Промышленная сеть BITBUS

Промышленная сеть BITBUS

Промышленные сети

Введение

С начала 80-х годов идеи децентрализованного управления стали воплощаться в АСУ ТП. Но, если административный уровень системы управления созданием сейчас представлен целым рядом протоколов, то для более низких уровней (field level) стандартной информационной системы не существует. На этот момент эта область развивается усилиями отдельных компаний.

Сети, обеспечивающие информационные потоки Промышленная сеть BITBUS меж контроллерами, датчиками сигналов и различными исполнительными механизмами, именуются «промышленными сетями» (FieldBus). Ниже приведен лаконичный обзор данных сетей.

Лаконичный 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 делему интеграции Промышленная сеть BITBUS различных производителей в одну сеть, отвечая специфичным интересам всех.

Главные сетевые топологии

Сетевая топология обрисовывает метод (тип) сетевого объединения разных устройств. Существует некоторое количество видов топологий, отличающихся друг от друга по трем главным аспектам:

· режим доступа к сети;

· средства контроля передачи и восстановления данных;

· возможность конфигурации числа узлов сети Промышленная сеть BITBUS.

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

Табл. 1. Сравнительные свойства главных топологий

Сравнительные свойства Звезда Кольцо Шина
Режим доступа Доступ и управление через центральный узел Децентрализованное управление. Доступ от узла к узлу Вероятен централизованный и децентрализованный доступ
Надежность Сбой центрального узла — сбой всей системы Разрыв полосы связи приводит к сбою всей Промышленная сеть BITBUS сети Ошибка 1-го узла не приводит к сбою всей сети
Расширяемость Ограничено числом физических портов на центральном узле Может быть расширение числа узлов, но время ответа понижается Может быть расширение числа узлов, но время ответа понижается

Передача данных

Основными плюсами промышленных сетей являются дешевые полосы и надежность передачи данных. Данные передаются поочередно Промышленная сеть BITBUS, обычно, по одному физическому каналу (одному проводнику). Таковой режим передачи не только лишь сберегает кабельное оборудование, да и позволяет решать задачки по надежной передаче данных на огромные расстояния.

Табл. 2. Сравнительные свойства стандартных физических интерфейсов

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

Не считая типа физического интерфейса при построении промышленной сети более принципиально учесть особенности и ограничения физической среды передачи данных (см. табл. 3).

Способы доступа к шине

Есть два способа упорядоченного доступа: централизованный и децентрализованный.

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

Конкретно по этой причине децентрализованный контроль с переходящими функциями мастера от 1-го участника (узла сети) к другому получил наибольшее Промышленная сеть BITBUS внимание и развитие. Тут права мастера назначаются группе устройств сети. В мире обширно приняты и употребляются последующие модели децентрализованного доступа:

· модель CSMA/CD (к примеру, Ethernet) как эталон IEEE 802-3 (случайный способ доступа к шине);

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

Для совместной работы сетей типа CSMA Промышленная сеть BITBUS/CD и Token Model нужен так именуемый межсетевой шлюз.

Табл. 3. Сравнительные свойства разных сред передачи данных

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

Области внедрения

Зависимо от области внедрения весь диапазон промышленных сетей можно поделить на Промышленная сеть BITBUS два уровня:

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

· Sensor/actuator level (задачки сетей этого уровня сводятся к опросу датчиков и управлению работой различных исполнительных устройств).

Другими словами, нужно различать промышленные сети для системного уровня Промышленная сеть BITBUS (field busses) и датчикового уровня (sensor/actuator busses). Сопоставление этих 2-ух классов см. в табл. 4.

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

Главные аспекты 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 Промышленная сеть BITBUS за цикл от 8 б до нескольких сотен б от 1 до 8 б
Доступ к шине фиксированный/свободный свободный
Стоимость среды передачи низкая очень низкая
Стоимость подсоединения 1-го узла 300 — 1500 DM 30 — 200 DM

Обычные открытые промышленные сети:

· PROFIBUS (Process Field Bus)

· BITBUS

Обычные открытые сенсорные (датчиковые) сети:

· ASI (Actuator/Sensor Interface)

· Interbus-S

· PROFIBUS-DP Промышленная сеть BITBUS (Profibus for Distributed Periphery)

· SERCOS interface

Обычные открытые сети для обоих уровней внедрения:

· CAN (Controller Area Network)

· FIP (Factory Instrumentation Protocol)

· LON (Local Operating Network

Табл. 5. Промышленные сети. Таблица обобщенных данных

Протокол Страна Эталон Среда передачи Число узлов Скорость передачи данных, кбод Длина линий Топология сети Принцип доступа к сети Год рождения Узлов Промышленная сеть BITBUS 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 Промышленная сеть BITBUS) 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 Промышленная сеть BITBUS 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 Промышленная сеть BITBUS/ SLAVE/ TOKEN
* — нет доступа

Промышленная сеть BITBUS

Историческая справка

1983 г. — 1-ая публикация с описанием протокола BITBUS конторы INTEL.

1985 г. — на рынок поступили 1-ые микроконтроллеры семейства RUPI-44 (i8044, i8344, i8744) со интегрированной поддержкой интерфейса BITBUS, имеющие систему команд пользующейся популярностью серии MCS-51. Сразу появились 1-ые модули ввода-вывода (RCB-44) для распределенных Промышленная сеть BITBUS систем управления и адаптеры для микроЭВМ.

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

1989 г. — учрежден особый комитет в рамках IEEE для подготовки эталона на базе BITBUS.

1991 г. — размещен эталон по сетям уровня «fieldbus», получивший номер IЕЕЕ 1118, который базируется на существующем де-факто эталоне BITBUS Промышленная сеть BITBUS компании INTEL.

1992 г. — была базирована интернациональная организация BITBUS European Users Group (BEUG) с повсевременно действующим секретариатом в городке Баден-Баден (Германия).


promishlennoj-bezopasnosti.html
promishlennost-i-ekonomika.html
promishlennost-kompleksnaya-programma-socialno-ekonomicheskogo-razvitiya-goroda-uvarovo-tambovskoj-oblasti.html