14. Сan

CAN (Controller Area Network — область, охваченная сетью контролле­ров) представляет собой комплекс стандартов для построения распределенных промышленных сетей, который использует последовательную передачу дан­ных в реальном времени с очень высокой степенью надежности и защищен­ности. Первоначально CAN был разработав для автомобильной промыш­ленности, но в настоящее время быстро внедряется в область промышленной автоматизации. Это хорошо продуманный, современный и многообещающий сетевой протокол. CAN характеризуется следующими основными свойствами:

каждому сообщению (а не устройству) устанавливается свой приоритет;

гарантированная величина паузы между двумя актами обмена;

гибкость конфигурирования и возможность модернизации системы;

широковещательный прием сообщений с синхронизацией времени;

непротиворечивость данных на уровне всей системы;

допустимость нескольких ведущих устройств в сети (многомастерная сеть);

способность к обнаружению ошибок и сигнализации об их наличии;

автоматический повтор передачи сообщений, доставленных с ошибкой, сра­зу, как только сеть станет свободной;

К недостаткам можно отнести сравнительно высокую стоимость CAN- устройств, отсутствие единого протокола прикладного уровня, а также чрез­мерную сложность и запутанность протоколов канального и прикладного уров­ня, изложенных в стандартах организации CAN in Automation (CiA).

Характеристики шины Controller Area Network (CAN) 

• Топология: последовательная шина, с обоих концов линии стоят заглушки (120 Ом)

• Обнаружение ошибок: 15-битовый CRC-код

• Локализация ошибок: различают ситуации с постоянной ошибкой и временной; устройства с постоянной ошибкой отключаются

• Текущая версия: CAN 2.0B

• Скорость передачи: 1 Мбит/с

• Длина шины: до 30 м

• Количество устройств на шине: ~ 64 (теоретически неограничено)

15. Profibus.

Слово PROFIBUS получено из сокращений PROcess Field BUS, что при­близительно переводится как «промышленная шина для технологических процессов». Стандарт Profibus был первоначально принят в Германии в 1987 г., в 1996 г. он стал международным.

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.

Физический уровень Profibus

Физически Profibus может представлять собой:

• электрическую сеть с шинной топологией, использующую экранированную витую пару, соответствующую стандарту RS-485;

• оптическую сеть на основе волоконно-оптического кабеля;

• инфракрасную сеть.

Скорость передачи по ней может варьироваться от 9,6 Кбит/сек до 12 Мбит/сек.

Протокол доступа к шине

Для всех версий Profibus существует единый протокол доступа к шине. Этот протокол реализуется на 2 уровне модели OSI (который называется в Profibus FDL). Данный протокол реализует процедуру доступа с помощью маркера (англ. token). Сеть Profibus состоит из ведущих (англ. master) и ведомых (англ. slave) станций. Ведущая станция может контролировать шину, то есть может передавать сообщения (без удалённых запросов), когда она имеет право на это (то есть когда у неё есть маркер). Ведомая станция может лишь распознавать полученные сообщения или передавать данные после соответствующего запроса. Маркер циркулирует в логическом кольце, состоящем из ведущих устройств. Если сеть состоит только из одного ведущего, то маркер не передаётся (в таком случае в чистом виде реализуется система master-slave). Сеть в минимальной конфигурации может состоять либо из двух ведущих, либо из одного ведущего и одного ведомого устройства.

Далее мы будем рассматривать только Profibus DP, поскольку он получил несравненно более широкое распространение, чем FMS и РА.

Канальный уровень модели OSI в Profibus называется FDL-уровнем (Field- bus Data Link — промышленный канал связи). Объект MAC (Medium Access Control — управление доступом к каналу) на канальном уровне определяет процедуру передачи данных устройствами, включая управление правами на передачу данных через сеть. Протокол канального уровня обеспечивает вы­полнение следующих важных требований:

в процессе коммуникации между ведущими устройствами необходимо обес­печить выполнение каждым из них своей задачи в течение заранее опре­деленного интервала времени;

взаимодействие ведущих устройств (контроллеров) с ведомыми должно происходить максимально быстро.

В сети Profibus для доступа ведущих устройств к сети используется метод передачи маркера (рис. 2.23). В этом методе сеть имеет логическую топологию кольца (т.е. кольца на уровне адресов устройств), каждое ведущее устройство получает доступ к сети только при получении маркера. Маркер выполняет роль арбитра, который предоставляет устройству право доступа. По истечении определенного времени это устройство должно передать маркер следующему

Логическое кольцо с маркером

Profibus имеет также широковещательный режим работы, когда ведущее устройство посылает сообщение «всем», не ожидая уведомления о получении, и многоабонентский режим, когда ведущее устройство посылает одно и то же сообщение сразу нескольким участникам сети.