As the interest of flexible manufacturing systems and computer integrated manufacturing systems increase, the distribution of centralized control systems using industrial control networks is getting more attention. In this paper, we investigate the rate-based traffic control of industrial control networks to improve the performance regarding the throughput, fairness, and error rates. Especially, we consider the protocol of Lon-$Works^{(TM)}$ which consists of all OSI 7-layers and supports various communication media at a low cost. Basically, the proposed rate-based traffic control system is closed loop by utilizing the feedback channel errors, which shows improved performance when compared with other industrial control networks commonly operated in open loop. To this end, an additional network node called monitoring node is introduced to check the channel status without increasing the channel load. The Proposed control loop is in effect whenever the feedback channel error becomes greater than an admittable value. We demonstrate the improved performance of the controlled network system in view of throughput and fairness measures by implementing the lab-scale network system based on LonWorks and through the experimentation upon it.
Wang, Jintao;Jin, Xi;Zeng, Peng;Wang, Zhaowei;Wan, Ming
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제11권1호
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pp.78-101
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2017
High-quality industrial control is critical to ensuring production quality, reducing production costs, improving management levels and stabilizing equipment and long-term operations. WiFi-based Long Distance (WiLD) networks have been used as remote industrial control networks. Real-time performance is essential to industrial control. However, the original mechanism of WiLD networks does not minimize end-to-end delay and restricts improvement of real-time performance. In this paper, we propose two algorithms to obtain the transmitting/receiving phase cycle length for each node such that real time constraints can be satisfied and phase switching overhead can be minimized. The first algorithm is based on the branch and bound method, which identifies an optimal solution. The second is a fast heuristic algorithm. The experimental results show that the execution time of the algorithm based on branch and bound is less than that of the heuristic algorithm when the network is complex and that the performance of the heuristic algorithm is close to the optimal solution.
본 논문에서는 공장자동화를 위한 제어네트워크로서의 스위칭 이더넷 네트워크의 성능을 분석한다. 스위칭 이더넷은 네트워크상에서의 충돌을 없앰으로써 실시간 데이터의 전송을 가능하게 하여 준다. 공장자동화 제어네트워크는 일반 컴퓨터 네트워크와는 달리 전송되는 데이터의 양은 적은 반면 실시간 전송을 요한다. 본 논문에서는 이더넷 스위치를 이용한 선형 및 트리 토폴로지의 네트워크에서 제어시스템이 요구하는 전송지연시간 요구를 만족하는지에 대해 분석한다.
Critical infrastructure (CI) such as the electrical grid, transportation systems and water resource systems are controlled by Industrial Control and SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) networks. During the last few years, cyber attackers have increasingly targeted such CI systems. This is of great concern because successful attacks have wide ranging impact and can cause widespread destruction and loss of life. As a result, there is a critical requirement to develop enhanced algorithms and tools to detect cyber threats for SCADA networks. Such tools have key differences with the tools utilized to detect cyber threats in regular IT networks. This paper discusses key factors which differentiate network security for SCADA networks versus regular IT networks. The paper also presents various approaches used for SCADA security and some of the advancements in the area.
Detecting intrusion attacks accurately and rapidly in wireless networks is one of the most challenging security problems. Intrusion attacks of various types can be detected by the change in traffic flow that they induce. Wireless industrial networks based on the wireless networks for industrial automation-process automation (WIA-PA) standard use a superframe to schedule network communications. We propose an intrusion detection system for WIA-PA networks. After modeling and analyzing traffic flow data by time-sequence techniques, we propose a data traffic prediction model based on autoregressive moving average (ARMA) using the time series data. The model can quickly and precisely predict network traffic. We initialized the model with data traffic measurements taken by a 16-channel analyzer. Test results show that our scheme can effectively detect intrusion attacks, improve the overall network performance, and prolong the network lifetime.
This paper discuss a performance evaluation of the synchronization algorithm for hybrid networks in industrial environments. The proposed algorithms minimizes synchronization errors which were caused from channel, Propagation, and frequency delays. The modified RBS and offset synchronization methods can be operated by adjustment parameters. The differential BP (Back-off Period) adjustment can synchronize the local time of each node with master node's time in hybrid networks. For the performance analysis, the data transmission time between the wired and wireless devices are investigated. The experimental results show the performance evaluations in terms of the polling service time and an average end-to-end delay.
Motion controllers are essential components for operating industrial equipments. Compared with general industrial controllers, motion controllers allow motion control requiring greater speed and precision. This paper presents a method for controlling multi-axes motors via industrial networks. To achieve a line or arc interpolation, the master system delivers instructions to slave systems connected to the network. The network instruction transmitted from the master controller is re-interpolated by the individual slaves through sub-interpolators. The re-interpolated feedrate information is transmitted to the motion control loop in which the current position and the reference position are then calculated. In this way, the interpolation driving between control units is achieved via industrial networks.
This study proposes an articulated robot control system using an on/off-line robot graphic simulator with multiple networks. The proposed robot control system consists of a robot simulator using OpenGL, a robot controller based on a DSP(TMS320) motion board, and the server/client communication by multiple networks. Each client can control the real robot through a server and can compare the real robot motion with the virtual robot motion in the simulation. Also, all clients can check and analyze the robot motion simultaneously through the motion image and data of the real robot. In order to show the validity of the presented system, we present an experimental result for a 6-axis vertical articulated robot. The proposed robot control system is useful, especially, in the industrial fields using remote robot control as well as industrial production automation with many clients.
Industrial communication networks have attracted much attention in the area of decentralized control systems for factory automation and computer integrated manufacturing. In this paper, we investigate the rate-based traffic control of industrial communication networks employing LonWorks to improve the performance measures of throughput, fairness, and error rates. To this end, we utilize the Feedback channel information through the additional network monitoring node and make the overall system closed-loop. We demonstrate the improved performance of the controlled network system by the experimentation upon an implemented lab-scale network system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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