Характеристика сети

Периферийные устройства подключаются к мастер-модулю SDS обычным 4-х проводным кабелем. Таким образом, модуль SDS заменяет стандартные модули ввода/вывода, обеспечивая подключение 64 дискретных входов/выходов (распределенный ввод/вывод).

DeviceNet – открытая коммуникационная сеть нижнего уровня, которая обеспечивает подключение полевых устройств (датчиков, исполнительных устройств, приводов и т. д.) к устройствам более высокого уровня - контроллерам.

DeviceNet - это:

- доступ к интеллектуальным датчикам различных производителей;

- связь "мастер/подчиненный" и равноправная;

- конфигурирование датчиков, управление и сбор данных.

DeviceNet - сеть, поддерживаемая рядом ведущих производителей датчиков, приводов и систем управления, в частности, фирмой Allen-Bradley.

Эта сеть соединяет устройства нижнего уровня непосредственно с системой управления, уменьшая количество связей ввода/вывода и проводки по отношению к типичным аппаратным решениям (рис. 2.13).

Длина сети DeviceNet определяется скоростью передачи данных: 100м при скорости 500 Кбод, 200м – 250 Кбод, 500м – 125 Кбод.

Рис. 2.13. Полевые устройства и модули ввода/вывода серии 1791

в сети DeviceNet

Основное назначение протокола Interbus - организация коммуникаций на уровне датчиков и исполнительных механизмов. Interbus использует процедуру доступа к шине по схеме ведущий/ведомый (Master/Slave). Топология Interbus - это физическое и логическое кольцо, у которого физический уровень построен на основе стандарта RS-485, использующего витую пару для информационных передач. Для реализации кольца используются две витые пары (дуплексный режим). Такая физическая структура позволяет организовать сеть, работающую на скорости 500 кбит/с на расстоянии 400 м между двумя соседними узлами. Включенная в каждое сетевое устройство функция повторителя сигнала позволяет расширить систему до 13 км. Общее число устройств сети ограничено и составляет максимум 256 узлов (рис. 2.14).

На базе основного кольца с использованием так называемых терминальных модулей возможна организация дополнительных кольцевых сегментов (Interbus Loop).

Рис. 2.14. Контроллеры Schneider Electric на шине Interbus

С точки зрения семиуровневой OSI-модели для стандартных сетей протокол Interbus определен на 3-х уровнях (1,2 и 7). Важное свойство уровня 2 - возможность реализации в протоколе Interbus характеристики детерминированности, т. е. временной определенности циклической транспортировки данных.

Протокол HART (Highway Addressable Remote Transducer), разработанный фирмой Rosemount Inc. в середине 80-х годов, реализует известный стандарт BELL 202 FSK, основанный на технологии 4 – 20 мА.

Стандарт BELL 202 FSK - это кодировка сигнала методом частотного сдвига для обмена данными на скорости 1200 Бод. Сигнал накладывается на аналоговый измерительный сигнал 4—20 мА. Поскольку среднее значение FSK сигнала равно 0, то он не влияет на аналоговый сигнал 4-20 мА.

Схема взаимоотношений между узлами сети основана на принципе Master/Slave. В HART-сети может присутствовать до 2 Master-узлов (обычно один). Второй Master, как правило, освобожден от поддержания циклов передачи и используется для организации связи с какой-либо системой контроля/отображения данных. Стандартная топология – «звезда», но возможна и шинная организация. Для передачи данных по сети используются два режима:

- асинхронный: по схеме «Master-запрос/ Slave-ответ» (один цикл укладывается в 500 мс);

- синхронный: пассивные узлы непрерывно предают свои данные

мастер-узлу (время обновления данных в мастер-узле - 250 - 300 мс).

Основные параметры HART-протокола:

- длина полевой шины - 1.5 км;

- скорость передачи данных - 1.2 Кб/с;

- число приборов на одной шине - до 16.

HART-протокол позволяет:

- проводить удаленную настройку датчиков на требуемый диапазон измерения через полевую шину;

- не подводить к датчикам отдельные линии электропитания и не иметь в них блоков питания (электропитание реализуется от блоков питания контроллеров через полевую шину);

- увеличить информационный поток между контроллером и приборами,

при наличии самодиагностики в приборах передавать сообщения о

неисправностях по полевой шине, а далее - оператору.

Fieldbus Foundation (создана в 1994 году) - некоммерческая организация, которая объединяет большое количество ведущих мировых поставщиков и конечных пользователей систем управления технологическими процессами и автоматизации производства.

В 1996 году была разработана полевая шина, которая использует модификацию стандарта IEC1158-2 для физического уровня и концепцию PROFIBUS для прикладного уровня. Протокол Foundation Fieldbus (FF) представляет собой открытую, внедренную в промышленности технологию, которая дает пользователям возможность применять лучшие в настоящий момент полевые устройства различных поставщиков и не привязывает их к какому-то определенному производителю.

FF - цифровая, последовательная, дуплексная система передачи данных, соединяющая и поддерживающая взаимодействие полевого оборудования - датчиков, пускателей и контроллеров. Fieldbus представляет собой локальную сеть (ЛВС), обладающую возможностью распределять управление по всей сети. Управление процессом включает в себя различные функции: конфигурирование, калибровку, мониторинг, диагностику, а также регистрацию событий, происходящих в различных узлах производственной системы.

В соответствии с многоуровневой моделью открытых систем (OSI) протокол полевой шины использует уровни 1, 2 и 7.

Foundation Fieldbus имеет 2 физических уровня:

q Физический уровень H1 FF (медленный), обеспечивающий рабочую скорость 31,25 Кбит/с. Эта реализация физического уровня основана на модифицированной версии стандарта IEC 1158-2 и предназначена для объединения устройств, функционирующих во взрывоопасных газовых средах.

q Физический уровень H2 FF (быстрый), обеспечивающий рабочую скорость до 1Мбит/с и также основанный на стандарте IEC 1158-2;

Канальный уровень используюет элементы проекта IEC/ISA SP50 универсальной промышленной сети.

Прикладной уровень включает элементы из проекта ISP/Profibus.

Наиболее распространенная топология полевой шины FF - шинная (рис. 2.15) и древовидная.

Рис. 2.15. Интеллектуальные устройства на шине FF

Практическая реализация сетевого обмена достаточно стандартна. Выход любого устройства в сеть обеспечивается сетевыми платами с встроенными разъемами (портами). Количество портов и разнообразие поддерживаемых ими протоколов и определяет коммуникационные возможности контроллера. Производители снабжают свои контроллеры встроенными портами, такими как RS-232 или универсальным RS-485, допускающим обмен по различным протоколам. Расширение возможностей сетевого обмена, обмен информацией с устройствами различных производителей обеспечивается набором интерфейсных модулей, интерфейсных процессоров, сетевых карт, которые предоставляют дополнительные порты связи.