8. Промышленные сети иасу тп

8.1. Архитектура промышленных сетей

Промышленной сетью называется среда передачи данных, состоящая из набора стандартных

протоколов, обеспечивающих взаимодействие нижних и верхних уровней АСУ ТП, а также связывающих оборудование различных производителей.

Стандартный цифровой протокол должен отвечать следующим требованиям:

- возможности подключения нескольких приборов к одной цифровой шине;

- возможности совместной работы приборов разных производителей;

- равноправия в процессе связи между приборами, подключенными к общей шине;

- увеличению производительности и скорости передачи данных по сравнению с аналоговой связью.

Сети с информационными потоками между контроллерами, датчиками сигналов и исполнительными механизмами имеют общее название «промышленные сети». К настоящему времени в мире насчитывается более 300 типов сетей различного назначения. В 1979 году Международной организацией по стандартизации (ISO) для разрешения проблемы взаимодействия

сетевых систем с различными типами вычислительного оборудования и различающимися протоколами была введена эталонная «Модель взаимодействия открытых систем» (OSI – Open System Interconnection).

Различные уровни и функции модели OSI представлены в табл. 8.1.

Таблица 8.1

Уровень	Наименование уровня	Функции
7	Прикладной	Обеспечивает связь программ с объектами сети
6	Представление данных	Определяет синтаксис данных и управляет их отображением на терминале
5	Сеансовый	Управляет ведением диалога между объектами сети
4	Транспортный	Обеспечивает прозрачность передачи данных между абонентами сети
3	Сетевой	Определяет маршрутизацию пакетов сети и связь между сетями
2	Канальный	Передача данных по каналу, контроль ошибок, синхронизация данных
1	Физический	Установление и поддержка физического соединения

Большинство промышленных сетей поддерживают 1-ый, 2-ой и 7-ой уровни OSI:-физический, - прикладной и канальный.

Протокол модели OSI представляет собой набор правил, определяющих начало, сам процесс связи и его окончание.

Сетевая топология описывает тип сетевого соединения различных устройств. Основными сетевыми топологиями являются звезда, кольцо и шина (рис. 8.1).

б)

в)

Рис. 8.1

а)

В структуре звезда (рис.8.1,а), называемой также радиальной структурой, вся информация передается через центральный узел. Все периферийные абоненты могут обмениваться только через центральный узел.

В кольцевой структуре (рис. 8.1,б) информация передается от узла к узлу по физическому кольцу. Приемник копирует данные, и пересылает их вместе с квитанцией подтверждения следующему устройству в сети. Существует также структура «двойное кольцо», в котором одно кольцо является рабочим, а другое - резервным.

В структуре шина (рис. 8.1,в) все устройства присоединены к общей среде передачи данных (шине). Шинная топология требует жесткой регламентации доступа к среде передачи.

В промышленных сетях существует два метода упорядоченного доступа пользователя к информации: - централизованный, - децентрализованный.

Централизованный метод (MASTER – SLAVE) применяется в сетях на уровне контроллеров и

на уровне датчиков и исполнительных механизмов. В рамках протокола решаются такие задачи, как

защита данных, обнаружение ошибок при передаче, восстановление данных,

Децентрализованный доступ использует две модели доступа: - CSMA/CD и модель с передачей маркера.

Модель CSMA/CD (Ethernet, протокол IEEE 802.3). Более всего известен механизм управления локальной сетью, называемый методом множественного доступа. Широко известна реализация этого метода – спецификация Ethernet. Все станции на шине имеют право передачи данных. Каждая из них «прослушивает» шин. Если шина свободна, любой пользователь может занять шину под свой сеанс передачи. В случае, когда на шину претендуют несколько абонентов одновременно, это приводит к конфликту, и тогда претенденты снимают свои заявки на случайный промежуток времени, задаваемый генератором случайных чисел. Через удвоенный промежуток времени претенденты снова выходят в сеть.

Модель с передачей маркера. Сети, использующие эту модель, относятся к детерминированным

сетям с предсказанием времени передачи. Этот метод предлагает каждому участнику сети разделение

шинных ресурсов в соответствии с их запросами.