АСУ
Структура и элементы промышленной сети (Тема)Физически промышленная сеть включает в себя сегменты
(отрезки кабеля) и набор активных устройств, осуществляющих формирование,
преобразование, коммутацию, передачу сигнала с использованием внешнего
источника энергии. Активные устройства можно разделить на рабочие станции
(источники и приемники сигнала – это промышленные компьютеры, PLC, интеллектуальные устройства), репитеры, концентраторы,
хабы, трансиверы, мосты, маршрутизаторы и шлюзы. Сеть состоит из сегментов – участков кабеля, заканчивающихся
нормирующимися резисторами – терминаторами. Кабели через ответвители
подключаются к различным узлам (рис. 1). Если сеть больше длины сегмента, то к концу кабеля через
ответвитель подключают повторитель. Повторитель – это двухпортовое активное
физическое устройство, которое восстанавливает и переправляет сигналы с одного
сегмента на другой. Рис. 1. Структура промышленной сети: У – узел (подключаемое устройство); О – ответвитель Многопортовые репиторы называются концентраторами.
Их функции те же, что и у репитера. С появлением протокола 10 BaseT
«витой пары» концентраторы стали называться хабами. Большинство
концентраторов и хабов выполняют следующие операции: 1) Автосегментация
– автоматическое включение и отключение порта, отображение состояния портов с
помощью светодиодов; 2) Обнаружение
ошибки полярности сигнала. Репитеры и концентраторы могут использоваться для
увеличения размера и организации требуемой топологии сети, за исключением топологии
«кольцо». В настоящее время хабы относят к устаревшему оборудованию.
По всем техническим показателям они уступают коммутаторам, которые имеют в 10
раз большую скорость обмена информации в сети, однако хабы на 30–40 % дешевле
коммутаторов и они более надежны в тяжелых условиях эксплуатации. Коммутаторы – это многопортовые устройства. Их делят
на 2 класса: 5–8-портовые коммутаторы, которые используются в сетях
небольшого размера; 12-, 16-, 24-портовые, которые используются в более сложных
сетях, имеют порты для коаксиального и трансиверного (AUI)
кабелей. Мосты. Если 2 сегмента сети слишком велики для объединения их в
один коллизионный домен (логическое объединение сети) и территориально удалены
друг от друга, то применяют мосты. Мосты – это устройства, соединяющие 2
отдельные сети или 2 сегмента одной сети, в которой используются одинаковые
протоколы обмена информацией. Мосты устанавливают соединения, фильтруют пакеты.
По принципу действия они не отличаются от коммутаторов в том, что коммутатор –
это многопортовое устройство и в основном ассоциируется с сетями Ethernet, а мосты чаще всего одноканальные устройства, и
термин ближе к пользователям, работающие с полевой шиной. В последнее время мостами
стали называть устройства, предназначенные для связи локальных сетей с фазными
физическими средами передачи. Маршрутизаторы – это устройства, выбирающие маршрут
передачи данных. Они осуществляют виртуальное соединение на 4 уровне модели OSI/ISO. Если мосты для передачи кадров
(пакетов) используют адреса физического уровня, то маршрутизаторы используют IP адреса Internet протокола. При
этом маршрутизатор разворачивает пакет данных и извлекает из него дейтограммы IP и по его заголовку направляет пакет абоненту. Дейтограммы
– это способ передачи пакетов в произвольном порядке без подтверждения
получения пакета. Маршрутизаторы, подобно повторителям, используют буферизацию
сигнала, а затем восстанавливают его уровень и форму. Они могут соединять сети
с различными протоколами доступа, но при этом верхние уровни модели OSI/ISO (5, 6, 7 уровни) отправителя и
получателя должны быть одинаковыми (рис. 2). Рис. 2. Структура компьютерной сети с маршрутизатором,
коммутатором и хабами Шлюзы – это устройства, служащие для объединения
сетей с различными протоколами обмена. Шлюз обычно выполняет протоколы на всех
уровнях модели OSI/ISO. Также
шлюз может выполнять функции маршрутизатора, но скорость при этом несколько
снижается. |
||