2. Протокол передачи данных bitbus

Историческая справка

1983 г. — первая публикация с описанием протокола BITBUS фирмы INTEL.

1985 г. — на рынок поступили первые микроконтроллеры семейства RUPI-44 (i8044, i8344, i8744) со встроенной поддержкой интерфейса BITBUS, имеющие систему команд популярной серии MCS-51. Одновременно появились первые модули ввода-вывода (RCB-44) для распределенных систем управления и адаптеры для микроЭВМ.

1986 г. — начало широкого применения протокола BITBUS в системах автоматизации в Европе.

1989 г. — учрежден специальный комитет в рамках IEEE для подготовки стандарта на основе BITBUS.

1991 г. — опубликован стандарт по сетям уровня «fieldbus», получивший номер IЕЕЕ 1118, который базируется на существующем стандарте BITBUS фирмы INTEL.

1992 г. — была основана международная организация BITBUS European Users Group (BEUG) с постоянно действующим секретариатом в городе Баден-Баден (Германия).

Структура, основные свойства и технические характеристики сети BITBUS

BITBUS представляет собой интерфейс, специально разработанный и оптимизированный для связи программируемых контроллеров, интеллектуальных устройств связи с объектом (УСО), управляющих ЭВМ и т.п. и интеграции этих устройств в локальную управляющую сеть распределенных АСУ ТП.

Типовая структура технических средств промышленной локальной сети BITBUS следующая:

1. промышленный компьютер, ведущий узел сети BITBUS;

2. адаптер сети BITBUS для компьютера;

3. ретранслятор сети BITBUS (для больших расстояний);

4. интеллектуальное УСО с интерфейсом BITBUS;

5. программируемый контроллер моноблочный, с интерфейсом BITBUS;

6. программируемый контроллер магистрально-модульный, с интерфейсом BITBUS;

7. шлюз;

8. программируемый контроллер магистрально-модульный, с произвольным интерфейсом;

9. интеллектуальные датчики.

Центральным элементом сети BITBUS является ведущее устройство, функции которого, как правило, возлагаются на промышленный компьютер. Этот компьютер обычно выполняет несколько функций:

1. инструментальное средство для программирования контроллеров;

2. графическая операторская станция;

3. элемент локальной сети (LAN) верхнего уровня АСУ ТП.

На практике в качестве этого элемента системы часто применяют IBM-совместимые персональные компьютеры. Интерфейс с локальной сетью BITBUS осуществляет адаптер сети, установленный в слот компьютера. Как правило, применяются адаптеры, обеспечивающие гальваническую изоляцию компьютера от сети BITBUS.

Протокол BITBUS определяет два режима передачи данных по шине:

1. Синхронный режим.

Этот режим используется при необходимости работы на большой скорости, но на ограниченных расстояниях. В этом случае топология сети может включать до 28 узлов, а длина шины ограничиваться 30 м. Скорость может быть от 500 до 2400 кбод. Синхронный режим передачи предполагает использование двух дифференциальных сигнальных пар: одной для данных, другой для синхронизации.

Рис. 2.1

2. Режим с самосинхронизацией.

Использование этого режима позволяет значительно удлинить шину. Стандартом определены три скорости передачи: 1500 Мбод, 375 кбод (до 300 м) и 62,5 кбод (до 1200 м). Используя шинные репитеры, можно объединять последовательно несколько шинных сегментов (до 28 узлов на сегмент). Тогда общее число узлов можно довести до 250, длину общей шины – до нескольких километров. При этом режиме передачи используются две дифференциальные пары: одна для данных и одна для управления репитером.

Рис. 2.2

В протоколе BITBUS биты кодируются на основе NRZI-способа.

Таблица 2.1

Основные технические данные сети BITBUS

Топология	линейная
Длина сети	от 300 м до 13,2 км
Физическая среда передачи данных	витая пара
Альтернативная среда	оптоволокно
Основной тип разъема	D-SUB 9
Скорость передачи	1,5 Мбит, 375 Кбит/с или 62,5 кбит/с
Характерное время ответа	1 мс
Передача данных	MASTER/SLAVE
Канальный уровень протокола	SDLC
Максимальное количество узлов	250
Тип физического интерфейса	RS-485

Области применения

Общее количество установленного промышленного оборудования с использованием протокола BITBUS — более 2,5 миллионов единиц, BITBUS применяется в системах с различной информационной мощностью: от единиц до сотен узлов в сети.