Промышленная сеть BITBUS





Промышленные сети

 

Введение

С начала восьмидесятых годов идеи децентрализованного управления стали воплощаться в АСУ ТП. Однако, если административный уровень системы управления производством сегодня представлен целым рядом протоколов, то для более низких уровней (field level) стандартной информационной системы не существует. В данный момент эта область развивается усилиями отдельных компаний.

Сети, обеспечивающие информационные потоки между контроллерами, датчиками сигналов и разнообразными исполнительными механизмами, называются «промышленными сетями» (FieldBus). Ниже приведен краткий обзор данных сетей.

Краткий обзор промышленных сетей

«Закрытые» и «открытые» системы связи

«Закрытые системы» (closed/proprietary systems) работают по уникальным протоколам связи, их делает и поддерживает только один производитель.

«Открытые системы» (open systems) решают проблему интеграции разных производителей в одну сеть, отвечая специфическим интересам всех.

Основные сетевые топологии

Сетевая топология описывает способ (тип) сетевого объединения различных устройств. Существует несколько видов топологий, отличающихся друг от друга по трем основным критериям:

· режим доступа к сети;

· средства контроля передачи и восстановления данных;

· возможность изменения числа узлов сети.

Основные топологии — это «звезда», «кольцо» и «шина».

Табл. 1. Сравнительные характеристики основных топологий

Сравнительные характеристики Звезда Кольцо Шина
Режим доступа Доступ и управление через центральный узел Децентрализованное управление. Доступ от узла к узлу Возможен централизованный и децентрализованный доступ
Надежность Сбой центрального узла — сбой всей системы Разрыв линии связи приводит к сбою всей сети Ошибка одного узла не приводит к сбою всей сети
Расширяемость Ограничено числом физических портов на центральном узле Возможно расширение числа узлов, но время ответа снижается Возможно расширение числа узлов, но время ответа снижается

Передача данных

Основными достоинствами промышленных сетей являются недорогие линии и надежность передачи данных. Данные передаются последовательно, как правило, по одному физическому каналу (одному проводнику). Такой режим передачи не только экономит кабельное оборудование, но и позволяет решать задачи по надежной передаче данных на большие расстояния.

Табл. 2. Сравнительные характеристики стандартных физических интерфейсов

Сравнительные характеристики RS-232 RS-422 RS-485
Макс. число приемников передатчиков на линии 1/1 1/10 32/32
Макс. длина линии (без повторителей) 15 м 1220 м 1220 м
Макс. скорость передачи 38,4 кбод 90 кбод 90-500 кбод

Кроме типа физического интерфейса при построении промышленной сети не менее важно учитывать особенности и ограничения физической среды передачи данных (см. табл. 3).

Методы доступа к шине

Существуют два метода упорядоченного доступа: централизованный и децентрализованный.

В случае централизованного контроля за доступом к шине выделяется узел с правами Мастера. Он назначает и отслеживает порядок и время доступа к шине для всех других участников. При непредвиденном отказе Мастера циклы обмена по шине останавливаются.

Именно по этой причине децентрализованный контроль с переходящими функциями мастера от одного участника (узла сети) к другому получил наибольшее внимание и развитие. Здесь права мастера назначаются группе устройств сети. Во всем мире широко приняты и используются следующие модели децентрализованного доступа:

· модель CSMA/CD (например, Ethernet) как стандарт IEEE 802-3 (случайный метод доступа к шине);

· модель с передачей маркера как стандарт IEEE 802.4 (Token Passing Model).

Для совместной работы сетей типа CSMA/CD и Token Model необходим так называемый межсетевой шлюз.

Табл. 3. Сравнительные характеристики различных сред передачи данных

Характеристики Витая пара Радиоканал Коаксиальный кабель Оптоволокно
Типовой диапазон 1 — 1000 50 — 10000 10 — 10000 10 — 10000
Типовая скорость передачи 0,3 — 2000 1,2 — 9,6 300 — 10000 1 — 100000
Относительная цена узла $10 — $30 $50 — $100 $30 — $50 $75 — $200
Затраты на установку Низкие Средние Средние-высокие

Области применения

В зависимости от области применения весь спектр промышленных сетей можно разделить на два уровня:

· Field level (промышленные сети этого уровня решают задачи по управлению процессом производства, сбором и обработкой данных на уровне промышленных контроллеров);

· Sensor/actuator level (задачи сетей этого уровня сводятся к опросу датчиков и управлению работой разнообразных исполнительных механизмов).

Другими словами, необходимо различать промышленные сети для системного уровня (field busses) и датчикового уровня (sensor/actuator busses). Сравнение этих двух классов см. в табл. 4.

Табл. 4. Сравнительные критерии промышленных сетей типов Fieldbus и Sensorbus

Основные критерии Fieldbus Sensorbus
Расширение сети от 100 м до 1 км до 100 м
Время цикла от 10 мс до 10с от 1 мс до 1 с
Объем передаваемых данных за цикл от 8 байт до нескольких сотен байт от 1 до 8 байт
Доступ к шине фиксированный/свободный свободный
Цена среды передачи низкая очень низкая
Цена подсоединения одного узла 300 — 1500 DM 30 — 200 DM

Типичные открытые промышленные сети:

· PROFIBUS (Process Field Bus)

· BITBUS

Типичные открытые сенсорные (датчиковые) сети:

· ASI (Actuator/Sensor Interface)

· Interbus-S

· PROFIBUS-DP (Profibus for Distributed Periphery)

· SERCOS interface

Типичные открытые сети для обоих уровней применения:

· CAN (Controller Area Network)

· FIP (Factory Instrumentation Protocol)

· LON (Local Operating Network

Табл. 5. Промышленные сети. Таблица обобщенных данных

Протокол Страна Стандарт Среда передачи Число узлов Скорость передачи данных, кбод Длина линий Топология сети Принцип доступа к сети Год рождения Узлов на сер. 1995 г (тыс.)
BITBUS США IEEE 1118 витая пара, радиоканал, оптопара 28 синхр.; 250 самост. 500-1400 (синхр.), 64-375 (самосинхр.) 30м (синхр.); до 1200 м (самосинхр.) шина MASTER/ SLAVE Более 2500
ASI США * витая пара ASI-кабель до 32 до 167 до 1000 м линия; звезда; дерево; кольцо MASTER/ SLAVE
HART США Bell202 FSK витая пара, выделенный тел. канал до 15 (multidrop) до 3 км звезда MASTER/ SLAVE
LonWorks США * витая пара, коаксиал, оптокабель, радиоканал до 127 4,88-1250 до 2 км произвольн. топология произвольн. доступ (CSMA/CD)
CANBUS Германия ISO 11898, ISO 11519 витая пара до 30 50-1000 до 1 км — 20 кбод; до 40 м — 1 Мбод шина произвольн. доступ по приорит.(CSMA/ CM)
WorldFIP Франция UTE46 витая пара, оптокабель до 256 31,25; 1000; 2500; 5000 до 2 км шина MASTER/ SLAVE/ TOKEN
MODBUS США PI-MBUS-300 не специф. 1 master, до 247slaves 0,6-19,2 15 м — RS232C ; 1200 м — RS422; 1000 м — т. петля звезда; шина MASTER/ SLAVE/ TOKEN *
PROFIBUS Германия DIN 19245 ч. 1, 2, 3, 4 витая пара, оптокабель до 126 500-1500 (FMS); 1500-12000 (DP); 31 (РА) 1200 м; 4800 м с повт.; до 23 км оптокабель звезда; шина MASTER/ SLAVE/ TOKEN
* — нет доступа

Промышленная сеть BITBUS

Историческая справка

1983 г. — первая публикация с описанием протокола BITBUS фирмы INTEL.

1985 г. — на рынок поступили первые микроконтроллеры семейства RUPI-44 (i8044, i8344, i8744) со встроенной поддержкой интерфейса BITBUS, имеющие систему команд популярной серии MCS-51. Одновременно появились первые модули ввода-вывода (RCB-44) для распределенных систем управления и адаптеры для микроЭВМ.

1986 г. — начало широкого применения протокола BITBUS в системах автоматизации в Европе.

1989 г. — учрежден специальный комитет в рамках IEEE для подготовки стандарта на основе BITBUS.

1991 г. — опубликован стандарт по сетям уровня «fieldbus», получивший номер IЕЕЕ 1118, который базируется на существующем де-факто стандарте BITBUS фирмы INTEL.

1992 г. — была основана международная организация BITBUS European Users Group (BEUG) с постоянно действующим секретариатом в городе Баден-Баден (Германия).





Читайте также:
Виды функций и их графики: Зависимость одной переменной у от другой х, при которой каждому значению...
Фразеологизмы и их происхождение: В Древней Греции жил царь Авгий. Он был...
Обучение и проверка знаний по охране труда на ЖД предприятии: Вредный производственный фактор – воздействие, которого...
Основные направления социальной политики: В Конституции Российской Федерации (ст. 7) характеризуется как...

Рекомендуемые страницы:



Вам нужно быстро и легко написать вашу работу? Тогда вам сюда...

Поиск по сайту

©2015-2021 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-16 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ!
Обратная связь
0.017 с.