Ответы на гос.экзамен для 2 кафедры / 4.Специализация кафедры№2 / Спец.18

Спец.18. Вопрос Последовательные интерфейсы и полевые магистрали: краткий перечень и особенности их применения в измерительных и управляющих системах.

Последовательные интерфейсы

По способу передачи информации интерфейсы подразделяются на параллельные и последовательные. В параллельном интерфейсе все биты передаваемого слова (количество обычно 8 или кратное 8) выставляются н передаются по соответствующим параллельно идущим проводам одновременно. В PC традиционно используется параллельный интерфейс Centronics, реализуемый LPT-портами, шины ATA, SCSI и все шины расширения (ISAJPCI). В последовательном интерфейсе биты передаются друг за другом, обычно по одной (возможно, и двухпроводной) линии. Эта линия может быть как однонаправленной (например, в RS-232C, реализуемой СОМ-портом, шине FireWire, SPI, JTAG), так и двунаправленной (USB, PQ.

RS-232/422/423/485

Существует ряд родственных международных стандартов: RS-232C, RS-423A, RS-422A vlRS-485. Несимметричные линии интерфейсов RS-232C и RS-423Amnetoi самую низкую защищенность от синфазной помехи, хотя дифференциальный вход приемника RS-423A несколько улучшает ситуацию. Лучшие параметры имеет двухточечный интерфейс RS-422A и его магистральный (шинный) аналог RS-485, работающие на симметричных линиях связи. В них для передачи каждого сигнала используются дифференциальные сигналы с отдельной витой парой проводов.

RS-483

В перечисленных стандартах сигнал представляется потенциалом. Существуют последовательные интерфейсы, где информативен ток, протекающий по общей цепи передатчик- приемник - "токовая петля" и MIDL Для связи на короткие расстояния приняты стандарты беспроводной инфракрасной связи. Наибольшее распространение в PC получил простейший из перечисленных - стандарт RS-232C, реализуемый СОМ-портами. В промышленной автоматике широко применяется RS-485, а такие RS-422A, встречающийся и в некоторых принтерах. Существуют преобразователи сигналов для согласования этих родственных интерфейсов.

Промышленная сеть

это среда передачи данных, которая должна отвечать множеству разнообразиях, а зачастую противоречивых требований. Промышленная сеть — это набор стандартных протоколов обмена данными, позволяющих связать воедино оборудование различных производителей, а также обеспечить взаимодействие нижнего и верхнего уровней АСУ. Вот некоторые основные требования, которые можно предъявить к «идеальной» промышленной сети.

1. Производительность.

2. Предсказуемость времени доставки информации.

3. Помехоустойчивость.

4. Доступность и простота организации физического канала передачи данных.

5. Максимальный сервис для приложений верхнего уровня.

6. Минимальная стоимость устройств аппаратной реализации, особенно на уровне контроллеров.

7. Возможность получения «распределенного интеллекта», путем предоставления максимального доступа к каналу нескольким ведущим узлам.

8. Управляемость и самовосстановление в случае возникновения нештатных ситуаций.

Топология сети

Наиболее распространенный тип сетевой топологии — это общая шина. Основное преимущество — простота и дешевизна, легкость переконфигурирования. Не боится отключения или подключения устройств во время работы. Хорошо подходит для сильно распределенных объектов. Имеет ряд «генетических» недостатков, а именно: присутствие в каждой точке сети общего трафика, опасность потери связи при одиночном обрыве канала связи или фатальном выходе из строя одного узла. Топология типа «кольцо» очень популярна со времен выхода на рынок сети Token Ring фирмы IBM. Использование протокола с циклической передачей маркера (ШЕЕ802.5) позволяет сетям с такой топологией обеспечить абсолютную предсказуемость и хорошую пропускную способность. Основными недостатками топологии являются высокая стоимость организации канала связи, нерациональное (в большинстве случаев)

использование сетевого трафика и потеря всей синхронизации сети в случае сбоя и отключения хотя бы одного из

узлов.

Топология «звезда», являясь логическим продолжением моноканала, обеспечивает дополнительную защиту всей сети

от выхода из строя или отключения узлов, позволяет существенно оптимизировать трафик, передавая пакеты только в

те «лучи», где находятся их получатели. Последнее особенно существенно для сетей, где допускаются коллизии.

Полевые сети

Fieldbus системы сегодня используются, в основном, как коммуникационные системы для обмена информацией между системой автоматизации и распределенными устройствами. При этом считается, что устройства распределены в поле, от английского field, что и определило термин fieldbus. Тысячи успешных внедрений обеспечивают внушительное впечатление, а кроме того fieldbus технология позволяет сохранить до 40% затрат на прокладку кабелей, накладных расходов и расходов на техническое обслуживание по сравнению с обычными технологиями. Только два провода необходимо для передачи всех данных (входных и выходных данных, параметров, диагностических данных и т.д.).используя PROFTBUS, устройства различных производителей могут связываться без всяких дополнительных регулировок. PROFIBUS мажет использоваться как дня высокоскоростных передач, критичных ко времени передачи задач, так и для построения комплексных задач по коммуникациям. Семейство PROFIBUS состоит из трех совместимых версий: PROFIBUS-DP - оптимизированная для высокоскоростных и недорогих соединений, данная версия PROFIBUS разработана специально для связи между системами автоматизированного контроля и распределенными устройствами ввода-вывода на уровне устройств. PROFEBUS-DP может использоваться для замены параллельной передачи сигналов напряжением 24В иди от 0 до 20mA; PROFIBUS-PA - разработана специально для автоматизации процессов. Она иткгитяет приггмуптятк датчики и испутничртьищ^ устрггйсгид ж одной пинии и

допускает передачу данных и питания по одной шине, используя 2-проводную технологию согласно международному стандарту ШС 1158-2; PROFIBUS-FMS - это многоцелевое решение для задач на уровне целых производственных участков^

1. BITBUS

Протокол Способ доступа Число абонентов в сети

HDLC/SDLC;

master-slave; Интерфейс RS485; Топология моноканал;

до 255; Скорость обмена/длина кабеля 62,4 кбод/1200 м, 375 кбод/200 м, 2400 кбод/ЗО м.

2.MODBUS

Один из наиболее распространенных протоколов базирующихся на использовании типовых портов последовательного обмена USART н обмена кодами ASCIL Протокол MODBUS используется в ПТК СТАЛКЕР какдополнительный для обмена с оборудованием использующим только данный протокол. Способ доступа master-slave;

Интерфейс RS232C;

Скорость обмена от 1.2 до 115.2 кбод;

Число абонентов в сети до 255.

3.MicroLAN

Протокол фирмы Dallas Semicoductor базирующийся на использовании типовых портов последовательного обмена USART.

Способ доступа

Интерфейс

Топология

Скорость обмена

Дпина кабеля

Число абонентов в сети

master-slave; RS232 (модиф.); моноканал 51 кбод; до 300 м до 255.