Use of Statistical Methods to Assess Capabilities and Reliabilities of Communication Protocols

• Autorzy: Michał Andrzejewski , Dorota Wolak

Warianty tytułu

Wykorzystanie metod statystycznych do oceny możliwości i niezawodności protokołów komunikacyjnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The subject of this article was to present tests of industrial communication protocols with use of advanced statistical methods. For the purpose of appropriate production and quality results it is crucial to choose relevant communication between machines and all peripherals systems. The aim of this study was to find an adequate communication protocols which give expected performance and stability without unnecessary costs. To perform test was used Labview software which can cope with all tested communication protocols. Performance tests were carried out on proprietary Labview applications, made for this research. The obtained results in scientific research were analysed and evaluated with use of statistic methods, in particular - with SPSS statistical software. The results of the survey confirmed that interfaces with a narrow operating range are several times faster in operation than the wide-spectrum interfaces used. The results also proved that industrial protocols can provide slightly better performance than popular protocols. TCP protocol gave insignificantly worse results but could provide complete reliability and its implementation is significantly cheaper than industrial protocols. This was taken into economical examination. (original abstract)

W czasach skomputeryzowanej produkcji niezawodność połączeń czasu rzeczywistego odpowiadających za wymianę danych produkcyjnych jest kluczowe. Do niedawna protokoły przemysłowe zapewniały wyższą prędkość transferu przy zapewnieniu znacznie lepszej niezawodności połączenia w porównaniu z ogólnie dostępnymi protokołami. Niestety implementacja sieci przemysłowych wiązała się ze znacznymi nakładami finansowymi. Dzisiaj jednak popularne interfejsy komunikacyjne są znacznie bardziej dopracowane. Nasuwa się pytanie czy nadal istnieje sens inwestycji w sieci przemysłowe. Wiedza na temat niezawodności protokołów komunikacyjnych jest niesamowicie ważna przy ocenie ryzyka awarii oraz przy integracji komponentów systemu produkcyjnego. Celem niniejszego artykułu było znalezienie odpowiednich protokołów komunikacyjnych zapewniających oczekiwaną wydajność i stabilność przy minimalizacji kosztów implementacji. Do przeprowadzenia badań wykorzystano oprogramowanie Labview firmy National Instruments. Autorskie oprogramowanie stworzone w Labview umożliwiło szczegółowe zbadanie protokołów, w szczególności szybkość odczytywania danych, czasu reakcji i stabilność połączenia, przy czasie jednej interakcji programu do 1 ms. Otrzymane wyniki zostały następnie zbadane przy użyciu metod statystycznych. Badaniu poddano protokoły: Szeregowy RS232, TCP, UDP, Przemysłowy Mobus RS232 i TCP, Przemysłowy Profibus RS485, Bezprzewodowy Bluetooth. Protokół przemysłowy Modbus zapewnia pełną niezawodność portów szeregowych i wyższą wydajność dla protokołu TCP, przy znacznie niższych kosztach wdrożenia w porównaniu do pozostałych protokołów przemysłowych. Protokoły UDP i Mod-bus TCP mogą zapewnić najmniejszy czas transmisji danych. Dla takiego samego czasu jednej iteracji programu najniższy czas dostępu do informacji zapewnia protokół przemysłowy Profibus. Najbardziej zawodne połączenie jest to ustawione przez port szeregowy RS232. (abstrakt oryginalny)

Słowa kluczowe

EN

Communication protocols; Statistical methods; Data transmission; Industry

PL

Protokoły komunikacyjne; Metody statystyczne; Transmisja danych; Przemysł

• Czasopismo: Ekonomika i Organizacja Przedsiębiorstwa
• Rocznik: 2018
• Numer: nr 9
• Strony: 38--56

Twórcy

autor

Michał Andrzejewski

• Politechnika Warszawska

autor

Dorota Wolak

• Uniwersytet Łódzki

Bibliografia

• 1. Chaładyniak D., 2011, Wybrane Technologie Bezprzewodowej Transmisji Danych, Zeszyty Naukowe Warszawskiej Wyższej Szkoły Informatyki nr 5, s. 87-101.
• 2. China Cables Supplier, 2016, Serial Transmission vs. Parallel Transmission, http://www.chi- na-cable-suppliers.com/serial-transmission-parallel-transmission.html, accessed on 28.02.2018.
• 3. Chromik R., 2010, RS232 w przykładach na PC i AYR, BTC, Legionowo.
• 4. Chruściel M., 2008, LabVIEW w praktyce, BTC, Legionowo.
• 5. Katedra Automatyki, Mechatroniki i Systemów Sterowania, Politechnika Warszawska, Poglądowy schemat sieci urządzeń w laboratorium (możliwości komunikacyjne), http://www.kam.pwr.edii.pl/images/Lab021/SchematSiecil, accessed on 28.02.2018.
• 6. Kużdo, 2015, Znacie Elbox Laboratorium Informatyki? Poznajcie język Gl, https ://www.dobre- programy.pl/Kuzdo/Znacie-Elhox-Laboratorium-Informatyki-Poznajcie-jezyk-G,63824.html, accessed on 28.02.2018.
• 7. Leszek P., 2002, TCP/IP w pigułce, https://www.pcworld.pl/news/TCP-IP-w-pigulce,290576,2. htmh_accessed on 28.02.2018.
• 8. Lisowski G., Przemysłowe interfejsy komunikacyjne, https://docplayer.pl/4719675-Grzegorz-lisowski-przemyslowe-interfejsy-komunikacyjne.html, accessed on 28.02.2018.
• 9. Mielczarek W., 1993, Szeregowe Interfejsy Sieciowe, Helion, Gliwice 1993
• 10. Mystkowski A., 2012, Sieci Przemysłowe Profibus DP i Profinet 10, Oficyna, Wydawnicza Politechniki Białostockiej, Białystok.
• 11. Nawojczyk M., 2010, Przewodnik po statystyce dla socjologów, SPSS Polska, Kraków.
• 12. Plett C., Hall J., Short M., 2018, Datagram Transport Layer Security protocol, https://docs. microsoft.com/pl-pl/windows-server/security/tls/datagram-transport-layer-security-protocol. accessed on 28.02.2018.
• 13. Polskie Centrum Lab VIEW, http://www.labview.pl/, accessed on 28.02.2018.
• 14. Solnik W., Zajda Z., 2010, Sieci przemysłowe Profibus DP IMPI w automatyce, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.
• 15. Solnik W, Zajda Z., 2013, Sieć Profibus DP w praktyce przemysłowej, BTC, Legionowo.
• 16. Starzyńska W., 2007, Statystyka praktyczna, PWN, Warszawa.
• 17. Tanenbaum A.S., 2004, Sieci Komputerowe, Helion, Gliwice.
• 18. Werpachowski W., 2011, Podstawy zarządzania w przedsiębiorstwie. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa.