11. Каналы передачи данных. Физические интерфейсыКанал передачи данных

Локальная промышленная сеть использует последовательную передачу данных по каналу связи. Такой способ обеспечивает на­дежную передачу данных на большие расстояния и является эко­номичным.

В качестве физической среды передачи данных обычно применяется витая пара, коаксиальный кабель или оптоволокно, реже — канал беспроводной связи.

Витая пара представляет собой пару изолированных прово­дящих жил, скрученных друг с другом и помешенных в общую диэлектрическую оболочку. Достоинства витой пары — низкая стоимость и простота применения.

Коаксиальный кабель представляет собой медную токоведущую жилу, окруженную слоем диэлектрика и покрытием в виде металлической оплетки или фольги. Достоинство коакси­ального кабеля — возможность прямых ответвлений (путем про­калывания изоляционного слоя), благодаря чему сеть может лег­ко наращиваться, а также помехозащищенность.

Оптоволоконный кабель состоит из оптоволокна и защитного покрытия. Оптоволокно изготавливается из стекла или специ­ального пластика и служит для передачи световых сигналов. Оп­товолокно покрывается светоотражающим составом, предотвра­щающим рассеивание света. Снаружи оптоволокно покрыто по-ливинилхлоридом или каким-либо другим защитным покрыти­ем, повышающим прочность кабеля. Достоинства оптокабеля — высокая скорость передачи дан­ных и устойчивость к электромагнитным помехам, так как опто­волокно не является электропроводящим материалом.

Физические интерфейсы.

Давно и широко используется при передаче данных стандарт RS-232C. Стандарт применяется при относительно медленной передаче сигналов — скорость передачи данных от 50 до 38 400 бит/с; максимальная длина соединения (без повторителей) — 15 м. Информация передается последовательно бит за битом асинхронным способом. Передаваемый байт данных содержит бит паритета и сопровождается стартовым и стоповыми битами.

Интерфейс RS-232C с передачей по току представляет собой двухпроводную линию, образующую токовую петлю. Передающее устройство является дискретно пе­реключаемым источником тока. Данные передаются сигналами постоянного тока 4—20 мА. Токовая петля позволяет увеличить помехозащищенность и передавать сигналы по линии длиной яо 3 км. Разработанные позднее стандарты интерфейсов последова­тельной передачи данных RS-422 и RS-485 допускают значитель­но большие скорости и дальность передачи данных. Наибольшее распространение нашел стандарт RS-485. Интер­фейсы на базе этого стандарта реализованы практически во всех УВК и промышленных ЭВМ. Схема многоточечного подключе­ния передатчиков, приемников и приемопередатчиков к провод­ной линии связи по стандарту RS-485.

12. Локальные сети. Топология сетей. Сетевые устройства.

Информационный обмен между различными уровнями уп­равления, их интеграция в единую систему осуществляются по­средством локальных вычислительных сетей. Локальные вычисли­тельные сети представляют собой системы распределен­ной обработки данных. Локальные вычислительные сети, обеспечивающие физичес­кую и логическую связь между распределенными промышленны­ми контроллерами, измерительными преобразователями и ис­полнительными механизмами и их интеграцию в единую систему управления технологическим процессом, называются локальны­ми промышленными сетями. Основ­ными требованиями к вычислительным сетям, эксплуатирую­щимся в промышленных условиях, являются простота монтажа, высокая надежность и высокая скорость передачи данных.

Топология сети описывает способ объединения различных сетевых устройств. Выбор топологии влияет на характеристики сети: способ доступа к сети, возможность ее расширения, надеж­ность. Основными топологиями являются шина (Bus), кольцо (Ring) и звезда (Star).

При построении вычислительных сетей используются два ва­рианта подключения сетевых устройств: радиальное и магист­ральное. Радиальное соединение между двумя сетевыми устройст­вами (ЭВМ, ПК и т.п.) называется соединением точка к точке Магистральное соединение сетевых уст­ройств, при котором они независимо выхолят на общую линию передачи, называется «многоточечным» соединением.

Наиболее простыми и распространенными являются сети с топологией типа шина (магистраль). Для объединения группы ус­тройств в сеть здесь применяется единый кабель. Тип соединения – магистральный.

В топологии типа кольцо информация передается от узла к уз­лу последовательно по физическому кольцу. Каждый узел переда­ет информацию только одному из узлов. Тип соединения - точ­ка к точке.

Топология типа звезда предполагает, что все сетевые узлы подключены собственным физическим каналом связи к цент­ральному концентратору или контроллеру.

Тип соединения точка к точке

Сетевые устройства

Основными специализированными сетевыми устройствами, используемыми в локальных сетях, являются:

• трансивер — приемопередатчик, который служит для подключения сетевого узла к основной магистрали сети из коаксиального кабеля или оптоволокна;

•концентратор - используется при создании инфраструк­туры сети. Соединяет сегменты кабеля, восстанавливает и уси­ливает передаваемый сигнал;

•интеллектуальный концентратор - обладает возмож­ностью коммутировать приходящие пакеты, т.е. ретранслиро­вать их но сегментам;

•мост - интеллектуальное устройство, которое служит для соединения двух различных сетей, например Profibus и Ethernet. Реализует функции канального уровня OSI-модели.

•маршрутизатор - используется в сложных сетях в точ­ках разветвления маршрутов для определения дальнейшего на­илучшего пути пакета, функционирует на сетевом уровне OSI-модели. В качестве маршрутизатора может использоваться сете­вая станция, имеющая несколько сетевых интерфейсов и соот­ветствующее программное обеспечение.

Каждый из узлов сети содержит сетевой адаптер для сопряжения сети со средой передачи данных. Сетевой адаптер поддерживает соответст­вующий протокол.