Типичные стандарты

Идея объединения в сеть устройств, расположенных на уровне объектов управления столь же стара, как и идея распределe:нных вычислений. Несколько производителей разработали свои собственные стандарты и имеют реализованные технические решения. На сегодняшний день на рынке насчитывается по меньшей мере 10..15 систем fieldbus, некоторые из которых являются национальными стандартами и борются за право стать международными. С начала 1991 г. два коллектива работают совместно для разработки международного стандарта fieldbus: Подкомитет SP50 Приборостроительного общества Америки (ISA) и Группа по стандартизации SC65CWG6 Международной электротехнической компании (IEC).

Система Profibus.

Несколько университетов и промышленных компаний ФРГ разработали национальный стандарт системы PROFIBUS-DIN 19245. Стандарт определяет необходимые функции, позволяющие пересылать данные между устройствами, изготовленными различными производителями. Физический уровень, уровень каналов передачи данных и управление системой fieldbus для обоих уровней определены в стандарте DIN 19245, ч 1 (1). Спецификации сообщений fieldbus (Fieldbus Message Specification- FMS), аналогичные Спецификациям производственных сообщений (Manufacturing Message Specification MMS); интерфейс нижнего уровня (Lower Layer Interface LLI) и управление системой fieldbus на седьмом уровне определены в DIN 19245, ч.2 (2). Этот стандарт нацелен на реализацию протокола с помощью одной коммерчески доступной интегральной схемы, содержащей однокристальный микроконтроллер и внутренний универсальный синхронный приe:мопередатчик, что минимизирует стоимость взаимного соединения устройств, расположенных на объектах. Сеть содержит ведущие и ведомые станции. Ведущая станция может управлять системой и передавать сообщения, когда она имеет право доступа (маркер). В отличие от нее ведомая станция может лишь подтверждать полученное сообщение или пересылать информацию по удалe:нному запросу. Маркер циркулирует по логическому кольцу, образованному ведущими станциями. Таким образом, может быть реализована либо централизованная система, либо система, полностью работающая в режиме точка-точка , либо гибридная. Скорость передачи лежит в диапазоне от 9,6 Кбит/с до 2 Мбит/с. Для критичных ко времени задач рекомендуется система с 32 ведущими станциями. Возможна как ациклическая, так и циклическая передача данных с 255 байтами в кадре.

Система FIP (6)

FIP представляет собой многопрофильную систему реального времени для управления процессами и комплексных автоматизированных производств (CIM). Проект FIM поддерживается Минестерством промышленности Франции и более чем 80 европейскими компаниями. При помощи широкополосного канала связи могут быть соединены до 256 станций, расположенных на расстоянии до 2 км. Используются как витые пары, так и оптоволокно. Скорость передачи данных лежит в пределах от 31,25 Кбит/с до 2,5 Мбит/с. Связь не строится по принципу связи источника с приe:мником. Адрес источника представляет собой имя точно идентифицированного объекта. Например, измеряемая прерменная процесса это объект. Все технологические объекты, подключенные к сети, знают и называют объект по его уникальному имени. Арбитр сети посылает объект в предписанном порядке в организованный список. Система FIP имеет главным образом периодический трафик. Апериодические информационные сообщения типа событий передаются в виде обмена запросами, сопровождающими циклическую передачу данных, с апериодическим открытием окон апериодической передачи данных. FIP это система fieldbus, функционирующая как распределe:нная база данных реального времени. Временная и пространственная непротиворечивость данных гарантируется благодаря локальным считыванию и записи данных, о чeм будет сказано далее.

Система CAN (3,4)

CAN представляет собой протокол последовательной связи, эффективно поддерживающий распределe:нное управление в реальном времени с очень высоким уровнем защиты. Система имеет широкий диапазон применений: от высокоскоростных сетей до недорогого уплотненного монтажа. Данный стандарт приобрe:л популярность в автомобильной электронике, где различные подсистемы связываются между собой c помощью CAN при скорости передачи 1 Мбит/с. Информация посылается по каналу в виде сообщений фиксированного формата.

Узел CAN не использует какой-либо информации о конфигурации системы (адрес станции). Содержанию сообщения присваивается имя (идентификатор). Идентификатор не указывает на само сообщение, но описывает содержащуюся в нем информацию. Таким образом, все узлы сети могут решать, фильтруя сообщения, должна ли обрабатываться на них эта информация или нет.

Как следствие из концепции передачи сообщения, любое число узлов может получать и одновременно отрабатывать одно и то же сообщение. Следовательно, согласованность данных в системе достигается путем группового использования данных и обработки ошибок. Всегда, когда канал свободен, любой узел сети может начать передачу сообщения. Конфликты в системе разрешаются с помощью поразрядного арбитража. Во время арбитража каждый передатчик сравнивает уровень переданного бита с уровнем бита в канале. Когда посылается рецессивный уровень, а обнаруживается доминантный, блок считается проигравшим арбитраж и должен быть отозван без посылки бита.

Общее число блоков, которое может быть охвачено сетью CAN, ограничено лишь временем задержки и электрической нагрузкой линии связи.