Розширення функціональності топологій web-орієнтованих систем керування технологічними об’єктами на основі «Open user communication»

Автор(и)

  • Леонід Михайлович Заміховський Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Україна
  • Микола Ярославович Николайчук Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Україна https://orcid.org/0000-0001-6185-2272
  • Іван Теодорович Левицький Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Україна https://orcid.org/0000-0001-6538-7734

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.348728

Ключові слова:

Open User Communication, OUC-топологія, SCADA, PLC Simatic-S7, OUC-імітаційна модель

Анотація

Об’єктом дослідження є інформаційні процеси взаємодії між компонентами WEB-орієнтованих систем керування на основі технології «Open User Communication» (OUC). Проблема полягає в порушенні консистентності даних на різних рівнях топологій систем керування технологічними об’єктами при циклічних серверних запитах, необхідності пакетної передачі різнорідних типів даних, уніфікації обладнання та технічної валідації рішень.

Розроблено топологію системи на основі SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), серверного PLC (Programmable Logic Controller) і 4-х термінальних PLC з інтеграцією «Open User Communication» в середовищі «TIA Portal». Така топологія вирішує задачу консистентності даних між серверним і термінальними PLC за рахунок передачі в одному фреймі з динамічною вибіркою об’єму різнорідних форматів даних.

Розроблено апаратні засоби і прикладне програмне забезпечення на мові FBD (Function Block Diagram) стандарту IEC 61131‑3 для реалізації технології «Open User Communication» з передачею до 8192 Bytes в одному фреймі.

Для дослідження інформаційних процесів розроблено і протестовано імітаційну модель взаємодії між серверним і термінальним PLC на основі «Open User Communication» і віртуальних симуляторів PLC з динамічною зміною вибірки даних. Протестовано передачу 12-ти різних форматів даних (загалом 332 Bytes) на базі програмних інструкцій «TSEND_C» і «TRCV_C» в режимі «monitoring-on».

Виконано параметрування тунельного GRE-протоколу для забезпечення одночасного обміну даними між серверним і термінальними PLC на основі «Open User Communication» і програмування PLC через «S7 Communication».

На основі запропонованих рішень розроблено і апробовано в промислових умовах WEB-орієнтовану систему збору даних з технологічних об’єктів водопостачання комунальних підприємств.

Біографії авторів

Леонід Михайлович Заміховський, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра інформаційно-телекомунікаційних технологій та систем

Микола Ярославович Николайчук, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра інформаційно-телекомунікаційних технологій та систем

Іван Теодорович Левицький, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра інформаційно-телекомунікаційних технологій та систем

Посилання

  1. Basics of Open User Communication: S7 1200, S7 1500, S7 1500T (TIA Portal V20) (2024). Siemens. Available at: https://docs.tia.siemens.cloud/r/en-us/v20/editing-devices-and-networks/configure-networks/communication-via-connections/working-with-connections/using-open-user-communication-s7-1200-s7-1500-s7-1500t/basics-of-open-user-communication-s7-1200-s7-1500-s7-1500t
  2. Products for Totally Integrated Automation: Catalog ST 70 (Catalog No. E86060-K4770-A101-C2-7600) (2025). Siemens. Available at: https://support.industry.siemens.com/cs/attachments/109744167/simatic-st70-complete-english-2025_1.pdf
  3. Reyes Domínguez, D., Infante Abreu, M. B., Parv, A. L. (2024). Main Trend Topics on Industry 4.0 in the Manufacturing Sector: A Bibliometric Review. Applied Sciences, 14 (15), 6450. https://doi.org/10.3390/app14156450
  4. Villar, E., Martín Toral, I., Calvo, I., Barambones, O., Fernández-Bustamante, P. (2024). Architectures for Industrial AIoT Applications. Sensors, 24 (15), 4929. https://doi.org/10.3390/s24154929
  5. Alsabbagh, W., Langendöerfer, P. (2022). A New Injection Threat on S7-1500 PLCs – Disrupting the Physical Process Offline. IEEE Open Journal of the Industrial Electronics Society, 3, 146–162. https://doi.org/10.1109/ojies.2022.3151528
  6. Gautam, M. K., Pati, A., Mishra, S. K., Appasani, B., Kabalci, E., Bizon, N., Thounthong, P. (2021). A Comprehensive Review of the Evolution of Networked Control System Technology and Its Future Potentials. Sustainability, 13 (5), 2962. https://doi.org/10.3390/su13052962
  7. Yadav, G., Paul, K. (2021). Architecture and security of SCADA systems: A review. International Journal of Critical Infrastructure Protection, 34, 100433. https://doi.org/10.1016/j.ijcip.2021.100433
  8. Schäffer, E., Penczek, L. N., Bartelt, M., Brossog, M., Kuhlenkötter, B., Franke, J. (2021). A Microservice- and AutomationML-based Reference Architecture for an Engineering Configurator Web Platform. Procedia CIRP, 103, 274–279. https://doi.org/10.1016/j.procir.2021.10.044
  9. Busboom, A. (2024). Automated generation of OPC UA information models – A review and outlook. Journal of Industrial Information Integration, 39, 100602. https://doi.org/10.1016/j.jii.2024.100602
  10. Tusa, F., Clayman, S., Buzachis, A., Fazio, M. (2024). Microservices and serverless functions—lifecycle, performance, and resource utilisation of edge based real-time IoT analytics. Future Generation Computer Systems, 155, 204–218. https://doi.org/10.1016/j.future.2024.02.006
  11. Zhukabayeva, T., Ahmad, Z., Adamova, A., Karabayev, N., Abdildayeva, A. (2025). An Edge-Computing-Based Integrated Framework for Network Traffic Analysis and Intrusion Detection to Enhance Cyber-Physical System Security in Industrial IoT. Sensors, 25 (8), 2395. https://doi.org/10.3390/s25082395
  12. Ji, T., Xu, X. (2025). Exploring the Integration of cloud manufacturing and cyber-physical systems in the era of industry 4.0 – An OPC UA approach. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 93, 102927. https://doi.org/10.1016/j.rcim.2024.102927
  13. Nazarenko, I. V., Nikolaychuk, M. Ya., Ferenets, V. D., Sukhanov, D. Ye. (2014). Construction and modeling of unified control systems of actuating mechanisms for objects of gas-transport system. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (2 (67)), 41–48. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.21204
  14. Zamikhovskіy, L., Levytskyi, I., Nykolaychuk, M. (2021). Designing a system that removes metallic inclusions from bulk raw materials on the belt conveyor. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (2 (111)), 79–87. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.234235
  15. S7-1200 Programmable controller: System manual (V4.7, A5E02486680-AQ) (2024). Siemens. Available at: https://support.industry.siemens.com/cs/document/109977302/s7-1200-programmable-controller?dti=0&lc=en-US
  16. SCALANCE X-200: Operating instructions (BA_SCALANCE-X-200_76) (2024). Siemens. Available at: https://cache.industry.siemens.com/dl/files/056/109955056/att_1266072/v1/BA_SCALANCE-X-200-2023_76_en-US.pdf
  17. SIMATIC NET S7 1200 telecontrol / SIMATIC CP 1243-7 LTE (2025). Siemens. Available at: https://support.industry.siemens.com/cs/document/109995459/simatic-net-s7-1200-telecontrol-simatic-cp-1243-7-lte?dti=0&lc=en-US
  18. Industrial Ethernet / PROFINET: Networking manual. System Manual, 07, C79000-G8900-C242 (Doc. No. SYH_IE-Net_76) (2019). Siemens. Available at: https://support.industry.siemens.com/cs/attachments/27069465/SYH_IE-Net_76.pdf
  19. SIMATIC STEP 7 Basic/Professional V20 and SIMATIC WinCC V20 (2024). Siemens. Available at: https://support.industry.siemens.com/cs/document/109977280/simatic-step-7-basic-professional-v20-und-simatic-wincc-v20?dti=0&lc=en-US
  20. S7-PLCSIM online help (Version 21, Doc. No. A5E46238743-AJ) (2025). Siemens. Available at: https://support.industry.siemens.com/cs/document/109997161/s7-plcsim-online-help
  21. Basic examples for Open User Communication (OUC): ISO on TCP, TCP, UDP (2021). Siemens. Available at: https://support.industry.siemens.com/cs/document/109747710/basic-examples-for-open-user-communication-%28ouc%29?lc=en-cy
  22. S7 1500 / S7 1500T motion control overview: Function manual (Version 7.0, Doc. No. A5E03879256 AH) (2022). Siemens. Available at: https://support.industry.siemens.com/cs/attachments/109812056/s71500_s71500t_motion_control_overview_function_manual_en-US_en-US.pdf
  23. Open User Communication with TSEND_C and TRCV_C: SIMATIC S7 1200 CPU (Version 2.1) (2018). Siemens. https://support.industry.siemens.com/cs/attachments/67196808/net_s7-1200_isoontcp_en.pdf
  24. Zamikhovskyi, L., Nykolaychuk, M., Levytskyi, I. (2024). Organizing the automated system of dispatch control over pump units at water pumping stations. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (2 (131)), 61–75. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.313531
  25. Zamikhovskyi, L., Zamikhovska, O., Ivanyuk, N., Mirzoieva, O., Nykolaychuk, M. (2025). Development of an anti-surge protection system for gas pumping units based on hardware and software vibration monitoring tools. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (2 (136)), 117–132. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.337736
Розширення функціональності топологій web-орієнтованих систем керування технологічними об’єктами на основі «Open user communication»

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-12-31

Як цитувати

Заміховський, Л. М., Николайчук, М. Я., & Левицький, І. Т. (2025). Розширення функціональності топологій web-орієнтованих систем керування технологічними об’єктами на основі «Open user communication». Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(2 (138), 94–115. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.348728

Номер

Том 6 № 2 (138) (2025): Інформаційні технології. Системи управління в промисловості

Розділ

Системи управління в промисловості

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Leonid Zamikhovskyi, Mykola Nykolaychuk, Ivan Levytskyi

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.