7.4. Резервування

З метою підвищення надійності в Profibus передбачено резервування, виконане таким чином:

• слейв-пристрої містять два різні Profibus-інтерфейси, основний і резервний. Вони можуть бути або в одному пристрої, або в двох однакових пристроях (основному і резервному);

• пристрої забезпечуються двома незалежними стеками протоколів із спеціальним розширенням для резервування;

• процес резервування стеків протоколів здійснюється шляхом запуску спеціального програмного об'єкту резервування RedCom.

У нормальному режимі комунікація виконується тільки через основний пристрій, який посилає діагностичну інформацію резервному пристрою. У разі, коли основний пристрій дає збій, резервний пристрій бере на себе його функції. Крім того, майстер контролює всі слейв-пристрої і видає діагностичне повідомлення на верхній рівень АСОВІ ТП, як тільки в системі вийшов з ладу основний пристрій і не залишилося резервного або коли вийшов з ладу резервний. Резервний пристрій може працювати на основній лінії Profibus або на двох, якщо є резервна.

Підхід до резервування в Profibus має наступні властивості:

• одна і та ж модифікація пристроїв використовується для реалізації різних варіантів резервування;

• мастер, слейв пристрій і шина можуть бути резервовані незалежно один від одного;

• не вимагається особливої додаткової конфігурації резервного пристрою;

• можливий повний моніторинг обох слейв пристроїв.

Резервування забезпечує високий коефіцієнт готовності, короткий час відновлення, відсутність втрат даних і нечутливість системи до відмов.

7.5. Опис пристроїв

Сучасні модулі введення-виводу є інтелектуальними пристроями і виконують багато функцій, які раніше виконувалися тільки контролерами. Проте, щоб виконати ці функції, пристрої вимагають складного налаштування при інсталяції системи, при обслуговуванні і параметризації. Тому необхідно мати точний і повний опис відомостей про пристрої, такі як тип виконуваних функцій, кількість входів/виходів, діапазон зміни змінних, одиниці вимірювання, значення за умовчанням, що ідентифікують параметри пристрою і так далі

Profibus пропонує декілька методів і засобів для опису пристроїв, які забезпечують уніфікацію опису. По історичних причинах в промисловій автоматизації використовується в основному формат GSD (General Station Data — загальні дані про пристрій). Опис пристроїв в цьому форматі поставляється разом з пристроєм.

Характеристики пристрою описуються за допомогою мови опису електронних пристроїв Electronic Device Description Language (EDDL) і поставляються у вигляді текстового файлу EDD (Electronic Device Description — опис електронного пристрою). Інтерпретатор цього опису дуже добре апробований для додатків середньої складності. Для складних застосувань Profibus пропонує інший програмний компонент — Device Type Manager (DTM).

Текстовий файл GSD містить як загальну, так і специфічну для конкретного пристрою інформацію. За допомогою ключових слів засіб конфігурації може прочитати ідентифікаційні записи, параметри, що настроюються, типи даних, допустимі значення параметрів. Деякі з ключових слів обов'язкові (за стандартом), наприклад ім'я виготівника, інші є опційними. GSD-файл ділиться на три секції:

• секція загальних параметрів містить ім'я постачальника і ім'я пристрою, версію апаратури і програмного забезпечення, ідентифікаційний номер, підтримувані швидкості передачі;

• секція специфікацій провідного пристрою указує допустиме число слейв-пристроїв, що підключаються, параметри передачі і прийому повідомлень;

• секція специфікацій слейв-пристрою вказує число і тип каналів введення-виводу, перелік діагностичних повідомлень і список модулів при модульній конструкції пристрою.

GSD-файл завантажується в засіб конфігурації системи Profibus Configurator і використовується при її інсталяції.

Потужним засобом опису пристроїв є мова EDD, яка є частиною міжнародного стандарту IEC 61804-2 і дозволяє описувати пристрої середньої складності. Ще потужнішими є незалежні від конкретної промислової мережі засоби опису пристроїв FDT/DTM (Field Device Tool/Device Type Manager — засіб для пристроїв польового рівня/менеджер типу пристрою), які дозволяють описувати дуже складні пристрої.

ЛЕКЦІЯ 8. Промислова мережа Modbus.

8.1. Загальні відомості про протокол Modbus.

8.2. Фізичний рівень.

8.3. Канальний рівень.

8.4. Прикладний рівень.

8.1. Загальні відомості про протокол Modbus.

Протокол Modbus і мережа Modbus є найпоширенішими в світі. Не дивлячись на свій вік (стандартом де-факто Modbus став ще в 1979 р.), Modbus не тільки не застарів, але, навпаки, істотно зросла кількість нових розробок і об'єм організаційної підтримки цього протоколу. Мільйони Modbus-пристроїв по всьому світу продовжують успішно працювати, а остання версія опису протоколу з'явилася в грудні 2006 р..

Перевагами Modbus є відсутність необхідності в спеціальних інтерфейсних контролерах (Profibus і Саn вимагають для своєї реалізації замовлені мікросхеми), простота програмної реалізації і елегантність принципів функціонування. Все це знижує витрати на освоєння стандарту як системними інтеграторами, так і розробниками контролерного устаткування. Високий ступінь відкритості протоколу забезпечується також повністю безкоштовними текстами стандартів, які можна викачати з сайту www.modbus.org.

Modbus за поширеностю конкурує тільки з Profibus. Популярність протоколу в даний час пояснюється, перш за все, сумісністю з великою кількістю устаткування, яке має протокол Modbus. Крім того, Modbus має високу достовірність передачі даних, зв'язану із застосуванням надійного методу контролю помилок. Modbus дозволяє уніфікувати команди обміну завдяки стандартизації номерів (адрес) регістрів і функцій їх читання-запису.

Основним недоліком Modbus є мережевий обмін за типом «головний/залежний», що не дозволяє слейв-пристроям передавати дані у міру їх появи і тому вимагає інтенсивного опиту залежних пристроїв головним.

Різновидами Modbus є протоколи Modbus Plus — багатомастерний протокол з кільцевою передачею маркера і Modbus ТСР, розрахований на використання в мережах Ethernet і Інтернет.

Протокол Modbus має два режими передачі: RTU (Remote Terminal Unit — видалений термінальний пристрій) і ASCII. Стандарт передбачає, що режим RTU в протоколі Modbus повинен бути присутнім обов'язково, а режим ASCII є опційним. Користувач може вибирати будь-який з них, але всі модулі, включені в мережу Modbus, повинні мати один і той же режим передачі.

Ми розглянемо тільки протокол Modbus RTU, оскільки Modbus ASCII практично не використовується. Відзначимо, що Modbus ASCII не можна плутати з приватно-фірмовим протоколом DCON, який використовується в модулях фірм Advantech і ICP DAS і не відповідає стандарту Modbus.

Стандарт Modbus передбачає застосування фізичного інтерфейсу RS-485, RS-422 або RS-232. Найбільш поширеним для організації промислової мережі є 2-дротяний інтерфейс RS-485. Для з'єднань точка-точка може бути використаний інтерфейс RS-232 або RS-422.

У стандарті Modbus є обов'язкові вимоги, що рекомендуються і опційні (необов'язкові). Існує три ступені відповідності стандарту: «повністю відповідає» — коли протокол відповідає всім обов'язковим і всім вимогам, що рекомендуються, «умовно відповідає» — коли протокол відповідає тільки обов'язковим вимогам і не відповідає таким, що рекомендується, і «не відповідає».

Модель OSI протоколу Modbus містить три рівні: фізичний, канальний і прикладний (табл. 8.1).

Таблиця 8.1. Модель OSI для Modbus

Номер рівня	Назва рівня	Реалізація
7 6 5	Прикладний Рівень уявлення Сеансовий	MODBUS Application,Protocol Немає Немає
4 3	Транспортний Мережевий	Немає Немає
2 1	Канальний (передачі даних) Фізичний	Протокол «мастер/слейв». Режими RTU і ASCII RS-485 або RS-232