СТА 3/2010

94 СТА 3/2010 www.cta.ru В ЗАПИСНУЮ КНИЖКУ ИНЖЕНЕРА К РАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОВРЕМЕННЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ СЕТЕЙ Обмен информацией между устройствами, входящими в состав автоматизированной системы (компьютерами, конт роллерами, датчиками, исполнительными устройствами), происходит в общем случае через промышленную сеть (field bus, полевую шину) [1, 2]. Промышленные сети отличаются от офисных следующими свойствами: ● специальным конструктивным исполнением оборудова ния, обеспечивающим защиту от пыли, влаги, вибрации, ударов; ● широким температурным диапазоном оборудования (обычно от –40 до +70°C); ● повышенной прочностью кабеля, изоляции, разъёмов, эле ментов крепления; ● повышенной устойчивостью к воздействию электромаг нитных помех; ● возможностьюрезервирования для повышения надёжности; ● повышенной надёжностью передачи данных; ● возможностью самовосстановления после сбоя; ● детерминированностью (определённостью) времени дос тавки сообщений; ● возможностью работы в реальном времени (с малой, посто янной и известной величиной задержки); ● работой с длинными линиями связи (от сотен метров до нескольких километров). Промышленные сети обычно не выходят за пределы одно го предприятия. Однако с появлением Ethernet и Internet для промышленных сетей стали применять ту же классифика цию, что и для офисных [3]: ● LAN (Local Area Network) – сети, расположенные на огра ниченной территории (в цехе, офисе, в пределах завода); ● MAN (Metropolitan Area Networks) – сети городов; ● WAN (Wide Area Network) – глобальная сеть, охватывающая несколько городов или континентов (обычно для этого ис пользуют Интернет технологию). В настоящее время насчитывается более 50 типов промыш ленных сетей (Modbus, PROFIBUS, DeviceNet, CANopen, сеть на основе HART протокола, LonWorks, ControlNet, SDS, Seriplex, ArcNet, BACnet, FDDI, FIP, ASI, Ethernet, WorldFIP, Foundation Fieldbus, Interbus, BitBus и др.). Однако широкое распространение получила только часть из них. В России по давляющее большинство АСУ ТП используют сети Modbus и PROFIBUS. В последние годы возрос интерес к сетям на ос нове CANopen, DeviceNet и HART протокола. Распростра нённость в России той или иной промышленной сети связа на, в первую очередь, с предпочтениями и активностью рос сийских фирм, продающих импортное оборудование. Промышленной сетью называют комплекс оборудования и программных средств, который обеспечивает обмен инфор мацией (коммуникацию) между несколькими устройствами. Промышленная сеть является основой для построения расп ределённых систем сбора данных и управления. Поскольку в промышленной автоматизации сетевые ин терфейсы могут быть неотъемлемой частью соединяемых уст ройств, а сетевое программное обеспечение (ПО) прикладно го уровня модели OSI [1] исполняется на основном процессо ре промышленного контроллера, то отделить сетевую часть от устройств, объединяемых в сеть, иногда физически невоз можно. С другой стороны, смену одной сети на другую часто можно выполнить с помощью замены сетевого ПО и сетево го адаптера или введением преобразователя интерфейса, поэ тому часто один и тот же тип ПЛК может использоваться в различных сетях. Соединение промышленной сети с её компонентами (уст ройствами, узлами сети) выполняется с помощью интерфей сов. Сетевым интерфейсом называют логическую и (или) фи зическую границу между устройством и средой передачи ин формации. Обычно этой границей является набор электрон ных компонентов и связанного с ними ПО. При существен ных модификациях внутренней структуры устройства или ПО интерфейс остаётся без изменений, что является одним из признаков, позволяющих выделить интерфейс в составе оборудования. Наиболее важными параметрами интерфейса являются пропускная способность и максимальная длина подключае мого кабеля. Промышленные интерфейсы обычно обеспечи вают гальваническую развязку между соединяемыми устрой ствами. Наиболее распространены в промышленной автома тизации последовательные интерфейсы RS 485, RS 232, RS 422, Ethernet, CAN, HART, AS i. Для обмена информацией взаимодействующие устройства должны иметь одинаковый протокол обмена. В простейшей форме протокол – это набор правил, которые управляют об меном информацией. Он определяет синтаксис и семантику сообщений, операции управления, синхронизацию и состоя ния при коммуникации. Протокол может быть реализован аппаратно, программно или программно аппаратно. Назва ние сети обычно совпадает с названием протокола, что объяс няется его определяющей ролью при создании сети. В России используются сетевые протоколы, описанные в серии стан дартов [4–10]. Обычно сеть использует несколько протоколов, образую щих стек протоколов – набор связанных коммуникационных протоколов, которые функционируют совместно и использу ют некоторые или все семь уровней модели OSI [11]. Для большинства сетей стек протоколов реализован с помощью HART протокол: общие сведения и принципы построения сетей на его основе Виктор Денисенко © СТА-ПРЕСС