19. Понятие промышленной информационной сети (Field Bus). Классификация промышленных сетей.

Промышленная сеть— термин АСУ ТП, под ним понимается сеть передачи данных, связывающая различные датчики исполнительные механизмы, промышленные контроллеры. Устройства используют сеть для:

• передачи данных;

• настройки, ввода в эксплуатацию и диагностики оборудования АСУ ТП;

• питания датчиков и исполнительных механизмов;

• передачи данных между датчиками и исполнительными механизмами, минуя центральный контроллер;

• связи между датчиками, исполнительными механизмами, ПЛК, и АСУ ТП верхнего уровня;

• связи между контроллерами и системами человеко-машинного интерфейса (операторскими системами).

Промышленные сети применяют для передачи данных кабели, оптоволоконные линии, беспроводную связь. Промышленные сети могут взаимодействовать с обычными компьютерными сетями, в частности использовать глобальную сеть Internet.

Часто промышленные сети называют «Полевая шина». Название «Полевая шина» происходит дословного перевода английского термина fieldbus.В настоящее время в профессинальной технической литературе применяется термин «Промышленная сеть», который является более адекватным переводом.

Промышленная сеть — это среда передачи данных, которая должна отвечать множеству разнообразных, а зачастую противоречивых требований.

Промышленная сеть — это набор стандартных протоколов обмена данными, позволяющих связать воедино оборудование различных производителей, а также обеспечить взаимодействие нижнего и верхнего уровней АСУ.

Промышленная сеть — это образ мысли инженера, определяющий конфигурацию и принципы построения системы.

Появлению промышленных сетей способствовал следующий фактор. Когда микропроцессоры и другие специализированные микросхемы стали достаточно дешевыми, стало целесообразным выделять в общей системе АСУ отдельные локальные задачи, решение которых поручать локальным контроллерам. Контур управления, таким образом, замыкается на нижнем уровне. Сеть же позволяет контроллерам в качестве аргументов для вычисления управляющего воздействия использовать переменные других контроллеров, обеспечивая связанность системы управления в целом.

Такая архитектура существенно увеличивает производительность, надежность и масштабируемость систем. Кроме того, современные исполнительные механизмы, как правило, уже сами являются интеллектуальными и законченными «субъектами» промышленных сетей.

Таким образом, промышленные информационные сети АСУ ТП можно описать в виде иерархической структуры, представленной на рис..

Все виды промышленных сетей можно классифицировать по следующим показателям:

• топология сети,

• объем информационного сервиса, предоставляемого сетью,

• способ доступа к физическому каналу передачи данных.

Наиболее распространенный тип сетевой топологии — это общая шина. Основное преимущество — простота и дешевизна, легкость переконфигурирования. Не боится отключения или подключения устройств во время работы. Хорошо подходит для сильно распределенных объектов. Имеет ряд «генетических» недостатков, а именно: присутствие в каждой точке сети общего трафика, опасность потери связи при одиночном обрыве канала связи или фатальном выходе из строя одного узла.

Наиболее распространенными стандартами промышленных информационных сетей являются:

• RS-485— самая простая, дешёвая и широко распространённая промышленная сеть;

• Промышленный Ethernet;

• HART— сеть для аналоговых датчиков и их настройки;

• AS-Interface— дешёвая и помехозащищённая сеть для дискретных датчиков малой производительности;

• CAN— промышленная сеть для транспорта и машиностроения автоматики: CANbus, CANopen, DeviceNet;

• ProfiBus— промышленная сеть, международный стандарт, созданный с активным участием фирмы Siemens AG, содержащий ряд профилей, например:ProfiBusDP,ProfiBusFMS,ProfiBusPA.

Основой почти всех промышленных информационных сетей является интерфейс RS-485.

RS-485 — полудуплексный многоточечный последовательный интерфейс передачи данных.Передача данных осуществляется по одной паре проводников с помощью дифференциальных сигналов. Разница напряжений между проводниками одной полярности означает логическую единицу, разница другой полярности — ноль.