ЖУРНАЛ СТА 3/2009

ОБ ЗОР / П РОМЫШЛ Е ННЫЕ С Е Т И Как минимум, такая схема обеспечи- вает поддержку 32 устройств. При ис- пользовании двухпроводной шины вы- ход трансмиттера напрямую соединён со входом приёмника каждого из устройств. Несмотря на то что шина именуется двухпроводной, здесь имеется третий – общий (common) провод опор- ного потенциала, обозначенный на ри- сунке как «общий». Чтобы максималь- ное синфазное напряжение устройство не превышало установленного макси- мально допустимого значения, каждое устройство должно делить общий провод со всеми остальными устройствами, вы- ходящими на шину. Резисторы pull up и pull down (подтягивающие резисторы) создают предопределённый уровень на линии передачи данных, когда ни один из узлов сети не передаёт данные. Для того чтобы приёмник RS-485 (EIA-485) мог фиксировать, что линия находится в состоянии off (отключено), требуется от- казоустойчивое смещение 200 мВ. Такое подключение создаёт дополнительную помехоустойчивость системы. На обоих концах шины находятся терминаторы (LT), необходимые для согласования с волновым сопротивлением шины. Спе- цификация протокола Modbus для пе- редачи данных по последовательной ли- нии связи рекомендует, чтобы подтяги- вающие резисторы имели значения сопротивления в диапазоне от 450 до 650 Ом и чтобы использовалась только одна такая сеть. Следует отметить, что отказоустойчивое смещение вообще не- обходимо. Некоторые трансиверы имеют встроенные схемы смещения, и тогда потребность во внешнем смеще- нии отпадает. Ч ЕТЫРЁХПРОВОДНАЯ СЕТЬ На рис. 5 показана рекомендуемая схема четырёхпроводной сети с интер- фейсом, где также применяются устрой- ства RS-485 (EIA-485). В каждом из устройств передатчик и приёмник раз- делены. При этом передатчик ведущего устройства соединен с приёмниками всех ведомых устройств, а передатчики всех ведомых устройств соединены с приёмником ведущего устройства. Здесь также используются отказоустойчивое смещение и терминатор, но в четырёх- проводной сети они дублируются. В че- тырёхпроводной схеме требуется «пя- тый» провод, играющий роль общего. Несмотря на то что спецификация протокола Modbus для передачи данных по последовательной линии связи под- держивает и двухпроводную, и четырёх- проводную схему, более популярной яв- ляется первая. Хотя четырёхпроводная схема даёт возможность иметь полноду- плексную связь, сам протокол Modbus является строго полудуплексным. Веду- щее устройство выдаёт команды кон- кретному ведомому устройству, в то время как ждёт ответа. Такой порядок вполне эффективно работает в двухпро- водной схеме. M ODBUS TCP Протокол Modbus продолжает суще- ствовать в мире автоматизации, где сей- час больший интерес вызывает под- ключение к сетям Ethernet, а если гово- рить конкретнее, к сетям IP/Ethernet. С ориентацией на эту область примене- ний на сайте Modbus.org опубликовано руководство Modbus Messaging on TCP/IP Implementation Guide V1.0b. Вместо трёхуровневой модели, которая существует в Modbus для передачи дан- ных по последовательной линии связи, в Modbus ТСР используется принятая для Интернет пятиуровневая модель, представленная в табл. 2. Вместо пространного обсуждения во- просов физического и канального уровня в стандарте даётся ссылка на 1500-страничный стандарт IEEE 802.3. При этом не рассматривается, как фи- зически подключать станции, какие провода или разъёмы применять. В дан- ном сетевом стандарте говорится только о том, как Modbus PDU (содержащий код функции и данные) встроен в про- токол более высокого уровня. Ещё одним значительным отличием (рис. 6) является то, что в данном случае шина Modbus фактически является ши- ной IP. При этом физический и каналь- ный уровни не конкретизируются. Вме- сто привычного ведущего устройства, к которому подключено множество ведо- мых устройств, используются термины «клиент» и «сервер». В качестве клиен- тов могут выступать устройства ЧМИ или ПЛК, а в качестве серверов – стойки сетевого оборудования. Аналогично ве- 24 www.cta.ru CTA 3/2009 Терминатор Терминатор D0 D1 Общий провод Ведущее устройство Резистор pull up Резистор pull down Сбалансированная пара Ведомое устройство 1 Ведомое устройство n 5 B Условные обозначения: D0, D1 – провода дифференциальной линии. Рис. 4. Двухпроводная схема подключения фактически требует трёх проводов Ведущее устройство Терминатор Терминатор Терминатор Терминатор Пара проводов ведущего устройства Пара проводов ведомого устройства TXD0 RXD0 TXD1 RXD1 Резистор pull up Резистор pull up Резистор pull down Резистор pull down 5 В 5 В Общий провод Ведомое устройство 1 Ведомое устройство n Условные обозначения: TXD0, RXD0, TXD1, RXD1 – пары дифференциальных линий. Рис. 5. Четырёхпроводная схема подключения фактически требует пяти проводов © СТА-ПРЕСС