Модуляция дискретных сигналов

В природе и технических устройстве абсолютно непрерывных сигналов не существует, поэтому дискретные сигналы преобразуются в частотные. У каждого сигнала имеется свой диапазон частот.

Модуляции подлежат все дискретные сигналы:

Одним из преимуществ модуляции является то, что несколько сигналов, преобразованных в колебания одних и тех же частот могут быть переданы одному и тому же каналу, в этом случае говорят, что моделируемый дискретный сигнал занимает широкую полосу частот или передается на несущей частоте. В отличии от этого широко полосная передача предполагает наличие у приемника и передатчика модулятора и демодулятора, вместе они называются модемами.

Широкополосная передача не требует согласование частот, поэтому используется чаще.

Отдельные устройства промышленных сетей соединяются через RS (RS-322, RS-422, RS-423).

На рисунке приведен пример соединения RS-232.

DDE – приемники и передатчики

DCE - модемы.

Основной проблемой при передачи данных по сети является сохранение достоверности информации.

На аппаратном уровне сохранность информации достигается схемами защиты электромагнитных шумов.

На рисунке представлены протоколы передачи RS-232 (разработан для приема передачи, расположенных рядом устройств (3-5 метров)).

RS-422, RS-423 и т.д. – создаются для дальних передачи и здесь должны быть предусмотрены экранирование проводов для защиты от магнитных полей.

Рисунок б – Стандарт на RS-422, когда у приемника используется дифференциальный вход. Экранируются провода на месте передачи и приема, больше того не требуется экранировать.

Рисунок в - Стандарт на RS-423 – здесь дифференцирование входов приемника и передатчика.

Неофициальным стандартом является использование при передачи информации токовой петли. Токовый сигнал является более защищенным, чем напряжения.

На стороне передатчика устанавливается ключ. Токовая петля заключается в том, что источник токового сигнала находится на стороне передатчика или на стороне приемника (Рисунок б).

Рисунок а – токовая петля с активным передатчиком, рисунок б – с активным приемником. Наличие тока в сети означает стартовый бит, отсутствие – стоковый бит.

Три типа протоколов

Для передачи данных используются 3 стандартных протокола:

Рисунок а – знак-ориентированный протокол

Рисунок б – бит-ориентированный протокол

Рисунок в – протокол с просчетом байтов

Обозначения:

SYN – биты синхронизации

SOH – стартовый бит заголовка

STX – стартовый бит текста

ETX – стоповый бит текста

BCC, CRC1, CRC2 – биты контроля ошибок.

В промышленных сетях стандарту подлежат:

• Скорость передачи

• Управление потоком данных

• Маршрутизация

• Протокол передачи сообщений

Так как нет единого стандарта по промышленным сетям, то международная организация по стандартизации ISO приняла единый стандарт ISO/OSI по взаимодействию открытых ситем.

• ISO- Международная организация по стандартизации

• OSI – взаимодействие открытых систем

Согласно ISO/OSI стандарту локальная система управления должна иметь 7 уровней, которые представлены на рисунке.

1. Физический уровень – осуществляет кодирование и физическую передачу данных. Определяемый параметр – скорость передач.

2. Канальный уровень – осуществляет обнаружение и исправление ошибок.

3. Сетевой уровень – отвечает за переключение и связь между схемами

4. Транспортный уровень – обеспечивает обнаружение и исправление ошибок, предотвращают перегрузки.

5. Сеансовый уровень – выполняет функции установки, поддержания и прекращения связи, а также реализует методы восстановления соединения, если возникают проблемы с линией связи.

6. Уровень представления – определяет способ представления информации в стандартном формате.

7. Прикладной уровень – связывает программу пользователя с процессом коммуникации и определяет, какие функции для этого необходимы.

Из всех промышленных сетей наибольшее распространение имеет сеть PROFIBUS, претендующая на международный стандарт:

• PROFIBUS DP (Decentralized Periphery). Предназначен для централизованной периферии. Представляет сеть наиболее высокого уровня. В обязательном порядке имеется Master и Slafe. Контроллер является мастером и имеет в своем обозначении аббревиатуру DP (Simatic 315 DP).

• PROFIBUS FMS (Field Message Specification)

• PROFIBUS PA (Process Automation)

PROFIBUS FMS и PROFIBUS PA предназначены для организации более простых сетей нижнего уровня. Например, PROFIBUS PA – это подключение измерительных исполнительных устройств и нескольких контроллеров.

• Скорости: от 9,6 Кбод – Кбит/сек (при длине линии до 1200 м) до 12 Мбод (при длине до 100 м)

На рисунке представлена схема подключения сети PROFIBUS с разгрузочными регистрами, обычно сопровождаются программным обеспечением Siemens и правильная его реализация является надежная защита данных.

Подключение подразумевает стандартные девятиштырьковые разъемы. Регистры помещаются внутри станции или находятся непосредственно в разъемах. В качестве источника используется станция.

На рисунке представлен вариант того, как происходит обмен информацией, имеется 5 подчиненных станций. Данные, расположенные в памяти основных микроконтроллеров, являются равнодоступными для всех контроллеров сети. Четвертый контроллер имеет доступ и к сети и к главной станции.

Правильное использование ПО сохраняется при соблюдении правил:

- в сети PROFIBUS должно находится до 32 абонентов в 1 сегменте

- сегменты подключаются посредством интерфейса RC-485

- длина сегмента ограничена скоростью передачи

- в пределах одного сегмента есть хотя бы один мастер устройства

- адресация внутри сегмента начинается с 0 и назначается мастеру или программатору

- повторитель является одним и

- з абонентов сети.

Дата добавления: 2014-01-07