- •1. Архитектура автоматизированной системы
- •1.1. Разновидности архитектур
- •1.1.1. Требования к архитектуре
- •1.1.2. Простейшая система
- •1.1.3. Распределенные системы автоматизации
- •1.1.4. Многоуровневая архитектура
- •1.2. Применение интернет-технологий
- •1.2.1. Проблемы и их решение
- •1.2.2. Основные понятия технологии интернета
- •1.2.3. Принципы управления через интернет
- •1.2.4. Микро веб-серверы
- •1.2.5. Примеры применения
- •1.3. Понятие открытой системы
- •1.3.1. Свойства открытых систем
- •Модульность
- •Платформенная независимость
- •Взаимозаменяемость
- •Интероперабельность (аппаратно-программная совместимость)
- •Масштабируемость (наращиваемость)
- •Интерфейс пользователя
- •Программная совместимость
- •1.3.3. Достоинства и недостатки
- •1.4. Заключение к главе "Архитектура автоматизированных систем"
- •Обзор публикаций
- •2. Промышленные сети и интерфейсы
- •2.1. Общие сведения о промышленных сетях
- •2.2. Модель osi
- •2.2.1. Физический уровень
- •2.2.2. Канальный уровень
- •2.2.3. Сетевой уровень
- •2.2.4. Транспортный уровень
- •2.2.5. Сеансовый уровень
- •2.2.6. Уровень представления
- •2.2.7. Прикладной уровень
- •2.2.8. Критика модели osi
- •2.3. Интерфейсы rs-485, rs-422 и rs-232
- •2.3.1. Принципы построения Дифференциальная передача сигнала
- •"Третье" состояние выходов
- •Четырехпроводной интерфейс
- •Режим приема эха
- •Заземление, гальваническая изоляция и защита от молнии
- •2.3.2. Стандартные параметры
- •2.3.3. Согласование линии с передатчиком и приемником
- •2.3.4. Топология сети на основе интерфейса rs-485
- •2.3.5. Устранение состояния неопределенности линии
- •2.3.6. Сквозные токи
- •2.3.7. Выбор кабеля
- •2.3.8. Расширение предельных возможностей
- •2.3.9. Интерфейсы rs-232 и rs-422
- •2.4. Интерфейс "токовая петля"
- •Аналоговая "токовая петля"
- •Цифровая "токовая тепля"
- •2.5. Hart-протокол
- •Принципы построения
- •Сеть на основе hart-протокола
- •Адресация
- •Команды hart
- •Язык описания устройств ddl
- •Разновидности hart
- •2.6.1. Физический уровень
- •Электрические соединения в сети can
- •Трансивер can
- •2.6.2. Канальный уровень
- •Адресация и доступ к шине
- •Достоверность передачи
- •Передача сообщений
- •Пауза между фреймами
- •Фильтрация сообщений
- •Валидация сообщений
- •2.6.3. Прикладной уровень: caNopen
- •Коммуникационные модели
- •2.6.4. Электронные спецификации устройств caNopen
- •2.7.1. Физический уровень
- •2.7.2. Канальный уровень Profibus dp
- •Коммуникационный профиль dp
- •Передача сообщений
- •2.7.3. Резервирование
- •2.7.4. Описание устройств
- •2.8.1. Физический уровень
- •2.8.2. Канальный уровень
- •Описание кадра (фрейма) протокола Modbus
- •Структура данных в режиме rtu
- •Структура Modbus rtu сообщения
- •Контроль ошибок
- •2.8.3. Прикладной уровень
- •Коды функций
- •Содержание поля данных
- •Список кодов Modbus
- •2.9. Промышленный Ethernet
- •2.9.1. Отличительные особенности
- •2.9.2. Физический уровень
- •Методы кодирования
- •Доступ к линии передачи
- •Коммутаторы
- •2.9.3. Канальный уровень
- •2.10. Протокол dcon
- •2.11. Беспроводные локальные сети
- •2.11.1. Проблемы беспроводных сетей и пути их решения
- •Зависимость плотности мощности от расстояния
- •Влияние интерференции волн
- •Источники помех
- •Широкополосная передача
- •Методы модуляции несущей
- •Другие особенности беспроводных каналов
- •Методы уменьшение количества ошибок в канале
- •Передача сообщений без подтверждения о получении
- •Использование пространственного разнесения антенн
- •Вопросы безопасности
- •Физический и канальный уровень
- •Модель передачи данных
- •Структура фреймов
- •Сетевой уровень
- •Уровень приложений
- •Физический и канальный уровень
- •Архитектура сети Wi-Fi
- •2.11.5. Сравнение беспроводных сетей
- •2.12. Сетевое оборудование
- •2.12.1. Повторители интерфейса
- •2.12.2. Концентраторы (хабы)
- •2.12.3. Преобразователи интерфейса
- •Преобразователь rs-232 - rs-485/422
- •Преобразователь rs-232 в оптоволоконный интерфейс
- •Преобразователь usb в rs-232, rs-485, rs-422
- •2.12.4. Адресуемые преобразователи интерфейса
- •2.12.5. Межсетевые шлюзы
- •2.12.6. Другое сетевое оборудование
- •Маршрутизаторы
- •Сетевые адаптеры
- •Коммутаторы
- •Мультиплексоры
- •Межсетевой экран
- •2.12.7. Кабели для промышленных сетей
- •2.13. Заключение к главе "Промышленные сети и интерфейсы"
- •3. Защита от помех
- •3.1. Источники помех
- •3.1.1. Характеристики помех
- •3.1.2. Помехи из сети электроснабжения
- •3.1.3. Молния и атмосферное электричество
- •3.1.4. Статическое электричество
- •3.1.5. Помехи через кондуктивные связи
- •3.1.6. Электромагнитные помехи
- •3.1.7. Другие типы помех
- •3.2. Заземление
- •3.2.1. Определения
- •3.2.2. Цели заземления
- •3.2.3. Защитное заземление зданий
- •3.2.4. Автономное заземление
- •3.2.5. Заземляющие проводники
- •3.2.6. Модель «земли»
- •3.2.7. Виды заземлений
- •Силовое заземление
- •Аналоговая и цифровая земля
- •«Плавающая» земля
- •3.3. Проводные каналы передачи сигналов
- •3.3.1. Источники сигнала
- •3.3.2. Приемники сигнала
- •3.3.3. Прием сигнала заземленного источника
- •3.3.4. Прием сигнала незаземленных источников
- •3.3.5. Дифференциальные каналы передачи сигнала
- •Токовый дифференциальный канал
- •Балансный канал
- •3.4. Паразитные связи
- •3.4.1. Модели компонентов систем автоматизации
- •3.4.2. Паразитные кондуктивные связи
- •3.4.3. Индуктивные и емкостные связи
- •3.5. Методы экранирования и заземления
- •3.5.1. Гальванически связанные цепи
- •3.5.2. Экранирование сигнальных кабелей
- •3.5.3. Гальванически развязанные цепи
- •3.5.4. Экраны кабелей на электрических подстанциях
- •3.5.5. Экраны кабелей для защиты от молнии
- •3.5.6. Заземление при дифференциальных измерениях
- •3.5.7. Интеллектуальные датчики
- •3.5.8. Монтажные шкафы
- •3.5.9. Распределенные системы управления
- •3.5.10. Чувствительные измерительные цепи
- •3.5.11. Исполнительное оборудование и приводы
- •Заземление в промышленных сетях
- •3.5.12. Заземление на взрывоопасных объектах
- •3.6. Гальваническая развязка
- •3.7. Защита промышленных сетей от молнии
- •3.7.1. Пути прохождения импульса молнии
- •3.7.2. Средства защиты
- •3.8. Стандарты и методы испытаний по эмс
- •3.9. Верификация заземления и экранирования
- •3.10. Заключение
- •Радикальные методы решения проблем заземления
- •Другие советы
Архитектура сети Wi-Fi
Стандарт IEEE 802.11 устанавливает три варианта топологии сетей:
независимые базовые зоны обслуживания (Independent Basic Service Sets, IBSS);
базовые зоны обслуживания (Basic Service Sets, BSS);
расширенные зоны обслуживания (Extended Service Sets, ESS).
Под зоной обслуживания здесь понимается набор логически сгруппированных устройств. Каждая зона обслуживания имеет свой идентификатор (Service Set Identifier, SSID). Станция-приемник использует SSID для определения того, из какой зоны обслуживания приходит сигнал.
В архитектуре IBSS станции связываются непосредственно одна с другой, без использования точки доступа и без возможности подсоединения к проводной локальной сети. Зона обслуживания SSID используется обычно для объединения в сеть малого количества станций, поскольку в ней не предусмотрена возможность ретрансляции сигнала для увеличения дальности связи и механизмы для решения проблемы скрытого узла (см. рис. 2.37).
При использовании BSS станции общаются другом с другом через общий центральный узел связи, называемый точкой доступа. Точка доступа обычно подключается к проводной локальной сети Ethernet.
Расширенная зона обслуживания получается при объединении нескольких BSS в единую систему посредством распределительной системы, в качестве которой может выступать проводная сеть Ethernet.
2.11.5. Сравнение беспроводных сетей
В табл. 2.18 сведены основные параметры трех рассмотренных беспроводных технологий. В таблице отсутствуют данные о стандартах WiMAX, EDGE, UWB и многих других, которые не нашли широкого применения в промышленной автоматизации.
Табл. 2.18. Сравнение трех ведущих беспроводных технологий |
|||
Параметр |
Bluetooth/IEEE 802.15.1 |
ZigBee/IEEE 802.15.4 |
Wi-Fi/IEEE 802.11 |
Дальность |
~10 (50-100) м |
10 м |
~100 м |
Скорость передачи |
723 Кбит/с |
250 Кбит/с |
1...2 Мбит/с, до 54 Мбит/с |
Макс. количество участников сети |
8 |
245 |
Не ограничено |
Потребляемая мощность |
10 мВт |
1 мВт |
50 мВт |
Продолжительность работы от двух батарей размера АА |
- |
6 мес. в режиме ожидания |
- |
Цена /Сложность (условные единицы) |
10 |
1 |
20 |
Повторная передача |
Есть |
есть |
DCF - нет; PCF и HCF - есть, |
Основное назначение |
Связь периферии с компьютером |
Беспроводные сети датчиков |
Беспроводное расширение Ethernet |
2.12. Сетевое оборудование
При проектировании распределенных АСУ ТП с применением промышленных сетей могут возникать следующие проблемы:
требуемая длина отводов от общей шины (например, для сетей на основе интерфейса RS-485) превышает допустимую;
предельно допустимая длина линии связи меньше необходимой;
необходимое количество подключенных к сети устройств превышает допустимое по спецификации на используемое оборудование;
к сети необходимо подключить устройство, не имеющее соответствующего порта (например, вольтметр с портом RS-232 к сети на основе интерфейса RS-485 или Ethernet;
необходимо объединить несколько различных сетей с различными протоколами в единую сеть (например, когда требуется объединить Ethernet c CAN и Modbus RTU);
не удается ослабить влияние помех до допустимого уровня, используя медный кабель;
фрагмент сети установлен на подвижном объекте.
Эти и аналогичные проблемы решаются с помощью вспомогательных сетевых устройств: повторителей и преобразователей интерфейса, концентраторов, коммутаторов, мостов, маршрутизаторов, шлюзов.