Промышленные сети SIMATIC NET

HART

CAN

ASI

Первые продукты, работающие по технологии ASI, вышли на рынок в 1993 году. Сегодня эта технология поддерживается рядом известных фирм: IFM, Limberg, Siemens, Pepperl+Fuchs, Allen-Bradley и др.

Основная задача этой сети - связать в единую информационную структуру устройства самого нижнего уровня автоматизируемого процесса (датчики и разнообразные исполнительные механизмы) с системой контроллеров. Это следует из названия: Actuator Sensor Interface (ASI).

ASI-интерфейс позволяет через свои коммуникационные линии передавать не только данные, но и запитывать датчики. Здесь используется принцип последовательной передачи на базовой частоте. Информационный сигнал модулируется на питающую частоту.

Позоляет полностью исключить из АСУ ТП аналоговые линии связи, кроссировочные шкафы и другое вспомогательное оборудование. Максимальное время цикла опроса составляет 5 10 мс, то есть сравнимо с циклом отработки программы в контроллере. Благодаря этому сети на базе AS интерфейса активно применяются в распределенных АСУ ТП реального времени, например в системах управления конвейерными производствами. Первоначально AS интерфейс был ориентирован на работу исключительно с бинарными данными, поэтому длина информационной посылки рекордно малая — всего 4 бита. Тем не менее новая редакция спецификации AS интерфейса позволяет подключать к сети аналоговые датчики и поворотные шифраторы.

Максимальное количество узлов равно 62, максимальная длина с использованием повторителей — 300 м. Данные и питающее напряжение передаются по одной паре проводов.

В качестве физической среды используется специальный неэкранированный двухпроводный кабель с трапециевидным профилем. Этот кабель позволяет подключать датчики, устанавливаемые на подвижных частях механизмов. Топологией ASI-сети может быть шина, звезда, кольцо или дерево с циклом опроса 31 узла за 5 мс. Максимальный объем данных с одного ASI-узла - 4 бит.

История этого протокола началась в начале 80-х годов, когда технология создания и эксплуатации современных транспортных средств потребовала установки на них большого числа датчиков, увязываемых в единую информационную сеть с замыканием на бортовом компьютере автомобиля. Компания BOSCH (Германия) разработала для этой цели протокол CAN (Control Area Network), получивший статус международного стандарта ISO11898. По своим характеристикам он удовлетворяет не только требованиям задач реального времени, но и реализует высокую степень обнаружения и исправления ошибочных телеграмм.

CANbus - это последовательная шина с децентрализованным доступом на основе модели CSMA/CM. Возможные коллизии, связанные с одновременным запросом шины, разрешаются на основе приоритетности передаваемых сообщений.

Количество узлов ПС, работающих на основе CAN, исчисляется десятками миллионов. Практически у каждого крупного производителя микроконтроллеров есть изделие с CAN интерфейсом. Основными достоинствами, определившими высокую популярность этого протоко ла у разработчиков встраиваемых и промышленных систем, являются высокая скорость (до 1 Мбит/с), метод доступа CSMA/СA (не путать с CSMA/CD, реализованным в Ethernet), возможность иметь в сети не сколько ведущих устройств, надежная система обнаружения и исправления ошибок. CSMA/СA сочетает нные одновременно. Благодаря этому гарантируется доставка сообщения, то есть система является детерминированной. «Гарантией качества» CAN являются автомобили «Мерседес», электроника которых работает именно по этому протоколу. Технические характеристики (для DeviceNet): максимальное расстояние 500 м, максимальное количество узлов 64, длина информационной посылки 8 байт, используемый кабель Belden 3082A.

Стандарт для передачи аналоговых сигналов значениями тока в диапазоне 4 20 мА известен уже несколько десятков лет и широко используется при создании систем АСУ ТП, в химической индустрии, теплоэнергетике, в пище вой и многих других отраслях промышленности. Традиционно для измерения различных физических величин (давления, объема, температуры и т.д.) предлагается множество приборов с токовым выходом 4 20 мА. Достоинством данного стандарта является простота его реализации, массовое ис пользование в приборах и возможность помехоустойчивой передачи аналогового сигнала на относительно большие расстояния. Однако при создании нового поколения интеллектуальных приборов и датчиков потребовалось наряду с передачей аналоговой информации передавать и цифровые данные, соответствующие их новым расширенным функциональным возможностям. В середине 80 х годов американская компания Rosemount разработала протокол Highway Addressable Remote Transducer (HART). В начале 90 х годов протокол был дополнен и стал открытым коммуникационным стандартом. Вначале он был нормирован только для применения в режиме соединения «точка точка», затем появилась возможность применять протокол в режиме многоточечного соединения («mul tidrop»).

HART протокол основан на методе передачи данных с помощью частотной модуляции (Frequency Shift Keying, FSK Частотно модулированный сигнал является двухполярным и при применении соответствующей фильтрации не влияет на основной аналоговый сигна л 4 20 мА. Скорость передачи данных для HART составляет 1,2 кбит/с. Каждый HART компонент требует для цифровой передачи соответствующего модема.

Что означает наименование SIMATIC NET?

Своим семейством промышленных сетей SIMATIC NET фирма SIEMENS представляет открытую гетерогенную систему связи, предназначенную для использования на всех уровнях иерархии систем автоматизированного управления в условиях промышленного производства.

SIMATIC NET - это общее название семейства коммуникационных сетей, объединяющих программируемые контроллеры SIEMENS, серверы, рабочие станции и персональные компьютеры

Для связи контроллеров, станций распределенной периферии и средств человеко-машинного интерфейса используются сетевые компоненты промышленных сетей.

PROFIBUS – сеть полевого уровня, в основном используется для связи контроллеров со станциями распределенной периферии и операторскими станциями, а также для передачи данных между контроллерами. Топология, как правило, шинная, скорость передачи данных – до 12Mbps (обычно 1,5Mbps при длине сегмента до 200 метров). Возможен вариант оптических сетей.

PROFINET – новые промышленные сети, основанные на Industrial Ethernet. Скорость – 100Mbps. Отличие от Industrial Ethernet – возможность гарантированной передачи данных за определенное время (RT, Real Time и IRT, Isochronous Real Time).
Для обмена данными между контроллерами используется профиль PROFINET CBA (Component Based Automation).
Существуют станции распределенной периферии для сетей PROFINET (профиль PROFINET IO).
Планируется, что PROFINET со временем вытеснит сети PROFIBUS.

SINAUT ST7- организация распределенных систем мониторинга и управления технологическим процессом в распределенных конфигурациях на основе станций управления SIMATIC S7, с использованием сети WAN (Wide Area Network)

Дата добавления: 2014-10-15