10. Локальные промышленные сети и интерфейсы (1245068), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Является «открытой» технологией(топология сети — любая). В качестве физической СПД используется специальный неэкранированный двухпроводный кабель, в специальной мягкой резиновой оболочке, что делает его гибким и устойчивым к многократным изгибам и позволяет подсоединять ДЧ на подвижные части механизмов.
Подключение осуществляется под прокол изоляции (ножевые клеммы предусмотрены в конструкции модулей ввода-вывода).Топологией ASI-сети может быть шина, звезда, кольцо или дерево. Длина сегмента до 100 м. За счетповторителей длину сети и число узлов можно увеличивать. Цикл опроса для 31 узлов - 5 мс.Логическим центром любой топологии является ведущий узел (ASI-Master), контролирующий всю работу сети.
Гибкость управления достигается за счёт применения различных ведущих устройств, функции которых могут выполнять ПРК, промышленные компьютеры или модули связи (шлюзы) с сетями более высокогоуровня (например, ModBus, CANopen, ProfiBus и др.).Часто ASI-Master оформляется в виде отдельной платы ПРК или компьютера.Существенно, что ASI-сеть обеспечивает как опрос ДЧ и выдачу команд на ИМ, так и питание всехсетевых устройств (должны использоваться только специальные блоки питания).Каждый узел ASI-сети должен иметь специальный интерфейсный модуль с поддержкой ASIпротокола. Упрощенно ASI-сеть может выглядеть, как на рис.11, 12, а в табл.5 приведены ее некоторыетехнические данные.Для кодирования данных используется код Манчестер, что снижает влияние на ASI-кабель внешнихвозмущений.
Адрес каждого устройства в сети записывается в его постоянной памяти.Компоненты ASI-сети: ведущее устройство; ведомые устройства, которые, в зависимости от конструкции, разделяются на модули AS-интерфейса для подключения ДЧ и ИМ и ДЧ/ИМ со встроенным ASинтерфейсом; сетевой кабель; повторители и расширители; блоки питания; устройство для установки сетевых адресов всех ведомых устройств; программное обеспечение.Profibus, Interbus и др.Контроллер,промышленныйкомпьютерASI-MasterASI-busSS…SRS…Рис. 11. Пример комбинированной ЛПС (ASI-сети):S – узлы ASI-сети; R – повторитель (100 м)SПринцип работы системы заключается в следующем: к специальному устройству (ПРК) подключаютсяДЧ, ИМ, преобразователи.
ПРК проверяет их состояние, и, согласно заложенному в него алгоритму, выдаеткоманды на включение/отключение (в частности, на ИМ). ПРК постоянно осуществляет диагностику работы исостояния сетевых устройств. К одному ПРК подключаются до 31 устройства (для AS-I 2.0 – до 62). Питаниеустройств осуществляется через ПРК, линия связи между ПРК и устройствами 2-х проводная (т.е. информацияпередается по проводам питания).На рис.13, 14 приведены функциональная схема и некоторые топологии ASI-сети. Принцип работы системы: к специальному устройству (ПРК) подключаются ДЧ, ИМ, преобразователи. ПРК проверяет их состояние, и, согласно заложенному в него алгоритму, выдает команды на включение/отключение (в частности, наИМ).ПРК постоянно осуществляет диагностику работы и состояния сетевых устройств.
К одному ПРК подключаются до 31 устройства (для AS-I 2.0 – до 62). Питание устройств осуществляется через ПРК, линия связимежду ПРК и устройствами 2-х проводная (т.е. информация передается по проводам питания). Для подключения предусмотрен специальный биполярный кабель.ПРК может работать автономно или в составе системы более высокого уровня, передавать информацию, принимать управляющие сигналы. В ASI-сети используется метод доступа к ведомым устройствам,основанный на их циклическом опросе (polling).13ASI-MasterASIИсточник питанияДЧ / ИМASIМультиплексорДЧ / ИМ…..ASIДЧ / ИМДЧ / ИМРис. 12.
Пример структуры ASI-сети: ДЧ – датчик; ИМ – исполнительный механизмТаблица 5. Технические данные ASI-сетиШина, дерево, звезда, кольцоТопологияДо 62Число ведомых устройствДо 4 ДЧ и 3 ИМ на одно ведомое устройство; до 248 ДЧ и 186 ИМ – на одно ведущееЧисло подключаемых ДЧ и ИМДлина линии связиБез повторителей – до 100 м; с повторителями – до 300 мЧерез шину AS-интерфейса– 2,8 А (ном.); 8 А (макс.) при 29,5-31,6 ВЭлектропитаниеВремя цикла обновления данных При 31 ведомом устройстве – не более 5 мс; при 62 ведомых устройствах – не более 10 мс.Достаточная избыточность кода и знание фиксированных длин кадров позволяют распознавать:ошибки стартового или конечного бита, бита паритета, кода Манчестера, выход за пределы времени передачи(time-out) и задержки времени паузы; нарушение длины кадров.ASI имеет шлюзы в другие ЛПС: ProfiBus, InterBus-S и др. (рис.
13).КомпьютерЛПС ProfiBusПРКИП24 ВШлюзУровень управленияУровень объекта/процессаASI-мастер…..Датчики / исполнительные механизмы…..…..1234567891031Рис. 13. Схема ASI-сети:ПРК – программируемый контроллер;ИП - источник питанияПод общей длиной кабеля понимается сумма длин всех ветвей сегмента сети, обслуживаемого однимведущим устройством.
Специальный расширитель позволяет удлинить кабель или разделить ветвь на группы.Если требуется большая длина кабеля, то можно использовать до двух повторителей, что обеспечит надежноесоединение при суммарной протяжённости линий связи до 300 м. При этом необходимо учитывать, что каждый сегмент требует отдельного источника электропитания.Достаточная избыточность кода и знание фиксированных длин кадров позволяют распознавать:ошибки стартового или конечного бита, бита паритета, кода Манчестера, выход за пределы времени передачи(time-out) и задержки времени паузы; нарушение длины кадров.Отличительные черты ASI-сети:1) применима как для обмена данными, так и для подачи напряжения питания на ДЧ/ИМ;2) метод прокалывания изоляции упрощает монтаж кабеля и повышает его гибкость;3) циклический обмен данными ведущего устройства с 31 узлом сети – 5 мс;4) ведомыми устройствами могут быть ДЧ/ИМ со встроенным AS-интерфейсом, либо ASI-модули, ккоторым можно подключить до 4 обычных ДЧ/ИМ;5) при использовании стандартных ASI-модулей можно использовать до 124 ДЧ/ИМ; и др.ASI-Master может быть организован на широком спектре контроллеров, через которые организуютсяшлюзы в ЛПС более высокого уровня.
Часто ASI-Master оформляется в виде отдельной платы контроллераили компьютера. Максимальное число узлов к одному Master-узлу - 31.14“Звезда”“Дерево”ИПASI-мастерASI-мастерИПВедомые устройства (Slave): Датчики, исполнительные механизмы“Шина”ASI-мастерИПРис. 14. Топологии ASI-сети (ИП - источник питания)В качестве среды передачи используется пара обычных проводников.
Скорость передачи ограниченадо 167 Кбод. Сегодня появился специальный ASI-кабель, в котором оба проводника упакованы в специальнуюмягкую резиновую оболочку, которая делает этот кабель гибким и устойчивым к многократным изгибам. Этоткабель используется для подсоединения датчиков, устанавливаемых на подвижных частях механизмов.ЛПС HART (Highway Addressable Remote Transducer – адресуемый дистанционный магистральныйпреобразователь) - это открытый стандарт для организации цифровой передачи, основанной на технологии 420 мА.
Это сеть для аналоговых датчиков и их настройки.Схема взаимодействия между узлами сети - по принципу Master/Slave, то есть ведомый узел (Slave)может активизировать СПД только по запросу Master’а.В HART-сети может присутствовать до 2 Master-узлов (обычно один). Второй Master, как правило,освобожден от поддержания циклов передачи и занят под связь с какой-либо системой контроля/отображенияданных. Основа HART протокола - принцип частотной модуляции. Частотно модулированный сигнал (ЧМсигнал) накладывается на токовую петлю 4-20 мА (рис. 15,16).Основные функции HART-сети:1) передача одновременно аналогового и цифрового сигнала по одной ВП, при этом сохраняется полная совместимость и надежность существующих аналоговых линий 4-20 мА;2) дистанционное осуществление диагностики и настройки приборов (ДЧ расположены в труднодоступных местах, на больших расстояниях, а также в условиях вредных или опасных производств);3) возможность подключения к одной линии нескольких ДЧ;4) оперативная информация о состоянии прибора; непрерывная самодиагностика обеспечивает высокую надежность оборудования;5) доступ к параметрам прибора; пользователь имеет возможность прочитать любые параметры датчика: значения переменных, единицы и диапазон измерения, индивидуальные параметры прибора.Сигнал+ 0,5 мА20 мАЗП - запрос ведущего;0- 0,5 мА1200Гц2200Гц10ЗПЗПОТОТ - ответ ведомогоHART-сигналЗПОТЗПОТЗПОТОТАналоговый сигнал4 мАВремя00,1[сек]0,2Рис.
15. Временная диаграмма, отражающая наложение ЧМ-сигнала на аналоговый сигнал151200 Гц«1»300 ГцЧастотная характеристикателефонного канала2200 Гц«0»3000 ГцРис. 16. Стандарт передачи информации по модему Bell 202Стандартная топология организована по принципу "точка-точка" или "звезда".Для передачи данных используются 2 режима:1) по схеме "запрос-ответ", т.е. асинхронный обмен данными (один цикл укладывается в 500 мс);2) синхронный - пассивные узлы непрерывно передают свои данные на Master-узел.
За одну посылкуодин узел может передать другому до 4 технологических переменных, а каждое HART-устройство можетиметь до 256 переменных, описывающих его состояние. Контроль корректности передаваемых данных основан на получении подтверждения.Возможно построение топологии типа "шина" (до 15 узлов) - несколько узлов на одну ВП.При этом информационный сигнал Bell202 использует основные сигналы этих линий связи как"транспорт", т.е. передатчик добавляет FSK-модулированный сигнал к основному сигналу линии связи, априемник отфильтровывает эти данные в месте приема.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
