53. Архитектуры систем распределенной обработки данных

1. Топология промышленных сетей

Сетевая топология описывает тип сетевого соединения различных устройств. Существует несколько видов топологий, отличающихся друг от друга по трем основным критериям: режим доступа к сети; средства контроля передачи и восстановления данных; возможность изменения числа узлов сети. Основными сетевыми топологиями являются звезда, кольцо и шина.

Структура «звезда» (star). В данной топологии (рис. 2.4) вся информация передается через центральный узел. Каждое устройство имеет свою собственную среду соединения. Все периферийные станции могут обмениваться друг с другом только через центральный узел.

Рис. 2.4. Топология «звезда»

Центральный узел должен быть исключительно надежным устройством.

Режим доступа – доступ и управление через центральный узел

Надежность – сбой центрального узла приводит к сбою всей системы

Расширяемость – ограничена числом физических портов на центральном узле

Структура «кольцо» (ring). В кольцевой структуре (рис. 2.5) информация передается от узла к узлу по физическому кольцу.

Рис. 2.5. Топология «кольцо»

Приемник копирует данные и регенерирует их вместе со своей квитанцией подтверждения следующему устройству в сети. Когда начальный передатчик получает свою собственную квитанцию, это означает, что его информация была корректно получена адресатом.

В кольце не существует определенного централизованного контроля. Каждое устройство получает функции управляющего контроллера на строго определенный промежуток времени. Отказ в работе хотя бы одного узла приводит к нарушению работы кольца, а, следовательно, и к остановке всех передач. Чтобы этого избежать, необходимо включать в сеть автоматические переключатели, которые берут на себя инициативу, если данное устройство вышло из режима нормальной работы.

Режим доступа – децентрализованное управление, доступ от узла к узлу.

Надежность – разрыв линии связи приводит к сбою всей сети.

Расширяемость – возможно расширение числа узлов, но время ответа снижается.

Структура «шина» (bus). В шинной структуре все устройства подсоединены к общей среде передачи данных, или шине.

В отличие от «кольца» адресат получает свой информационный пакет без посредников. Шинная топология требует жесткой регламентации доступа к среде передачи.

Режим доступа – централизованный и децентрализованный доступ.

Надежность – ошибка одного узла не приводит к сбою всей сети

Расширяемость – возможно расширение числа узлов, но время ответа снижается

2. Физический интерфейс rs-485

Протокол связи RS-485 является наиболее широко используемым промышленным стандартом, использующим двунаправленную линию передачи. Протокол поддерживает многоточечные соединения, обеспечивая создание сетей с количеством узлов до 32 и передачу на расстояние до 1200 м. Использование повторителей RS-485 позволяет увеличить расстояние передачи еще на 1200 м или добавить еще 32 узла. Стандарт RS-485 поддерживает полудуплексную связь (либо туда, либо обратно, по тем же двум проводам). Для передачи и приема данных используется витая пара проводов.

Обозначение RS-485 старое, но продолжает использоваться, хотя официально заменено «RS» на «EIA/TIA».