [Interfaces > + > L2TP Server Binding > OK]
Задать пароль и адреса концов туннеля [PPP > Secrets > +] (рисунок 17)
Рисунок 17 – задание пароля и адр