6.2.8. Физический уровень

На физическом уровне определяются физические характеристики канала связи и параметры сигналов. Так, например, FF на нижнем уровне Н1 и PROFIBUS-PA используют в качестве физической среды стандарт IEC61158-2, Эти две шины позволяют оконечным устройствам запитываться непосредственно от канала связи. PROFIBUS-DP использует стандарт RS-485.

6.2.9. Технические средства

Технической базой ПШ-технологии являются микропроцессорные полевые приборы, обладающие дополнительно к функциональным возможностям еще и определенным свойством интеллектуальности, включающим следующие возможности:

воспринимать и генерировать сообщения, понимая свою роль в конкретной среде, ситуации, задаче;

оценивать (диагностировать) текущее собственное состояние;

планировать и управлять своими действиями в зависимости от состояния и статуса;

формировать и поддерживать свою структурированную базу знаний, включающую статическую и динамическую информацию о себе, о событиях, о трендах параметров и действиях операторов.

6.2.10. Промышленная сеть

Учет названных выше характеристик текущей ситуации сделал необходимым, а заполнение нижнего уровня иерархической системы управления вычислительными устройствами сделало возможным радикальное изменение способа передачи технологической и командной информации между верхом и низом системы. На смену многопроводным индивидуальным каналам связи пришли малопроводные полевые шины. Система, построенная на основе полевой шины, реализует новую технологию управления – технологию полевой шины. Следует отметить, что ТПШ – это не какой-то определенный протокол передачи данных и не тип сетевой архитектуры, этот термин обозначает новые принципы системостроения. Промышленная сеть, построенная на основе полевой шины, - это среда передачи данных, которая должна отвечать множеству разнообразных, а зачастую и противоречивых требований:

Производительность;

предсказуемость времени доставки информации;

доступность и простота организации физического канала связи;

помехоустойчивость;

максимальный сервис для приложений верхнего уровня;

минимальная стоимость устройств аппаратной реализации;

поддержка больших расстояний между узлами;

управляемость и самовосстановление в случае возникновения нештатных ситуаций.

6.2.11. Стандартная сеть с наrt-протоколом

Наиболее широко распространенный, достаточно простой, давно устоявшийся и поддерживаемый подавляющим большинством фирм, выпускающих как контроллеры, так и интеллектуальные приборы - протокол НАRT (Нighway Adressable Remote Transducer) был разработан фирмой Rosemount в середине 80-х годов и стандартизирован в Америке. Технология использования протокола, координация и поддержка его применения обеспечиваются независимым Фондом НАRT коммуникаций. Подавляющее большинство ведущих производителей контроллеров и интеллектуальных приборов в разных странах поддерживают этот протокол.

Протокол основан на аналоговой 4-20 ма - технологии. Он нацелен на связь контроллера с интеллектуальными приборами и имеет два варианта их связи.

При первом варианте реализуется связь каждого прибора с контроллером по отдельной паре проводов, по которой могут проходить как аналоговый (например, 4-20 ма), так и цифровые сигналы. Последние содержат дополнительную информацию о работе прибора: диапазон и единицы измерения, дату калибровки, самодиагностику и т. д. Питание прибора осуществляется от блока питания в контроллере по этой же паре проводов.

При втором варианте связи реализуется соединение ряда приборов с контроллером по одной паре проводов, в этом случае по паре проводов могут проходить только цифровые сигналы. Следовательно, в каждом приборе аналоговые выходы должны быть преобразованы в цифровой код.

Основные характеристики сети:

-метод доступа - ведущий/ведомый. В сети может быть до двух ведущих узлов; ими бывают контроллеры и ручные коммуникаторы. Один ведущий узел реализует циклы передачи и запросы к ведомым узлам; другой (если он есть) - используется для связи сети с другой системой;

-физическая среда передачи: последовательный порт RS-232 С и витая пара;

-топология сети: звезда при подключении к контроллеру датчиков с аналоговыми выходными сигналами; шина при цифровых выходных сигналах датчиков;

-режимы работы: асинхронный, когда ведущий узел посылает запрос, а ведомый - ответ (цикл укладывается в 500 мс); синхронный, когда ведомые узды непрерывно передают свои данные ведущему узлу (время обновления данных в контроллере - 250-300 мс);

-при шинной архитектуре НARТ протокол работает в режиме моноканала (т. е. более двух устройств соединяются через один канал передачи) и к сети может быть подключено до 15 ведомых узлов (обычно подключают до 8 приборов);

-длина линии связи до 1500 м;

-скорость передачи данных - 1200 бит/с;

-протокол НARТ реализует по модели OSI следующие уровни:

первый (физический), второй (канальный), седьмой (прикладной);

-команды от ведущих узлов могут быть трех видов:

универсальные на все ведомые узлы, типовые на многие ведомые узлы и специфические на конкретные ведомые узлы;

-каждое сообщение от прибора содержит информацию двух типов: текущие данные и статус прибора. Последняя информация определяет оперативное состояние прибора:

нормальный последовательный статус, когда данные от него могут быть использованы для вычислений и управления;

нормальный непоследовательный статус, когда данные от него корректны, но с прибором связана какая-то тревога;

неопределенный статус, когда данные не полностью корректны, но все же могут быть использованы;

плохой статус, когда данные не могут быть использованы;

-за каждую посылку информации любое устройство может передать другому устройству 4 технологических переменных, а само устройство может иметь до 256 переменных, описывающих его состояние.