В начало
Протоколы
промышленных сетей
(Тема)
При выборе промышленной
сети (протокола) используются следующие критерии:
Объем передаваемых
данных;
Время передачи
фиксированного объема данных;
Удовлетворительные
требования реального времени;
Максимальная длина шины;
Допустимое количество
узлов;
Помехозащищенность;
Стоимость сети в расчет
на один узел.
Протокол нижнего
(сенсорного) уровня AS(ASI)
(рис. 2.15) создан в 1989 г. и поддерживается фирмами Siemens, IBM и др. По
данному протоколу можно передавать не только данные, но и напряжение питания к
узлу сети по одной паре проводов. Каждый узел сети должен иметь интерфейсную
микросхему с поддержкой данного протокола.
Топология может быть
«кольцо», «звезда», «шина», «дерево». Длина сегмента – до 100 м, с репитерами – до 300 м. Максимальное число узлов,
подключаемых к Master узлу – 62, время цикла – 5–10 мс.
Физическая среда – двухпроводной канал. При длине сети L=300 м скорость равна 167 кбод. Для передачи информации
используется манчестерский код. Общий ток в системе – до 2 А. К каждому узлу
подводится напряжение 24 В.
ModBus Modicon – это протокол фирмы Modicon, в котором физический интерфейс не
определен, пользователь сам выбирает этот интерфейс (чаще RS-485). Конфигурация: 1 Master узел и
до 247 Slave узлов. Протокол описан фиксированной
формой команд.
HART – это протокол разработан в 1980 г. американской фирмой Fisher Rosemaut, он реализует принцип частотной модуляции
для организации цифровой передачи, основанной на сигнале 4–20 мА. В этой
системе на аналоговый сигнал 4–20 мА накладывается частотно-модулированный
цифровой сигнал с амплитудой ±0,5 мА. При этом лог. «1» соответствует частота f = 1200 Гц, а лог. «0» – f = 2200 Гц.
«Витая пара» используется в качестве физической среды. Топология: «звезда» или
«точка-точка». Возможна топология «шина» на 1543 узла. Обмен данными-асинхронный. Протокол
может иметь до двух мастер-узлов
(чаще 1).
Рис. 1. Пример
конфигурации устройств по протоколу ASI: Д1, Д2, Д3
– датчики
InterBus-S – это
популярный протокол благодаря дальности охвата, гибкости, быстродействию,
хорошей диагностике, разработан в 1984 г. Физический уровень основан на RS-485 и представляет собой последовательное кольцо.
Достоинствами этого протокола является то, что он обеспечивает точность сведений
о сетевых отказах, что упрощает их поиски и устранение, и может работать как с
аналоговыми, так и с цифровыми вводами/выводами. Имеет максимально 512 узлов,
расстояние между которыми до 400 м, 12,8 км – общая длина сети, скорость передачи
– 500 кбит/с.
Device Net – это протокол, разработанный
американской фирмой Allen Brandly
в 1984 г. Он обеспечивает связь между различными устройствами
нижнего и контроллерного уровня. Сеть имеет топологию «шина» с 4-проводной
линией связи. Кроме протокола обмена сеть регламентирует разъемы, типы разъемов,
диагностирует индикаторы. Дополнительно к чтению состояния дискретных датчиков
и управлению пусковыми устройствами сеть позволяет передавать величину тока
нагрузки пусковых устройств, значение температуры, изменять скорость электрического
привода и регулировать пороги датчиков. Сеть включает 64 узла, к которым могут
подсоединяться до 32 устройств на каждый узел. Общая длина сети – 12,2 км. Скорость передачи при L = 500 м – 125 кбит/с, при L = 250 м – 250 кбит/с, при L = 100 м – 500 кбит/с.