Современная промышленная электроника 7

Профиль устройства
Открытая система состоит из взаимозаменяемых компонентов, которые могут взаимодействовать друг с другом. Взаимодействие достигается строгим соблюдением протокола. Взаимозаменяемость – возможность заменить один прибор на другой (возможно, выпущенный другим производителем). Это достигается строгим соблюдением профиля.
Профиль - стандартизованный способ описания функций устройства

EDS

Классификация локальных сетей
На уровне 0 шины датчиков соединяют проводами основные компоненты, например, цифровые датчики или двигатели. К цифровым относятся фотоэлектрические или индуктивные датчики, датчики концевых выключателей, световые индикаторы. Несколько битов могут быть переданы за несколько миллисекунд.
На уровне 1 полевая шина устройств используется для мониторинга и управления оборудованием. Устройства, например, преобразователи частоты, устройства удаленного цифрового и аналогового ввода/вывода, можно подсоединить к шине устройств. Несколько десятков слов передаются за несколько десятков миллисекунд.

Классификация локальных сетей
На уровне 2 локальная промышленная сеть используется для управления и наблюдения за работой цеха. Это группа ПЛК и станций управления. Несколько сотен слов передаются за несколько сотен миллисекунд.
На уровне 3 по сети передачи данных передаются данные управления компанией. Большое количество данных передается без ограничений по времени

Позиционирование основных сетей

Выбор сетей

Выбор сетей
Базовыми назовём сети, которые, как правило, определены Заказчиком для построения архитектуры систем автоматизации.
Традиционные сети – сети, которые используются на предприятии. Иногда это устаревшие, имеющие ряд ограничений сети.
Дополнительные сети используются, когда по каким-то экономическим или техническим критериям нет возможности использовать оборудование одного производителя

Выбор сетей
Главное - стратегия в промышленности должна быть основана на следующих принципах:
Политика открытости: использование для базовых сетей международных стандартов.
Поддержка Internet-технологий.
Поддержка традиционных сетей и постепенный переход к новым базовым сетям.
Удовлетворение специфических нужд АСУ ТП путем использования сторонних решений для сетей.

Выбор сетей
Главное - стратегия в промышленности должна быть основана на следующих принципах:
Политика открытости: использование для базовых сетей международных стандартов.
Поддержка Internet-технологий.
Поддержка традиционных сетей и постепенный переход к новым базовым сетям.
Удовлетворение специфических нужд АСУ ТП путем использования сторонних решений для сетей.

Наиболее популярные сети в системах автоматизации

Наиболее популярные сети в системах автоматизации
Системой шин датчиков Asi, чтобы соединять основные датчики и исполнительные механизмы.
Ethernet TCP-IP, Modbus, Profibus FMS для работы в качестве полевой шины и локальной промышленной сети.
Modbus, Profibus на последовательном канале RS485, который можно использовать с полевой шиной в случае высокой стоимости или ограничений по топологии.
CANopen - внутренняя шина для устройств автоматизации (это соответствует уровню 1).

ASi

ASi
Шина AS-i– соединение датчик-актюатор, разработанное для автоматизации нижнего уровня. AS-Interface может использоваться непосредственно либо совместно с полевой системой шины. Стандарт AS-i определяет несколько уровней услуг, предоставляемых главным устройством.
Формат M0 : "Минимальный", Главное устройство предлагает форму взаимодействия для подчиненного, связанного с ним по шине, при которой доступно только включение питания и обмен с устройствами ввода-вывода.
Формат M1: "Полный", этот формат охватывает все функции, определенные стандартом AS-i.
Формат M2: "Сокращенный", этот формат содержит функции формата M0 с возможностью задания параметров подчиненных устройств

ASi

Modbus на базе последовательного интерфейса

Modbus на базе последовательного интерфейса
Modbus-шина должна состоять из одного магистрального кабеля, от которого могут быть сделаны отводы. Магистральный кабель Modbus должен содержать 3 проводника в общем экране, два из которых представляют собой витую пару, а третий соединяет общие выводы всех интерфейсов RS-485 в сети. Общий провод и экран должны быть заземлены в одной точке, желательно около ведущего устройства.
Устройства могут подключаться к кабелю тремя способами:
непосредственно к магистральному кабелю;
через пассивный разветвитель (тройник);
через активный разветвитель (содержащий развязывающий повторитель интерфейса).

Modbus на базе последовательного интерфейса
Modbus-шина должна состоять из одного магистрального кабеля, от которого могут быть сделаны отводы. Магистральный кабель Modbus должен содержать 3 проводника в общем экране, два из которых представляют собой витую пару, а третий соединяет общие выводы всех интерфейсов RS-485 в сети. Общий провод и экран должны быть заземлены в одной точке, желательно около ведущего устройства.
Устройства могут подключаться к кабелю тремя способами:
непосредственно к магистральному кабелю;
через пассивный разветвитель (тройник);
через активный разветвитель (содержащий развязывающий повторитель интерфейса).

Последовательный интерфейс RS-485
Интерфейс RS-485 имеет две версии: двухпроводную и четырехпроводную.
Двухпроводная используется для полудуплексной передачи, когда информация может передаваться в обоих направлениях, но в разное время.
Для полнодуплексной передачи используют четыре линии связи: по двум информация передается в одном направлении, по двум другим – в обратном.

Последовательный интерфейс RS-485
Интерфейс RS-485 имеет две версии: двухпроводную и четырехпроводную. Двухпроводная используется для полудуплексной передачи, когда информация может передаваться в обоих направлениях, но в разное время. Для полнодуплексной передачи используют четыре линии связи: по двум информация передается в одном направлении, по двум другим - в обратном.

Подключение датчиков с 2-жильной проводкой к Шине с 4-жильной проводкой

Подключение 2-проводных устройств к 2-проводной шине

CANopen
CAN представляет собой комплекс стандартов для построения распределенных промышленных сетей, который использует последовательную передачу данных в реальном времени с очень высокой степенью надежности и защищенности. Центральное место в CAN занимает протокол канального уровня модели OSI.

CANopen
CAN представляет собой комплекс стандартов для построения распределенных промышленных сетей, который использует последовательную передачу данных в реальном времени с очень высокой степенью надежности и защищенности. Центральное место в CAN занимает протокол канального уровня модели OSI.

CANopen
CAN характеризуется следующими основными свойствами:
каждому сообщению (а не устройству) устанавливается свой приоритет;
гарантированная величина паузы между двумя актами обмена;
гибкость конфигурирования и возможность модернизации системы;
широковещательный прием сообщений с синхронизацией времени;

CANopen
CAN характеризуется следующими основными свойствами:
непротиворечивость данных на уровне всей системы;
допустимость нескольких ведущих устройств в сети ("многомастерная сеть");
способность к обнаружению ошибок и сигнализации об их наличии;
автоматический повтор передачи сообщений, доставленных с ошибкой, сразу, как только сеть станет свободной;
автоматическое различение сбоев и отказов с возможностью автоматического отключения отказавших модулей

CANopen

PDO
Передача данных в реальном времени осуществляется посредством объектов данных процесса PDO. Передача PDO производится широковещательно, без дополнительных издержек протокола.
Используется для передачи малых объемов обрабатываемых данных(≤ 8 байт) синхронно со временем скана шины
Параметр связи- показывает, как передает или принимает PDO
Mapping Parameter - показывает какие данные передаются/принимаются:
Список объектов из каталога объектов
Размер каждого объекта.

SDO
Используется для настройки параметров данных, не критичных ко времени во время инициализации CANopen для отправки текущих значений конфигурации