Протоколы

Сетевые решения систем автоматизации и диспетчеризации базируются на использовании общепризнанных международных стандартов организации обмена данными и обслуживания устройств децентрализованной периферии. Одновременно на объекте автоматизации может присутствовать до нескольких десятков инженерных систем, выполняющих каждая свою функцию. Задача системы автоматизации - обеспечить наиболее рациональное взаимодействие разнородных систем.

  • Modbus/RS-485 (EIA-485)— коммуникационный протокол, основанный на архитектуре «клиент-сервер». Широко применяется в промышленности для организации связи между электронными устройствами. Может использовать для передачи данных последовательные линии связи RS-485, RS-422, RS-232, а также сети TCP/IP (Modbus TCP).

HART — (Highway Addressable Remote Transducer Protocol) — цифровой промышленный протокол передачи данных. Модулированный цифровой сигнал, позволяющий получить информацию о состоянии датчика или осуществить его настройку, накладывается на токовую несущую аналоговой токовой петли уровня 4-20 мА. HART-протокол это практически стандарт для современных промышленных датчиков.

Industrial Ethernet (IEEE 802-3/IEEE 802.11) - международный стандарт организации обмена данными между программируемыми контроллерами и системами человеко-машинного интерфейса. Ethernet занимает 80% рынка мировых локальных сетей, работающих в тяжелых промышленных условиях и обеспечивающих высокую степень защиты от воздействия внешних электромагнитных помех. Industrial Ethernet является основой для построения систем управления с распределенным интеллектом, поддерживающими стандарт PROFInet. Этот стандарт существенно упрощает организацию связи между Industrial Ethernet и сетями полевого уровня, объединение в одну систему продукции различных производителей, позволяет заменить трудоемкие операции программирования систем связи их графическим проектированием.

FOUNDATION Fieldbus HSE (High Speed Ethernet) (FF H2) (ISA/ANSI S50.02/ IEC DIS 61158)— вариант промышленного Ethernet. Международное объединение разработала ряд спецификаций для реализации стандарта на двух уровнях приложений: H1 (взаимодействие полевых устройств управления процессом) и H2 (высокоскоростная сеть с использованием шлюзов для связи сетей устройств управления процессом H1). Шина H1 (скорость передачи данных 31.25 кбит/с) идеально подходит для сбора данных и управления технологическими процессами. Реализация полевой шины с высокой скоростью обмена данными объединяет открытую промышленную технологию Ethernet и стандарт полевых шин IEC/ISA, обеспечивает экономически эффективные решения для таких областей индустрии, как производство отдельных деталей и непрерывные процессы.

PROFINET (IEC 61158/IEC 61784) - новый открытый коммуникационный стандарт, который существенно расширяет функциональные возможности обмена данными и охватывает широкий спектр требований по использованию Ethernet в системах автоматизации. В основе PROFINET лежит Industrial Ethernet.

  • Основными направлениями применения PROFInet являются следующие:
  • PROFINET IO — построение систем распределённого ввода-вывода.
  • PROFINET CBA (Component Based Automation) — построение модульных вендор-независимых систем управления.

PROFIBUS (Process Field Bus) (IEC 61158/EN 50170) - объединяет технологические и функциональные особенности последовательной связи полевого уровня. Она позволяет объединять разрозненные устройства автоматизации в единую систему на уровне датчиков и приводов. PROFIBUS использует обмен данными между ведущим и ведомыми устройствами (протоколы DP и PA) или между несколькими ведущими устройствами (протоколы FDL и FMS). Требования пользователей к получению открытой, независимой от производителя системе связи, базируется на использовании стандартных протоколов PROFIBUS.

  • Сеть PROFIBUS построена в соответствии с многоуровневой сетевой моделью и определяет следующие уровни:
  • 1 — физический уровень — отвечает за характеристики физической передачи;
  • 2 — канальный уровень — определяет протокол доступа к шине;
  • 7 — уровень приложений — отвечает за прикладные функции.

AS-Interface (Actuator Sensor Interface) (EN 50295) - международный стандарт организации связи с датчиками и приводами. Промышленная сеть, предназначенная для передачи преимущественно дискретных сигналов. Используется обычно в машиностроении. Является «открытой» технологией. Топология сети — любая. Версия AS-i 2.0 позволяет передавать аналоговые сигналы. Новейшей версией спецификации является AS-i 3.0. Существует профиль протокола для систем повышенной безопасности ASi-Safe. Устройства поддерживают уровень безопасности вплоть до SIL (Safety Integrity Level) 3 согласно IEC 61508 и вплоть до Safety Category 4 согласно EN 954-1.

EIB (European Installation Bus) (EN 50090, ANSI EIA 776) - сеть для автоматизации технических систем зданий и сооружений. Часто используют и другое «производное» сокращение для обозначения данной технологии — Instabus. Шина instabus EIB представляет собой децентрализованную систему событийного управления с последовательной передачей данных. Подключенные к шине абоненты могут обмениваться информацией через общий канал передачи. В шине instabus EIB применяется протокол CSMA/CA. Идёт речь о методе, гарантирующем случайный, беспроблемный доступ к шине, при этом без снижения её пропускной способности. Все абоненты слушают шину одновременно, но реагируют только исполнительные механизмы, вызванные своим адресом.

CAN (Controller Area Network ) — стандарт промышленной сети, ориентированный прежде всего на объединение в единую сеть исполнительных устройств и датчиков. CAN широко распространён в промышленной автоматизации, технологиях «умного дома», автомобильной промышленности и т.д.. Является стандартом для автомобильной автоматики.

  • CANbus. Под CAN-сетью обычно подразумевается сеть топологии «шина» с типом доступа Collision Resolution (CR) и физическим уровнем в виде дифференциальной пары, определённым в стандарте ISO 11898. Передача ведётся кадрами, которые принимаются всеми узлами сети.
  • CANopen. Открытый сетевой протокол верхнего уровня для подключения встраиваемых устройств в бортовых транспортных и промышленных сетях. CANopen в большей степени пригодна для быстродействующих систем управления перемещением и контуров регулирования с обратной связью.
  • DeviceNet. Сеть имеет шинную топологию. Допускает "горячее" подключение и отключение модулей. Используется для связи датчиков, исполнительных механизмов и программируемых логических контроллеров. Предназначена для приложений, требующих:
  • уменьшения количества проводных соединений
  • быстрой установки и запуска
  • гибкости в возможности добавления или перемещения устройств и сегментов кабелей
  • малого времени отклика
  • диагностики устройств, критичных к простоям
  • BACnet (Building Automation and Control network) (ISO 16484-5)— сетевой протокол, применяемый в системах автоматизации зданий и сетях управления. BACnet гарантирует возможность взаимодействия между устройствами различных производителей, если алгоритмы этих устройств реализованы на основе стандартных функциональных блоков BIBB (BACnet Interoperability Building Block). Стандарт определяет классы прикладных задач, которые выполняют устройства:

  • Тревоги и события
  • Доступ к файлам
  • Доступ к объектам
  • Управление удалённым устройством
  • Виртуальный терминал

  • LON-Works (ANSI/EIA 709.1-А-1Э99) - открытый коммуникационный протокол LonTalk на базе модели OSI, реализующий стандартный способ обмена информацией между узлами. Сеть LON-Works имеет децентрализованную распределенную архитектуру, где каждый узел выполняет функции управления, обработку информации, ввод/вывод данных и взаимодействие с другими узлами, за что отвечает ПО каждого из узлов. В основе каждого узла лежит специализированный процессор - Neuron Chip. Узлом LON-сети может быть контроллер, датчик, привод, различные исполнительные устройства, построенные на базе Neuron Chip. Протокол LonTalk, лежащий в основе технологии LON-Works, обеспечивает возможность создания сетей с практически неограниченным количеством узлов и ориентирован на решение задач автоматизации и диспетчеризации, где необходима высокая надежность и скорость передачи данных небольшими пакетами.

 
ВВЕРХ