Организация взаимодействия в промышленной сети

Одним из принципиальных вопросов создания промышленных сетей является организация упорядоченного доступа сетевых устройств к физическому каналу связи с целью передачи информации на верхний иерархический уровень сети или получения от верхнего уровня информации или команд формирования управляющих воздействий.

Выделяются два принципиально различных метода организации функционирования промышленной шины:

– централизованный (детерминированный),

– децентрализованный (с коллизиями).

1) Централизованный доступ в сети реализуется по рис.10.4, на ко-тором представлены ведущее устройство или master (MS) и сетевые устройства, определяются как ведомые (slave, SL). Поэтому этот метод досту-па в сеть определяется также как метод «ведущего – ведомых» или «master - slaves».

Рис. 4 Централизованный метод управления шиной

В этом методе время доступа в сеть каждого SLi определяется MS в процессе циклических опросов. Период, состав и последовательность циклоопросов может задавать программой MS и конкретизироваться в каждом цикле. При отказе MS циклы обмена по шине останавливаются.

Достоинством централизованного метода является детерминированность работы шины. Недостаток – это продолжение достоинства: если одному из SLi срочно потребуется передать аварийное сообщение, то это ста-нет возможным только тогда, когда до этого SLi дойдет очередь в процессе циклоопроса выполняемого MS. Таким образом, период циклоопроса определяет в сети максимальное время задержки аварийного сообщения.

Решение некоторых задач управления ТОУ может потребовать взаимодействия различных SLi. При централизованном доступе такие взаимодействия могут осуществляться только через MS и по алгоритмам, отрабатываемым в MS. Эффективность совместной работы нескольких сетевых SL при решении общей задачи будет определяться периодом циклоопроса: допустимым временным интервалом от чтения данных из одного SL до формирования вычисленного управляющего воздействия на объект через другой SL и получения информации об отработке управляющего воздействия, например, - через третий SL.

Таким образом, промышленная сеть с централизованным доступом работает тем эффективнее, чем меньше период циклоопросов.

Далее будет рассмотрена промышленная шина Modbus, работающая по методу «ведущий – ведомые».

2) Централизованный метод c передачей маркера (рис.5, на примере промышленной шины Profibus) является развитием рассмотренного выше централизованного метода.

Отличительная особенность этого метода состоит в том, что на шине действуют несколько устройств - активных станций, между которыми во времени распределяются функции MS: на рис.5 - это программно-логические контроллеры PLC (УСО) и персональный компьютер РС АРМ оператора или АРМ диспетчера. Ведомыми устройствами SLi являются различные датчики и привода.

Рис. 5. Маркерный метод управления шиной

Активная станция, которая получает на время управление шиной, становится MS и осуществляет программу взаимодействия с требуемыми SL. На следующем интервале времени управление шиной передается другому активному устройству, которое осуществляет взаимодействие с теми SL, которые необходимы для реализации определенного алгоритма взаимодействия с объектом. По окончанию временного интервала функции MS будут переданы следующей активной станции. Количество активных станций, задействованных в передаче функций MS, ограничивается только допустимым временным интервалом, в течение которого конкретная активная станция может «потерять» связь с SL.

Передача функций MS осуществляется последовательной передачей маркера от одной активной станции к другой, по «логическому маркерному кольцу» (см. рис.5).

3) Децентрализованный доступ противоположен централизованному: все сетевые устройства наделяются равными правами доступа к промышленной сети. Безусловное достоинство метода состоит в том, что в этом случае время от факта события (например, - возникновения аварийной ситуации) до его передачи в сеть – минимально. Недостаток – необходимо решать проблему состязаний, которые могут возникнуть в сети при одновременной активизации двух или более сетевых устройств.

Наиболее интересное решение децентрализованного метода управления работой сети рассмотрим далее на примере шины CAN.

4) Централизованно-децентрализованный метод предполагает, что основным является централизованный метод с достаточно большим периодом циклического опроса, а в перерыве между опросами управление доступом к шине осуществляется на основе децентрализованного метода. В этом случае MS выполняет циклоопрос с определенным периодом и на время выполнения циклоопроса активность всех остальных сетевых устройств запрещается. Взаимодействуя с сетевыми устройствами, MS может осуществлять как сбор информации, так и программную настройку сетевых устройств на дальнейшую работу.

Дата добавления: 2014-01-11