16. Измерительные системы на базе rs-232, rs-485

Типовые модули объединяются в сеть через интерфейс RS-485, а сопряжение с компьютером реализуется с помощью RS-232 через Com-порт или встроенный RS-485 при использовании компьютера промышленного назначения.

RS-485 позволяет объединять в измерительную систему до 256 модулей соединенных в двухпроводную сеть и удаленных на расстоянии до 1200м.

Использование повторителей (репитеров) позволяет увеличить число модулей до 2048. Применение радиомодемов SST-900 и SST-2400 (на 900 МГц и 2400 МГц) позволяет создавать системы с любым удалением модулей, а также мобильных измерительных систем. Большой диапазон питающего напряжения (10 – 30В) позволяет отказаться от специализированных источников и использовать для питания любое выпрямленное нестабилизированное подходящее по величине напряжение, имеющееся в техпроцессе (12В, 15В, 24В, 27В).

Типовая конфигурация измерительной системы на базе RS-232/ RS-485 имеет вид:

Интерфейс RS-485 поддерживается стандартным программным обеспечением АСУ ТП, например SCADA- системами (Supervisory Control and Data Acquisition), MMI (Man-Machine Interface), FIX (Fully Integrated Control System) и другими пакетами. Это позволяет быстро (на уровне окон) компоновать специальные программы и не заботиться о пересчете измеренных электрических сигналов в технологические параметры.

17. Промышленные сети передачи данных

Промышленные сети передачи данных – это базовый элемент для построения современных АСУ ТП. Появление промышленных коммуникационных протоколов положило начало внедрению территориального распределенных систем управления, способных охватить множество технологических установок, объединить целые цеха, а иногда и заводы. Сегодня сфера промышленных коммуникаций развиваются семимильными шагами: известно более 30 стандартов коммуникационных сетей, специально адаптированных для промышленного применения, каждый год появляются новые прогрессивные технологии передачи данных.

Существует множество стандартов промышленных сетей, наиболее распространенные из которых приведены ниже:

1. Profibus DP

2. Profibus PA

3. Foundation Fieldbus

4. Modbus RTU

5. HART

6. DeviceNet

Несмотря на нюансы реализации каждого из стандартов (скорость передачи данных, формат кадра, физическая среда), у них есть одна общая черта – используемый алгоритм сетевого обмена данными, основанный на классическом принципе Master-Slave или его небольших модификациях.

Сети передачи данных, входящие в состав АСУ ТП, можно условно разделить на два класса:

1. Полевые шины (Field Buses);

2. Сети верхнего уровня (операторского уровня, Terminal Buses).

Современные полевые шины удовлетворяют строгим техническим требованиям, благодаря чему становится возможной их эксплуатация в тяжелых промышленных условиях. К этим требованиям относятся:

1. Детерминированность. Под этим подразумевается, что передача сообщения из одного узла сети в другой занимает строго фиксированный отрезок времени. Офисные сети, построенные по технологии Ethernet, - это отличный пример недетерминированной сети. Сам алгоритм передачи не определяет время, за которое кадр из одного узла сети будет передан другому, и, строго говоря, нет никаких гарантий, что кадр вообще дойдет до адресата. Для промышленных сетей это недопустимо. Время передачи сообщения должно быть ограничено и в общем случае, с учетом количества узлов, скорости передачи данных и длины сообщений, может быть заранее рассчитано.

2. Поддержка больших расстояний. Это существенное требование, ведь расстояние между объектами управления может порой достигать нескольких километров. Применяемый протокол должен быть ориентирован на использование в сетях большой протяженности.

3. Защита от электромагнитных наводок. Длинные линии в особенности подвержены пагубному влиянию электромагнитных помех, излучаемых различными электрическими агрегатами. Сильные помехи в линии могут исказить передаваемые данные до неузнаваемости. Для защиты от таких помех применяют специальные экранированные кабели, а также оптоволокно, которое, в силу световой природы информационного сигнала, вообще нечувствительно к электромагнитным наводкам. Кроме этого, в промышленных сетях должны использоваться специальные методы цифрового кодирования данных, препятствующие их искажению в процессе передачи или, по крайней мере, позволяющие эффективно детектировать искаженные данные принимающим узлом.

4. Упрочненная механическая конструкция кабелей и соединителей. Так же немаловажное требование, если представить, в каких условиях зачастую приходиться прокладывать коммуникационные линии. Кабели и соединители должны быть прочными, долговечными и приспособленными для использования в самых тяжелых окружающих условиях (в том числе агрессивных атмосферах).

По типу физической среды полевые шины делятся на два типа:

1. Полевые шины, построенные на базе оптоволоконного кабеля. Преимущества использования оптоволокна: возможность построения протяженных коммуникационных линий (протяженностью до 10 км и более); иммунитет к электромагнитным помехам; возможность прокладки во взрывоопасных зонах. Недостатки: относительно высокая стоимость кабеля; сложность физического подключения и соединения кабелей. Эти работы должны выполняться квалифицированными специалистами.

2. Полевые шины, построенные на базе медного кабеля. Как правило, это двухпроводной кабель типа “витая пара” со специальной изоляцией и экранированием. Преимущества: удобоваримая цена; легкость прокладки и выполнения физических соединений. Недостатки: подвержен влиянию электромагнитных наводок; ограниченная протяженность кабельных линий.