Средства передачи данных

Телемеханические системы

Применяются как средства сбора и передачи оперативно-технической и производственно-статистической информации, в диспетчерском контроле и управлении территориально рассредоточенными объектами.

Телемеханическими системами выполняются следующие функции:

• телесигнализация состояния двухпозиционных объектов;

• телеизмерение текущих и интегральных значений параметров технологического объекта управления;

• передача цифробуквенной информации;

• телеуправление двухпозиционными объектами;

• телерегулирование путем изменения уставок локальных регуляторов;

• обработка информации перед выдачей ее на устройства воспроизведения или при вводе в ЭВМ.

В рамках ГСП телемеханические устройства объединены в агрегатную систему телемеханической техники, выполняющую все перечисленные выше функции.

Осуществляют передачу данных с гарантированным уровнем достоверности (не ниже 10^-6) по каналам связи различного вида. Условно средства передачи данных разделяют на две группы: специальные системы передачи данных, ориентированные на работу с определенными типами УВМ, и универсальные средства передачи данных.

Универсальные средства передачи данных включают в себя следующие группы устройств: оконечное оборудование данных; устройства сопряжения (согласователи); аппаратура передачи данных; телеконцентраторы информации.

Оконечное оборудование данных – это технические средства, устанавливаемые в начальном и конечном пунктах перемещения информации. Возможны такие варианты взаимодействующего оконечного оборудования, как «терминал – ЭВМ», «терминал – терминал», «ЭВМ – ЭВМ».

Устройства сопряжения (согласователи) обеспечивают электрическое и логическое сопряжение оконечного оборудования данных (УВМ, терминалы) с подключаемой к нему аппаратурой передачи данных или с каналами связи.

Аппаратура передачи данных выполняет функции:

• автоматического или ручного соединения абонентов сети передачи данных;

• преобразования дискретных электрических сигналов, поступающих от устройств сопряжения, с аппаратуры передачи данных или с оконечного оборудования данных в форму, удобную для передачи по каналам связи, и обратного преобразования сигналов, поступающих из каналов связи в устройство сопряжения или в оконечное оборудование данных;

• обеспечение требуемой достоверности данных.

Кроме устройств, выполняющих основные функции, аппаратура передачи данных содержит устройства преобразования сигналов, устройства защиты от ошибок, модемы.

Преобразование дискретных электрических сигналов осуществляют: модемы (модуляторы – демодуляторы), предназначенные для работы по телефонным и широкополосным каналам связи; устройства преобразования сигналов для телеграфных каналов связи; устройства преобразования сигналов для работы по физическим линиям на короткие расстояния.

Телеконцентраторы информации предназначены для повышения эффективности использования каналов связи путем использования методов уплотнения (концентрации) информации.

При структурной организации осуществляется пространственное разделение каналов (сигналов), когда каждому каналу отводится индивидуальная (выделенная) линия связи.

При виртуальной организации все сигналы передаются по общей линии связи путем уплотнения каналов и последующего разделения сигналов следующими методами: частотным, временным, фазовым, кодовым, по уровню, форме, ортогональным, дифференциальным или их комбинациями. Рассмотрим подробнее наиболее распространенные из них.

При временном разделении разные сигналы передаются только в определенные, отведенные для них непересекающиеся отрезки времени. Такое разделение просто в реализации, характеризуется малым взаимовлиянием каналов и позволяет строить средства, системы с большим числом каналов. Однако при этом необходима дискретизация передаваемых сигналов по времени и близость расположения отправителей разных сигналов.

Кодовое разделение также предполагает дискретность передаваемых сигналов. При этом каждому сигналу (каналу) присваивается адрес, указываемый специальным кодом (кодированные сигналы). Разделение сигналов по каналам на приемной стороне осуществляется декодирующим устройством, направляющим отсчеты сигналов по каналам согласно их адресам. Код адреса может передаваться последовательно с сигналом (временное разделение адреса и сигнала) или параллельно (пространственное разделение адреса и сигнала). В последнем случае необходима отдельная (адресная) линия связи.

При частотном разделении для различных каналов отводятся непересекающиеся участки частотной шкалы и каждый сигнал должен иметь спектр, укладывающийся в отведенную ему полосу. Такое разделение, как правило, используется при передаче непрерывных аналоговых сигналов и осуществляется путем модуляции гармонических сигналов на передающей и демодуляции на приемной стороне канала связи. Преимущество частотного разделения сигналов проявляется в возможности одновременной непрерывной передачи сигналов, как от сосредоточенных, так и от распределенных объектов. Недостаток - сравнительно большое взаимное влияние каналов из-за перекрытия спектров сигналов (все реальные сигналы имеют протяженные спектры), неидеальность полосовых фильтров на приемном конце и появление паразитных частотных составляющих вследствие нелинейности цепей канала связи.

Аппаратно-программные средства для организации информационного обмена между элементами системы автоматизации

Для обеспечения обмена информацией между элементами систем автоматизации используются аппаратно-программные реализации широко известных решений, которые связаны с организацией каналов RS232 и RS485. Так для организации обмена на малых расстояниях (до 20 м), когда требуется обеспечить связь между двумя устройствами, используется обычный стандартный компьютерный интерфейс RS232, который реализуется благодаря соединению с СОМ - портом. Передатчик одного устройства соединяется с приемни­ком другого, и наоборот, что обеспечивает полнодуплексный ре­жим работы с данными. Для управления подключенным устрой­ством можно использовать дополнительные линии порта RS-232C или специальные символы, добавляемые к передавае­мым данным.

При организации сложных систем обмена с большим количеством абонентов, оперирующих достаточно большими массивами информации (единицы килобайт), используются средства, построенные на базе интерфейса RS485, с гальваническим разделением или без него. RS-485 — наиболее распространенный в промыш­ленности интерфейс последовательной передачи данных, исполь­зующий симметричную двухпроводную линию связи для двуна­правленного обмена данными. Он позволяет строить сети с чис­лом абонентов до 32 протяженностью 1200 м. Применение ретрансляторов позволяет увеличить дальность связи свыше 1200 м, организовать новый сегмент. Система связи на основе интерфейса RS-485 работает в полу­дуплексном режиме, прием и передача данных осуществляются по одной витой паре проводов.

Реализация обмена информацией требует аппаратно-программных решений, которые поддерживают соответствующий интерфейс и протокол со стороны любого из элементов системы автоматизации. Для организации аппаратной поддержки перечисленных видов интерфейсов со стороны персональных компьютеров разработано два вида устройств: платы пассивных интерфейсных адаптеров и интеллектуальные интерфейсные карты (ИИК). Последние в отличие от первых позволяют разгрузить ресурсы процессора компьютера, освободив его от обслуживания выбранного интерфейса.

Каналы передачи данных

Средства передачи данных производят доставку сообщений от отправителя к получателю по линиям связи.

Линия связи представляет собой физическую среду и технические средства в ней, с помощью которых передаются сигналы.

Совокупность линии связи и входных и выходных технических средств, обеспечивающих передачу информации от одного узла к другому или от отправителя к получателю, называется каналом связи. Если передаче подлежат дискретные данные, то каналы связи принято называть каналами передачи данных, а их входные и выходные средства – аппаратурой передачи данных.

Каналы связи, используемые для передачи данных в АСУ ТП, разделяются на коммутируемые и некоммутируемые. В коммутируемых каналах соединение УВМ с источниками информации, оснащенными специальным оборудованием, выполняется через аппаратуру автоматической телефонной станции. В некоммутируемой сети каналы подключены постоянно.

В зависимости от направления, по которому передаются данные, каналы связи подразделяются на:

1. симплексные, передающие данные только в одном направлении;

2. полудуплексные, передающие данные в любом направлении, но не одновременно (прием – передача);

3. дуплексные, которые передают данные одновременно в двух направлениях.

Основными характеристиками каналов передачи данных являются скорость, надежность и достоверность передачи.

По скорости каналы делятся на низкоскоростные (телеграфные) - скорость передачи данных до 100...200 бит/с, среднескоростные (телефонные) - 200...56 600 бит/с и высокоскоростные (групповые телефонные каналы с параллельной передачей данных, радиоканалы, спутниковые каналы и т.д.) - выше 128 000 бит/с.

Надежность характеризует способность канала передачи данных работать без отказов, ее показателем обычно служит среднее время наработки на отказ.

Достоверность характеризует степень соответствия принятого сообщения передаваемому и определяется вероятностью появления ошибки при передаче сообщения. Достоверность передачи информации в каналах АСУ ТП должна быть в пределах Д=10-14, что означает вероятность ошибки в передаче двоичной единицы Р_ош=10^-(10-14). Для получения Д≥9 в каналах АСУ ТП применяют специальные помехозащищенные коды.

Качество каналов связи оценивается электрическими характеристиками:

- остаточным затуханием;

- АЧХ;

- ФЧХ;

- АХ (коэффициентом нелинейных искажений);

- уровнем помех на выходе канала.

Дата добавления: 2014-01-03