7.4. Hart – протокол

Унифицированный сигнал 4-20 мА для передачи аналоговых сигналов известен несколько десятков лет и широко используется при создании АСУ ТП в различных отраслях промышленности. Достоинст­вом данного стандарта является простота его реализации, использова­ние его во множестве приборов, возможность помехоустойчивой пере­дачи аналогового сигнала на относительно большие расстояния. Однако при создании нового поколения интеллектуальных приборов и датчи­ков потребовалось наряду с аналоговой информацией передавать и цифровые данные, соответствующие их новым расширенным возмож­ностям.

С этой целью американской компанией Rosemount был разработан протокол HART (Highway Addressable Remote Transducer). HART-протокол основан на методе передачи данных с помощью частотной модуляции, при этом цифровой сигнал накладывается на аналоговый токовый сигнал.

Частотно-модулированный сигнал является двухполярным и при использовании соответствующей фильтрации не искажает основной ана­логовый сигнал 4-20 мА. Основные технические параметры, определяе­мые стандартом на HART-протокол:

– Топология «Точка-точка» (стандартная) или шина;

– Максимальное количество устройств - одно ведомое и два ведущих устройства (стандартный режим), 15 ведомых и 2 ведущих устройств (многото­чечный режим с удаленным питанием);

– Максимальная протяжен­ность линии связи - 3 км (стандартный режим), 100 м (многоточечный режим);

– Тип линии – экранированная витая пара;

– Интерфейс – 4-20 мА, токовая петля (аналоговый);

– Время цикла обновления данных - около 500 мс.

HART-протокол может использоваться в двух режимах работы:

1. Стандартный вариант - соединение «точка-точка», т.е. непосредственное соединение прибора низовой автоматики (датчика, исполнительного механизма, преобразователя) и не более двух веду­щих устройств. В качестве первичного ведущего устройства использу­ется устройство связи с объектом (УСО) или программируемый логический контроллер (ПЛК). В качестве вторичного применяется портативный HART-терминал или персональный компьютер с HART-модемом. При этом аналоговый сигнал является однонаправленным (например, от датчика к ПЛК или от ПЛК к исполнительному механиз­му), а цифровые сигналы могут передаваться и приниматься как от ве­дущего, так и от ведомого устройства.

2. Многоточечный режим - 15 ведомых устройств могут соединяться параллельно двухпроводной линией с теми же двумя ве­дущими устройствами. При этом осуществляется только цифровая связь. Сигнал постоянного тока 4 мА обеспечивает вспомогательное питание ведомых приборов по сигнальным линиям.

7.5. CAN – протокол

Протокол CAN (Controller Area Network) был предложен компани­ей Bosch для создания сети контроллеров в автомобилях. В на­стоящее время CAN-сети активно применяются в самых разных облас­тях (от стиральных машин до космических аппаратов). Протокол CAN определяет только первые два уровня модели ISO/OSI - физический и канальный. На основе этого протокола реализовано огромное количе­ство полнофункциональных сетей, таких как CANOpen, DeviceNet, SDS и др. Количество узлов промышленных сетей, работающих на основе CAN, исчисляется десятками миллионов. Практически у каждого круп­ного производителя микроконтроллеров есть изделие с CAN-интерфейсом. Широкому распространению CAN способствуют его многочисленные достоинства, среди которых:

– Невысокая стоимость, как самой сети, так и ее разработки;

– Высокая степень надежности и живучести сети, благодаря развитым механизмам обнаружения ошибок, повтору ошибочных сообще­ний, самоизоляции неисправных узлов, нечувствительности к электро­магнитным помехам;

– Простота конфигурирования и масштабирования сети, отсут­ствие теоретических ограничений на количество узлов;

– Поддержка разнотипных физических сред передачи данных, от витой пары до оптоволокна и радиоканала;

– Эффективная реализация режима реального времени.