Промышленные сети

1. Сравнительный анализ протоколов Fieldbus.

2. FOUNDATION FIELDBUS или PROFIBUS-PA: выбор промышленной сети для автоматизации технологических процессов.

3. Возможности CAN-протокола.

4. Протоколы прикладного уровня CAN-сетей.

5. Краткий экскурс в историю промышленных сетей.

6. Интерфейсы последовательной передачи данных.

1. Сравнительный анализ протоколов Fieldbus

В промышленной автоматике обычно используют стандарт 4-20 мА для передачи значений измеряемых переменных процесса с заводского уровня в операторскую. Несмотря на то, что сложные распределeнные системы управления играют всe: большую роль в автоматизации производства, связь приборов с контроллерами по прежнему выглядит как соединение "точка-точка". Однако в последние годы всe: более широко распространяется концепция внедрения локального интеллекта в промышленные приборы и обеспечения связи между равноправными узлами сети. Успех этого подхода зависит от коммуникационной сети, которая связывает устройства, расположенные на объектах управления. Недавно были разработаны несколько запатентованных сетей, широко известных под названием "системы fieldbus". Настоящая статья посвящена углубленному сравнительному изучению трeх перспективных протоколов fieldbus, а именно : Controller Area Network (CAN), Process Fieldbus (PROFIBUS) и Field Instrumentation Protocol (FIP). Исследуются основные характеристики этих сетей (реакция в реальном масштабе времени, работоспособность, пригодность для управления процессом). Проведенные исследования показывают, что Profibus и FIP - сильные соперники в приборном оснащении технологических процессов. В то время, как в FIP реализуются новые концепции, например разделение пропускной способности шины, путем выделения интервалов времени при использовании синхронизированных тактовых генераторов, Profibus основывается на обычной передаче маркера с циклическим информационным обслуживанием для удовлетворения потребностей в реальном времени. Изучение затрат на внедрение показывает, что протоколы Profibus могут быть реализованы с незначительным дополнительным оборудованием, поскольку основная передача данных асинхронна и ведется посимвольно. Что касается CAN, то они прекрасно подходят там, где требуется весьма незначительное время ожидания (порядка 5 мс) и необходимо соединить большое число при малых издержках.

Введение

Одним из важнейших компонентов "завода будущего" является иерархическая система сетей, связывающая различные блоки системы на нескольких иерархических уровнях. Сеть fieldbus связывает промышленные приборы (сенсоры, исполнительные механизмы, устройства ввода-вывода и локальные регуляторы) на производственном уровне. Она обладает новыми функциями, такими, как автоматическая калибровка промышленных приборов, самотестирование, загрузка в память значений параметров, конфигурирование, диагностика в реальном времени, предварительное вычисление измеряемых величин, мониторинг сети и т.д. Подобные сети снижают расходы на кабели и улучшают доступ к оборудованию. Ожидается, что fieldbus будет использоваться в самых разнообразных областях. Пользователи из различных отраслей промышленности по-разному представляют себе, какой должна быть система fieldbus и что она должна делать. В любом случае fieldbus должна обеспечивать выполнение критичных ко времени операциий. Следовательно, интеллектуальные промышленные приборы увеличивают рабочую нагрузку fieldbus по мере возрастания числа их функций.

Инженер на производстве нередко оказывается перед проблемой выбора того или иного из существующих решений системы fieldbus. Чтобы сделать правильный выбор, ему необходима информация, позволяющая сравнивать характеристики существующих систем. Подобную информацию обычно невозможно найти в технических характеристиках и стандартах, поскольку они либо слишком специализированны, либо, напротив, имеют весьма общий характер, но непригодны для непосредственного сравнения. В данной работе предлагается детальный обзор наиболее важных систем fieldbus, уже внедрe:нных в промышленность.