АСУ
При выборе промышленной сети
(протокола) используются следующие критерии:
1)
Объем передаваемых данных;
2)
Время передачи фиксированного объема данных;
3)
Удовлетворительные требования реального времени;
4)
Максимальная длина шины;
5)
Допустимое количество узлов;
6)
Помехозащищенность;
7)
Стоимость сети в расчет на один узел.
Протокол нижнего (сенсорного)
уровня AS(ASI) 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.