СТА 3/2010

специализированных сетевых микросхем или встроен в уни версальный микропроцессор. Взаимодействие устройств в промышленных сетях выпол няется в соответствии с моделями « клиент–сервер » или « изда тель–подписчик » («производитель–потребитель») [12]. В мо дели «клиент–сервер» взаимодействуют два объекта. Серве ром является объект, который предоставляет сервис, то есть который выполняет некоторые действия по запросу клиента. Сеть может содержать несколько серверов и несколько кли ентов. Каждый клиент может посылать запросы нескольким серверам, а каждый сервер может отвечать на запросы не скольких клиентов. Эта модель удобна для передачи данных, которые появляются периодически или в заранее известное время, как, например, значения температуры в периодичес ком технологическом процессе. Однако эта модель неудобна для передачи случайно возникающих событий, например со бытия, состоящего в случайном срабатывании датчика уров ня, поскольку для получения этого события клиент должен периодически с высокой частотой запрашивать состояние датчика и анализировать его, перегружая сеть бесполезным трафиком. В модели взаимодействия «издатель–подписчик» имеется один издатель и множество подписчиков. Подписчики сооб щают издателю список тегов, значения которых они хотят получать по определённому расписанию или по мере появле ния новых данных. Каждый клиент может подписаться на свой набор тегов. В соответствии с установленным расписа нием издатель рассылает подписчикам запрошенную ин формацию. В любой модели взаимодействия можно выделить устрой ство, которое управляет другим (подчинённым) устройством. Устройство, проявившее инициативу в обмене, называют ве дущим , главным , или мастером (master). Устройство, которое отвечает на запросымастера, называют ведомым , подчинённым, или слейвом (slave). Ведомое устройство никогда не начинает коммуникациюпервым. Оно ждёт запроса от ведущего и толь ко отвечает на запросы. Например, в модели «клиент–сервер» клиент является мастером, сервер – подчинённым. В модели «издатель–подписчик» на этапе подписки мастером является клиент, а на этапе рассылки публикаций – сервер. В сети может быть одно или несколько ведущих устройств. Такие сети называются соответственно одномастерными или многомастерными . В многомастерной сети возникает пробле ма разрешения конфликтов между устройствами, пытающи мися одновременно получить доступ к среде передачи ин формации. Конфликты могут быть разрешены методом пере дачи маркера, как, например, в сети PROFIBUS, методом по битового сравнения идентификатора (используется в CAN), методом прослушивания сети (используется в Ethernet) и ме тодом предотвращения коллизий (используется в беспровод ных сетях). Во всех сетях применяется широковещательная рассылка без определённого адреса, то есть всем участникам сети. Та кой режим используется обычно для синхронизации процес сов в сети, например для одновременного запуска процесса ввода данных всеми устройствами ввода или для синхрониза ции часов. Некоторые сети используют многоабонентский режим, ког да одно и то же сообщение посылается нескольким устрой ствам одновременно. Передача информации в сети выполняется через канал между передающим и приёмным устройствами. Канал явля ется понятием теории информации и включает в себя линию связи и приёмопередающие устройства. В общем случае вмес то термина «линия связи» используют термин «среда переда чи», в качестве которой может выступать, например, оптово локно, эфир или витая пара проводов. В распределённых системах на основе промышленных се тей могут быть пять типов данных: сигналы , команды , состоя ния , события , запросы [13]. Сигналы – это результаты измерений, получаемые от датчи ков и измерительных преобразователей. Их «время жизни» очень короткое, поэтому часто требуется получить только последние данные и в максимально короткий срок. Команды – это сообщения, которые вызывают некоторые действия, например закрытие клапана или включение ПИД регулятора. Большинство систем должны обрабатывать пото ки команд, которые передаются адресату с высокой надёж ностью, и их нельзя передать повторно. Состояние показывает текущее или будущее состояние сис темы, в которое она должна перейти. Требование ко времени его доставки может быть не такие жёстким, как для команд; непринятое состояние может быть послано повторно. Событие наступает обычно при достижении текущим пара метром граничного значения. Например, событием может быть выход температуры за технологически допустимую гра ницу. За появлением события должны следовать ответные действия, поэтому для событий особенно важно требование гарантированного времени доставки. Запрос – это команда, посылаемая для того, чтобыполучить ответ. Примером может быть запрос серверу, который выдаёт на него ответ. При описании сетей используется понятие фрейма . Под фреймом понимают набор данных, передаваемых по сети и имеющих строго оговорённую структуру (формат). Термины «кадр», «дейтаграмма», «сегмент», используемые в стандартах на различные промышленные сети, употребляются как сино нимы фрейма. Сети могут иметь топологию звезды, кольца, шины или смешанную. Топология звезды в промышленной автомати зации используется редко. Топология кольца применяется в основном для передачи маркера в многомастерных сетях. Шинная топология является общепринятой, что является одной из причин применения термина «промышленная ши на» вместо «промышленная сеть». К общей шине в разных местах может быть подключено произвольное количество устройств. Основными параметрами промышленных сетей являются производительность и надёжность . Производительность се ти характеризуется временем реакции и пропускной способ ностью [14]. Время реакции сети определяется как интервал времени между запросом ведущего устройства и ответом ведомого при условии, что ведомое устройство имеет такую малую задерж ку выработки ответа на запрос, что ею можно пренебречь. Пропускная способность сети определяет количество ин формации, переносимой сетью в единицу времени. Измеря ется в бит/с и зависит от быстродействия сетевых приёмопе редатчиков и среды передачи. Важной характеристикой промышленных сетей является надёжность доставки данных. Она характеризуется коэффи циентом готовности , вероятностью доставки данных , пред сказуемостью времени доставки , безопасностью , отказоустой чивостью [14]. 95 СТА 3/2010 www.cta.ru В ЗАПИСНУЮ КНИЖК У ИНЖЕ Н Е РА © СТА-ПРЕСС