1.6 Проблемы стандартизации технологий промышленной связи

Развитие микропроцессорной технологии способствовало переходу к архитектуре распределенных систем: функции автоматизации все чаще стали реализовываться вне блока центрального процессора — в датчиках, агрегатах и исполнительных механизмах. Простые сенсоры и датчики стали превращаться в коммуникационные устройства. «Интеллектуализация» периферийного технологического оборудования и появление цифровых интерфейсов породили потребность в новых видах коммуникаций — они поставили на повестку дня создание локальной сети, функционирующей на нижнем уровне автоматизации, в зоне технологических процессов (рисунок 16).

Рисунок 16 - Интеллектуализация периферийного технологического оборудования.

Сети промышленного применения (fieldbus) отличаются детерминированностью поведения, поддержкой функций реального времени, повышенной надежностью передачи данных в среде с высоким уровнем электромагнитных помех, наличием защищенных от воздействия среды разъемов. Как отмечают специалисты компании «РТСофт», в числе типичных требований, предъявляемых к таким сетям, — простая среда передачи (например, двухпроводная линия), различная топология (шинная, звездообразная, древовидная), разные расстояния (до нескольких километров) и скорости передачи данных, электропитание через шину, защита передаваемой информации, простота использования. Промышленные сети различаются также способами мультиплексирования, методами коммуникаций (синхронные или асинхронные) и доступа к среде передачи данных, особенностями управления (централизованное или децентрализованное).

Включение в сеть промышленных устройств — процесс во многом более сложный, чем объединение в сети ПК и телекоммуникационных устройств. Наличие многочисленных несовместимых реализаций в области промышленных сетей затрудняет интеграцию в единую систему компонентов разных производителей и препятствует широкому распространению интеллектуальных устройств. Уже почти два десятка лет предпринимаются попытки разработать стандарт в области цифровых коммуникаций для систем автоматизации, дабы уйти от закрытых решений.

Столь большие сроки вызваны особенностями данной отрасли. Сфера технологий промышленной связи в значительной степени фрагментирована, прежде всего, вследствие разнообразия областей применения. Это автоматизация в разных отраслях промышленности, интеллектуальные здания, различные технические системы (например, автомобильная и авиакосмическая отрасли) — везде необходим некий физический способ объединения промышленных или бортовых компьютеров, контроллеров, датчиков, исполнительных механизмов, оборудования ввода/вывода, согласующих и других устройств.

Какое решение могло бы отвечать столь различным требованиям и реально ли унифицировать протоколы взаимодействия устройств? Какой должна быть коммуникационная технология построения единой информационной сети, объединяющей различные интеллектуальные устройства? Идея стандартизации технологий цифровой промышленной связи давно привлекает специалистов, ведь единый международный стандарт на протокол промышленной сети гарантировал бы взаимозаменяемость и совместимость продуктов разных производителей.

Международная электротехническая комиссия (МЭК), определив требования для устройств разного типа, приступила к разработке универсального стандарта открытой промышленной сети еще в 1984 г. Тем временем в 1991 г. в Германии принимают спецификацию открытой промышленной сети Profibus (DIN19245) на базе модели межсетевого взаимодействия ISO/OSI. В 1994 г. создается ассоциация Fieldbus Foundation, куда вошли североамериканские группы WorldFIP и ISP-Foundation. Европейские производители промышленных систем пошли по пути создания своего единого стандарта промышленной сети European Fieldbus Standard (EN50170), проект которого был принят в 1996 г. и объединил национальные стандарты Profibus (Германия), FIP (Франция) и P-NET (Дания).

МЭК завершила подготовку первой спецификации в 1998 г. Столь долго разрабатывавшееся решение успело устареть и не соответствовало тенденциям рынка промышленной автоматизации. Кроме того, данное предложение отражало интересы групп компаний, работающих в отдельных отраслях. Принять его сразу не удалось, однако в конце 1999 г. большинство национальных комитетов МЭК все же одобрило окончательный проект стандарта, объединяющего восемь коммуникационных технологий (Technical Specification TS61158, P-NET, Profibus, ControlNet, Foundation Fieldbus High Speed Ethernet, WorldIP, SwiftNet и Interbus). Этот многофункциональный стандарт, включающий спецификации канального и прикладного уровня, получил название IEC61158. Он ориентирован на различные области применения, и, как полагают специалисты, в случае удачного завершения работы над ним удастся получить не только комплект отдельных коммуникационных технологий, но и возможность их объединения в рамках одного проекта. Стандарт получил одобрение организации Fieldbus Foundation. Теперь МЭК должна упорядочить и внести все изменения в спецификацию, прежде чем она станет международным стандартом.

Между тем стандарт IEC61158 вызывает у многих специалистов целый ряд вопросов. Зачем под одним названием собраны столь разные технологии? Почему вместо единого стандарта с описанием одной коммуникационной технологии предложен набор решений? Из-за сложившегося в данной сфере разнообразия протоколов и требований к промышленным сетям, широкой области их применения непредвзято выбрать какое-то одно решение довольно трудно, так что говорить о действительно едином международном стандарте пока не приходится.