Казаринов Л.С., Попова О.В., Барбасова Т.А. Автоматизированные информационно-управляющие системы (часть 2)

Подождите немного. Документ загружается.

контроля на большой площади. Например, трубопроводы, заправочные станции и резервуарные

парки.

Приборы HART могут работать в любом режиме. При работе в режиме точка-точка, полевое

устройство имеет адрес 0 , устанавливающий аналоговый токовый выход 4-20mA. В

многоточечном режиме все адреса устройств больше нуля и каждое устройство переключает свой

выход на 4 mA. Для этого режима работы контроллеры и измерители должны быть оборудованы

HART модемом.

Главным преимуществом протокола HART является возможность передачи информации по

выделенной арендованной телефонной линии Bell 3002 (американский стандарт). В этом случае

полевому оборудованию необходим только локальный источник питания, а главное устройство

может находиться на расстоянии многих километров. Замечательной особенностью телефонных

линий является то, что не требуется дополнительных промежуточных усилителей. Все эти заботы

о качестве сигнала берет на себя телефонная компания. Кроме того компания в случае

необходимости предоставляет устройство связи сигнала телефонной линии с токовой петлей

HART . Подобный сервис возможен только в том случае, если передача ЧМ сигнала по

телефонным линиям разрешена национальным стандартом. Национальные стандарты многих

стран не допускают передачу сигналов Bell 202 по телефонным линиям.

На арендованной линии может "висеть" неограниченное число полевых устройств, поскольку

все они запитываются от индивидуальных источников независимо от передачи сигнала. В случае

наличия только одного источника питания для всех полевых устройств, их количество

ограничивается и не должно превышать 15 штук.

Режим BURST

Существует "монопольный" режим передачи сообщений, когда одно подчиненное устройство

в течение продолжительного интервала времени выдаёт стандартное ответное сообщение HART в

широковещательном режиме. В этом режиме возможен более высокий темп обновления

информации и обычно он используется в топологии точка-точка, которая часто используется на

практике.

Структура протокола HART

Протокол HART соответствует сетевой модели OSI (Open Systems Interconnection),

разработанной организацией ISO (International Organization for Standartization). Сетевая модель OSI

Рис. 4.4. Многоточечное соединение полевых устройств.

121

определяет структуру и элементы систем передачи данных. Протокол HART использует

сокращенную сетевую модель OSI, реализующую только уровни 1, 2 и 7 (см. рисунок 4.5)

Уровень 1, называется "Физический Уровень", и канал связи работает по принципу частотной

манипуляции, основанном на стандарте передачи Bell 202:

Скорость передачи данных - 1200 бит/сек;

Частота, соответствующая логическому "0" - 2200 Гц;

Частота, соответствующая логической "1" - 1200 Гц.

Большинство существующих каналов связи подходит для этого вида цифровой передачи

данных. Для коротких расстояний вполне подходит неэкранированная пара проводов сечением 0.2

мм

. Для больших расстояний (до 1500 м) используется экранированный жгут витых пар сечением

0.2 мм

. Дистанции до 3000м требуют применения экранированной витой пары сечением 0.5 мм

Полное сопротивление от 230 Ом до 1100 Ом должно присутствовать в коммуникационной

сети, как это показано на рис.7.3 и рис.7.4 сопротивлением R

Уровень 2, Уровень Соединений, устанавливает формат HART сообщений. HART протокол

является протоколом вида главный/подчиненный, а это означает, что полевое (подчиненное)

устройство передает информацию только по запросу главного устройства. Главное устройство

передает конкретному полевому устройству (подчинённому) команду и возвращает ответ.

Структура этих сообщений представлена на рисунок 4.6. В многоточечном режиме в

сообщении содержится вся информация о том, кто его передает и кто получает.

Операнд определенного размера требуется, чтобы полевое устройство выполнило

инструкцию HART. "Число байтов" показывает общую длину (в байтах) последующего

сообщения, содержащего статус и данные. Уровень 2 также повышает надежность передачи,

использованием добавления байта контрольной суммы в конец сообщения. Это "продольная

проверка" правильности передачи. Кроме этого, при передаче микросхема приемопередатчик

UART добавляется по одному биту чётности/нечётности к каждому байту. Это "поперечная

проверка" правильности передачи. Каждый отдельный символ передается в стандартном формате

интерфейса RS-232:

1 стартовый бит;

8 бит данных;

1 бит контроля чётности/нечётности;

1 стоповый бит.

Уровень 7, Уровень приложения, здесь интерпретируется набор команд. Главное устройство

посылает сообщения с запросами определенных величин, реальных данных и любых других

параметров имеющихся в устройстве. Полевое устройство интерпретирует эти команды в

соответствии с HART протоколом. Ответное сообщение передаёт главному устройству

информацию о статусе и значениях параметров полевого устройства.

Для максимально возможного повышения эффективности используются классы соответствия

для главных устройств, и классы команд для подчиненных (полевых) устройств. Применяются

шесть классов соответствия для главных устройств, как показано на рисунок 7.7. Для

подчиненных устройств логическая, единообразная передача данных осуществляется при помощи

следующих наборов команд:

Универсальные команды реализуют доступ к информации, которая необходима при

нормальной работе устройства, такой как изготовитель прибора, модель, тэг, серийный номер,

дескриптор, пределы измерений и переменные процесса. Универсальные команды реализованы во

всех полевых устройствах.

Часто Используемые Команды обеспечивают доступ к функциям, которые могут

выполняться несколькими полевыми устройствами. Набор этих команд образует библиотеку

общих функций полевого устройства.

Специфические Команды Прибора обеспечивают доступ к функциям, уникальным для

определенного устройства. Позволяет включить специальные возможности которые будут

доступны всем пользователям.

Использование всех трёх типов команд предусматривается в любом полевом устройстве,

включая все универсальные команды, некоторые часто используемые команды и некоторые

специфические команды прибора.

122

Передача данных

Вид передачи данных:

Частотная манипуляция в соответствии со стандартом Bell 202. Стандарт регламентирует

скорость передачи и частоты для битов информации "0" и "1".

Скорость передачи - 1200 бит/сек

Частота, соответствующая логическому "0" - 2200 Гц

Частота соответствующая логической "1" - 1200 Гц

Структура сигнала - 1 стартовый бит, 8 бит данных, 1 бит контроля чётности/ нечётности, 1

стоповый бит

Темп передачи для простых переменных - приблизительно 2-3 раз/сек (опрос/ответ),

приблизительно 3-4 раз/сек (режим burst, неосновной)

Максимальное количество устройств в режиме шины - с единственным источником питания

15 штук.

Спецификация на количество переменных - максимальное количество переменных на одно

полевое устройство - 256, максимальное количество переменных в одном сообщении - 4.

Максимальное количество главных устройств - два.

Целостность информации - На физическом уровне вероятность сбоя бита 10

-5

, на уровне

соединений выполняется распознавание всех групп до трех пораженных бит, с высокой степенью

вероятности более длинные группы и множественные группы, на уровне приложения

коммуникационный статус передается в ответном сообщении полевого устройства. Он состоит из

двух байтов закодированных побитно. По первому байту выявляются ошибки при передаче, если

Уровень Функция HART

Прикладной

Представление форматированных

данных

Команды HART

Представления Преобразование данных

Сеансовый Осуществляет диалог

Транспортный

Увеличивает надежность

транспортного соединения

Сетевой Устанавливает сетевые соединения

Соединения

Устанавливает информационное

взаимодействие

Правила протокола HART

Физический Соединение оборудования Bell 202

Рис. 4.5. Сетевая модель OSI и HART протокол

Рис. 4.6. Структура сообщения HART обеспечивает высокую надежность информации

123

таковые имеются. Второй байт статуса показывает рабочее состояние полевого устройства (т.е.

изменения в конфигурации, фиксация выходного тока, насыщение аналогового выхода,

неправильная работа устройства и т. д.).

Требования к аппаратному обеспечению - Тип соединения и ограничения по длине приведён

на рисунок 4.7

Максимально возможная длина линии связи для определенного приложения рассчитывается

по следующей формуле:

R C









65 10

10000

( )

где: L - длина в метрах; R - сопротивление в омах, нагрузка с включением внутреннего

сопротивления барьера/ изолятора; C – погонная ёмкость линии в пФ/м; C

- максимальная

внутренняя ёмкость для "Интеллектуальных полевых устройств" (в пФ).

Рассмотрим пример приемопередатчика датчика давления, системы управления с простой

экранированной парой, имеющей параметры:

R = 250 Ом, С = 150 пФ/м, C

= 5000 пФ.

По этим данным

L м









65 10

250 150

5000 10000

150

1633

( )

Применение барьеров безопасности вносит дополнительное ограничение на максимальную

длину линии. Для детального изучения пригодности соединения для передачи информации

следует обращаться к нормативному документу по HART протоколу в части, содержащей

описание физического уровня.

Заключение

Описанный здесь HART протокол является промежуточным звеном при переходе от

аналоговых устройств 4-20 мA к полностью цифровой технологии FIELDBUS. Этот протокол

завоевал огромную популярность, благодаря своей простоте, надежности и наличию практически

проверенного аппаратного обеспечения, а также совместимости с аналоговыми приборами.

АСУТП, в которых применяется HART протокол уже широко применяются в индустриальной

практике.

Дальнейшее развитие технологии FIELDBUS принесёт большие выгоды, благодаря

повышению скорости передачи данных для тех же линий передачи сигнала. Это свойство нужно

магистрали для прямой связи верхних и нижних уровней, автоматизации и управления процессом

в реальном времени.

5. Совместимая технология FIELDBUS и ее преимущества

Совместимая технология Fieldbus (полевая шина) включает три основных компонента:

1) физический интерфейс;

2) коммуникационный «стек»;

3) уровень пользователя.

Применение технологии Fieldbus дает значительные преимущества на всех стадиях

жизненного цикла системы, включая планирование, установку, функционирование и техническое

обслуживание. Эти преимущества подтверждены при натурных испытаниях автоматизированных

систем управления технологическими процессами.

Дистанция (м) Тип линии

Минимальная площадь

проводников

AWG / (mm

)

 1500

Экранированный

жгут витых пар

24 / 0.2

>1500

 3000

Экранированная

витая пара

20 / 0.5

Рис. 4.7. Аппаратные ограничения

124

Неоднократные попытки стандартизации технологии Fieldbus предпринимались комитетом

IEC с 1984 года, но технически эта задача оказалась сложной, требования к технологии

противоречивыми, а необходимость стандартизации и введения технологии в индустриальную

практику все более настоятельной. По этим причинам была создана организация Fieldbus

Foundation (FF) для завершения разработки и стандартизации технологии для автоматизации

предприятий. Это независимая, некоммерческая организация, свободно распространяющая

стандарты технологии Fieldbus.

Концепция интеллектуализации устройств полевого уровня является закономерным

результатом исторического развития основных тенденций АСУ ТП.

1. В течение длительного начального периода (70-80 гг.) развития АСУ ТП единственно

возможным был централизованный принцип построения (рисунок 5.1).

УВМ

Рис. 5.1. Централизованный принцип построения АСУ ТП

Основными недостатками этой концепции являются следующие:

- огромные объёмы потоков информации, отсюда - требование высокой производительности

центральной вычислительной машины;

- для территориально распределённых типов АСУ ТП, большая длина коммуникационных

магистралей;

- низкая надёжность АСУ ТП, определяющаяся надёжностью единственной централизованной

ЭЦВМ;

- информационный режим работы АСУ ТП, поскольку ЭЦВМ не в состоянии выполнять ещё

и управляющие функции вследствие большой протяжённости коммуникационных магистралей.

Для выполнения задач управления используются отдельные локальные регуляторы, часто -

аналоговые.

2. На втором этапе развития основой АСУ ТП служили распределенные вычислительные

системы с использованием локальных вычислительных сетей (рисунок>5.2).

М2

М3

М1

ЭВМ

Рис. 5.2. АСУ ТП с использованием локальных вычислительных сетей

Исполнительные и измерительные периферийные устройства подключались к

коммуникационной магистрали через локальные контроллеры. При использовании такой

125

конфигурации АСУ ТП повысилась их надёжность, они стали открытыми и наращиваемыми в

рамках установленного конструктивного исполнения.

3. АСУ ТП с распределёнными по периферийным устройствам вычислительными ресурсами.

Такие интеллектуальные устройства нижнего уровня объединяются в распределенную полевую

сеть. Само технологическое оборудование выполняется в соответствии с концепцией открытых

систем. При этом включение в систему или исключение из системы внешних устройств не

изменяют её конфигурацию. Применительно к объединению в сеть интеллектуальных устройств

нижнего уровня, это и есть концепция Fieldbus – концепция цифровых сетей нижнего уровня.

Основные достоинства таких сетей следующие:

- низкая стоимость сети;

- детерминированные во времени операции в сети, т.к. они выполняются по заданному

конфигурацией системы фиксированному временному графику;

- по линиям Fieldbus подаётся и электропитание устройств;

- как для целей передачи информации, так и для электропитания используется одна витая

пара;

- сеть эксплуатируется в сложных условиях и даже при большом уровне помех обеспечивает

высокую надёжность передачи.

Рис. 5.3 АСУ ТП с использованием сетей полевого уровня

- сеть Fieldbus допускает параллельное подключение множества устройств;

- устройства могут взаимодействовать между собой по сети, разгружая ЭВМ и сеть верхнего

уровня;

- конфигурация системы упрощается, а стоимость АСУ ТП уменьшается на 30-40%;

Информация в системе, построенной по технологии Fieldbus, передается следующим образом:

- назначается ведущее устройство (link master, host);

- выбираются ведомые устройства (slave).

Ведущие устройства управляют потоком цифровой информации на шине Fieldbus, разрешая

каждому устройству передавать информацию согласно временному расписанию, которое задается

при конфигурировании системы. Цифровой способ связи позволяет передавать многомерные

сигналы, что открывает путь к созданию сложных многокомпонентных систем, все устройства

которых обмениваются информацией по одной магистрали.

В процессе создания стандартов Fieldbus были широко использованы мировые наработки в

области систем автоматизации. Так шина FF Fieldbus представляет собой цифровую,

последовательную, многоточечную, дуплексную систему передачи данных между промышленным

«полевым» оборудованием. К полевому оборудованию можно отнести датчики, исполнительные

устройства и контроллеры. FF Fieldbus сохранила преимущества старой аналоговой токовой (4-20

мA) системы передачи технологической информации. Такая преемственность определяется

следующими признаками:

1) стандартный физический интерфейс провода;

2) питание и передача информации по одному проводу;

3) безопасность в работе.

Кроме этого технология Fieldbus добавила ряд новых преимуществ, соответствующих более

высокому уровню развития:

1) уменьшение количества проводки вследствие многоточечного подключения устройств к

шине;

126

2) универсальность шины и расширение номенклатуры полевого оборудования;

3) сокращение объёма централизованного оборудования, поскольку многие функции

вычисления и управления переданы интеллектуальным устройствам полевого уровня,

4) увеличение надёжности связи при переходе к цифровой форме передачи данных.

Планируется, что вскоре технология FF Fieldbus вытеснит 4-20 мА аналоговый

стандарт,>который сейчас широко используется в АСУ ТП для промышленности.

Физический и системный интерфейсы

Как видно из рисунка 1.4.4, физический интерфейс FF Fieldbus соответствует уровню 1

сетевой модели IEC. Уровень 1 принимает закодированные сообщения с верхних уровней и

преобразует эти сообщения в физические сигналы, непосредственно передающиеся по полевой

шине и наоборот. Задачи преобразования включают в себя добавление и удаление преамбул, а

также проверку ошибок.

Требования к физическому уровню регламентируются стандартом IEC 1158 - 2.

Поддерживаемые скорости передачи 31,25 Kбит/сек, 1,0 Mбит/сек и 2,5 Mбит/сек. Скорость 31,25

Kбит/сек позволяет применять технологию FF Fieldbus на существующих линиях 4-20 мA, что

позволяет минимизировать затраты на модернизацию АСУ ТП предприятий. Скорость 31,25 Kбит/

сек также поддерживается сегментами Fieldbus c питанием полевых устройств от шины,

обеспечивая присущую этой системе безопасность в работе.

IEC FIELDBUS MODEL

FF FIELDBUS

COMPONENT

FF FIELDBUS

FUNCTION

USER

APPLICATION USER LAYER

FUNCTION BLOCK

SYSTEM

MANAGEMENT

DEVICE DESCRIPTION

COMMUNICATION

STACK

MESSAGE

ENCODE/DECODE

OBJECT DICTIONARY

FIELDBUS ACCESS

CONTROL

PHYSICAL

INTERFACE

FIELDBUS SIGNALING

Рис. 5.4. Коммуникационная модель Fieldbus

Системные интерфейсы Profibus, Hart protocol широко применяются в промышленных

АСУТП во всём в мире. Интерфейс Profibus – впервые разработан фирмой Siemens.

Основные характеристики Profibus:

- прототипом интерфейса служит интерфейс RS-485 (1-2 витые пары);

- расстояние между отрезками линии 200-1200 м;

- число ретрансляторов – 3;

- скорость передачи данных – 9,6 - 500Kбит/сек.

- основой протокола доступа является передача маркера.

В настоящее время на основе интерфейса Profibus (РВ) создан унифицированный стандарт

Fieldbus. В его финансировании, разработке и внедрении участвует около 100 ведущих

промышленных фирм мира, однако, Европейский союз промышленных фирм поддерживает

интерфейс Profibus для АСУ ТП, а фирмы Азии и США поддерживают интерфейс Fieldbus для

АСУ ТП. Инициатором и первым разработчиком систем по стандарту Fieldbus является фирма

Fisher&Rosemount. Первоначально для стандарта Fieldbus используется HART протокол,

определяющий процедуру обмена цифровыми данными и их формат. Этот протокол

одновременно используется для интерфейса Profibus.

Отдельные фирмы имеют свои стандарты на интерфейсы полевого уровня, например, фирма

Moore Industries имеет стандарт CCS для АСУ ТП и стандарт HPL – для бытовой техники.

В настоящее время стандартизуются 7 видов открытых систем (см. табл. 5.1).

127

LAYER 7

LAYER 2

LAYER 1

Таблица 5.1

Layer Description Fieldbus System mana-gement

Application

Sows Up

Formatted Data

User layer

Device descri-ption

Language

Presentation Translates Data

Communication

stack

Message

encoded/decoded

Session Controls Dialog

Transport

Ensures Message

Integrity

Object dictionary

Fieldbus access

control

Network Routes Transmission

Data Link Detects Errors

Physical layer Connects Devices Physical interface Fieldbus signaling

Коммуникационный стек

Коммуникационный "стек" FF соответствует уровням 2 и 7 в модели IEC. Уровень 7,

называемый Fieldbus Messaging Specification (FMS), кодирует и декодирует команды

пользовательского уровня. FMS содержит словарь объектов, позволяющий получить доступ к

данным Fieldbus при помощи тэгов или при помощи индексов. Уровень 2, Data Link Layer (DLL),

управляет передачей сообщений на полевую шину и обратно через уровень 1. DLL управляет

доступом к полевой шине посредством централизованного детерминированного планировщика,

называемого Link Active Scheduler (LAS). DLL является подмножеством рабочих стандартов IEC

DLL, а FMS возникла из стандарта PROFIBUS.

User layer – верхний уровень или уровень конфигурации системы. С самого начала концепция

User layer была ориентирована на построение АСУТП, конфигурацию и технологию которой

задаёт пользователь.

Function blocks – функциональные блоки, содержащие все компоненты, из которых строятся

АСУТП (аналоговые входы и выходы, фильтры, средства построения фильтров, ПИД регуляторы,

дискретные входы и выходы, селекторы сигналов, средства пошагового управления, вычислители

ошибок, отклонений). Библиотека блока является открытой и развиваемой за счёт наращивания.

Основные особенности Fieldbus реализованы в аппаратуре нижнего уровня, в состав которой

включены вычислительные ресурсы (процессоры, память, порты ввода/вывода и всё в виде

сверхбольших интегральных микросхем), вследствие чего они становятся интеллектуальными

устройствами. Программное обеспечение также подразделяется на программное обеспечение

интеллектуальных устройств и программное обеспечение центральных узлов, например, System

Management – программы управления системой. Оба вида программного обеспечения имеют

общую концепцию модульного построения, позволяющего выполнять модернизацию и настройку

всего программного обеспечения для АСУ ТП, поставляемой на объект управления, в кратчайшие

сроки и с малыми финансовыми затратами.

Развитие концепции User layer включает в себя:

- синхронизацию всех процессов в реальном времени согласно детерминированному

расписанию, по которому АСУ ТП работает автоматически;

- организация ввода-вывода параметров функциональных блоков по полевой шине;

- системный таймер как подсистему единого времени АСУ ТП;

- автоматическое присвоение адресов устройствам и другие функции.

Уровень пользователя

Уровень пользователя соответствует уровню Application Layer модели IEC. Стратегия

распределенного управления реализуется при помощи программного обеспечения уровня

пользователя. Уровень пользователя FF Fieldbus включает следующие ключевые функции:

- функциональные блоки;

- системный менеджмент;

128

- службы описания устройств.

Функциональные блоки

Функциональные блоки FF являются объединением стандартизованных функций, таких как

аналоговые входы, аналоговые выходы и пропорционально/ интегрально/ дифференциальное

(PID) управление. Дополнительные управляющие блоки FF включают в себя дискретный вход,

дискретный выход, пропорционально/дифференциальный (PD) контроллер, селектор сигналов,

ручной загрузчик, блок смещения, блок перемножения на коэффициент, блок вычисления

отношения сигналов.

Функциональные блоки FF программируются в постоянное запоминающее устройство

(FLASH память) полевых устройств и реализуются аппаратно для достижения требуемых

функциональных свойств устройства. Например, простой датчик температуры будет содержать

блок AI (analog input) для передачи измеренных им данных на полевую шину. Клапан может

содержать PID регулятор, а также блок АО (analog output). Для реализации простейшей петли

управления потребуется всего два интеллектуальных устройства - датчик с AI и клапан с PID и

АО. Остаётся только соединить их вместе полевой шиной и настроить PID регулятор. Этот пример

представлен на рисунок 5.5.

Системный менеджмент

Функциональные блоки должны выполняться в точно определенные интервалы и в нужной

последовательности для нормального функционирования системы управления. Функция

менеджмента FF синхронизирует согласно расписанию выполнение функциональных блоков и

передачу параметров функциональных блоков на шину FF fieldbus. Системный менеджмент также

Рис. 5.5. Управление распределено на полевой уровень

регулирует другие характеристики системы, такие как широковещательная передача общего

времени всей системе и автоматическое назначение адресов.

Описание устройств

Важной характеристикой FF Fieldbus является универсальность устройств. Универсальность

позволяет пользователям Fieldbus заменять устройства от одного изготовителя устройством от

другого производителя без потери функциональных качеств устройства или степени интеграции с

системой управления или контрольным терминалом. Это позволяет пользователю выбирать

соответствующую конфигурацию АСУ ТП независимо от системы управления или поставщика

контрольного терминала.

Устройство FF Fieldbus описывается специальным языком Device Description Language (DDL).

Device Description (DD) можно рассматривать как особый драйвер устройства. DD дает всю

информацию, необходимую системе управления или управляющему терминалу для связи с

устройством, включая пользовательский интерфейс для конфигурации, калибровки и диагностики.

Любая система управления или контрольный терминал могут связываться с устройством, если

имеется его описание на языке DDL. Главное устройство использует интерпретатор, называемый

FF Device Description Services (DDS) для считывания DD устройства. Новые устройства

добавляются к FF Fieldbus простым подключением их к полевой шине и передачей DD нового

устройства на систему управления или терминал. Всё эти особенности определяют АСУ ТП с FF

Fieldbus как магистрально-модульную систему с программным управлением и распределёнными

по периферийным устройствам вычислительными ресурсами.

129

PID AO

FIELDBUS

Сегодня преимущества цифровых технологий стали, как никогда раньше, очевидными.

Недавнее появление и бурное развитие технологии FF Fieldbus осуществляет технологический

прорыв и в сфере промышленного производства к новым цифровым технологиям. Это приносит

пользу и выгоду всем, начиная от предприятия производителя продукции и кончая потребителем

более качественной и дешевой продукции.

6. Протокол передачи данных PROFIBUS

PROFIBUS (Process Field Bus) появился на свет благодаря усилиям группы немецких

компаний: Bosch, Siemens и др. В его задачи входит:

- организация связи с устройствами, гарантирующими быстрый ответ;

- создание простой и экономичной системы передачи данных;

- реализация интерфейса между уровнями 2 и 7 OSI-модели.

Стандарт протокола описывает уровни 1, 2 и 7 OSI-модели (физический уровень, уровень

передачи данных и прикладной уровень).

В PROFIBUS используется гибридный метод доступа в структуре MASTER/SLAVE и де-

централизованная процедура передачи маркера. Сеть может состоять из 122 узлов, из которых 32

могут быть MASTER-узлами. Адрес 0 зарезервирован для режима широкого вещания

("broadcast"). Общая схема PROFIBUS-сети представлена на рисунке 6.1.

Рис. 6.1. Принцип работы сети PROFIBUS

Среди MASTER-узлов по возрастающим номерам узлов передается маркер, который

предоставляет право ведения циклов чтения/записи на шине. Все циклы строго регламентированы

по времени, организована продуманная система тайм-аутов. Протокол хорошо разрешает

разнообразные коллизии на шине. Настройка всех основных временных параметров идет по

сценарию пользователя.

Протоколом определены следующие команды:

- SDN (послать данные без подтверждения);

- SDA (послать данные с подтверждением);

- SRD (послать и запросить данные);

- CSR.D (циклическая посылка и запрос данных).

При передаче данных обеспечивается исправление 1 ошибочного бита и обнаружение 3

ошибочных битов в каждой посылке.

Возникающие задачи при передаче данных в промышленных условиях часто требуют разных

решений.

В одном случае необходим обмен сложными, длинными сообщениями со средней скоростью.

В другом - требуется быстрый обмен короткими сообщениями с использованием упрощенного

протокола обмена, например, с датчиками или исполнительными механизмами. В третьем случае

необходима работа в опасных участках производства, например, в нефтепереработке.

Все эти задачи решаются протоколом PROFIBUS, а точнее семейством трех различных, но

совместимых протоколов: PROFIBUS-FMS, PROFIBUS-DP и PROFIBUS-PA.

PROFIBUS-FMS

Этот протокол общего назначения разработан для связи контроллеров и интеллектуальных

устройств. Он описывает уровни 3, 2 и 7 OSI-модели. Основное его назначение - передача

больших объемов данных.

PROFIBUS-DP

130