10. Локальные промышленные сети и интерфейсы (1245068), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Т.к. сигнал Bell202 маломощный, то он не вносит существенных изменений в основной сигнал линии связи. Например, можно передавать информационный сигнал с помощью модема Bell202 по электросети 220В. При этом данный сигнал не будет мешать работе потребителей энергии, а они смогут принимать информацию через другой модем Bell202, подключенный к этойэлектросети.Существует 2 режима работы ДЧ, поддерживающих HART протокол:- режим передачи цифровой информации одновременно с аналоговым сигналом; при этом можно удаленно (до 3000 м) осуществлять настройку и конфигурирование ДЧ и оператору нет необходимости обходитьвсе ДЧ - их можно настроить со своего рабочего места;- в многоточечном режиме датчик передает и получает информацию только в цифровом виде; информация о переменных процесса считывается по HART-протоколу.К одной паре проводов может быть подключено до 15 ДЧ.
Их количество определяется длиной и качеством линии, а также мощностью блока питания датчиков. Все ДЧ в многоточечном режиме имеют свой уникальный адрес от 1 до 15.Передача данных на основе HART-протокола обеспечивает дистанционное получение данных и мониторинг. При обычном подходе сбор, обработку и передачу данных к централизованным средствам осуществляет SCADA-система. Однако многие вновь разрабатываемые устройства включают встроенный МП, которыйуправляет процессом измерений, выполняет первичную обработку информации, согласование сигналов и др.Основное назначение HART-протокола - организация обмена данными на скорости 1200 бит/сек между системой управления и интеллектуальными ДЧ.
Он позволяет по двум проводам осуществлять питаниеДЧ, приём с него сигнала о параметре и производить настройку ДЧ с помощью HART-модема.Для передачи логической «1» HART использует один полный период (Т) частоты 1200 Гц (Т 0,8333мс), а для передачи логического "0" - два неполных периода 2200 Гц (Т 0,4545 мс).Стандартная топология - "звезда", но возможна и шинная организация, когда до 15 узлов подключенына одну витую пару.Для передачи данных по сети используются два режима:1) асинхронный: по схеме "Master-запрос/Slave-ответ" (один цикл укладывается в 500 мс);2) синхронный: пассивные узлы непрерывно передают свои данные Master-узлу (время обновления данных вMaster-узле за 250-300 мс).Приборы с HART-интерфейсом могут подключаться следующими способами:1) через удаленное УСО SIMATIC ET200M с модулями HART;2) через HART-модем, с помощью которого устанавливается соединение «точка-точка» между компьютером иHART-устройством;3) через HART-мультиплексоры.Одним из средств для подключения нескольких ведомых устройств в единую систему является мультиплексор, обеспечивающий доступ к ним через интерфейс RS-485, RS-232 и Ethernet.16В соответствии с HART-протоколом цифровой сигнал малой амплитуды (0.5 мA) накладывается нааналоговый сигнал 4-20 мA (рис.
15). В соответствии со стандартом (Bell 202) цифровой сигнал преобразуетсяв две частоты - 1200 Гц и 2200 Гц, представляющие биты 1 и 0 (рис. 16).Поскольку такой ЧМ-сигнал имеет нулевое среднее значение и фаза сигнала непрерывна, то на аналоговый сигнал 4-20 мA он не оказывается никакого влияния.Структура HART-протокола - он реализует только уровни 1, 2 и 7 модели OSI(табл. 6).Таблица 6.УровеньСетевая модель OSI и HART-протоколФункция7. Прикладной6. Представления5. Сеансовый4. Транспортный3.
Сетевой2. КанальныйПредставление форматированных данныхПреобразование данныхОсуществляет диалогУвеличивает надежность транспортного соединенияУстанавливает сетевые соединенияУстанавливает информационное взаимодействие1. ФизическийСоединение оборудованияHARTHART-командыПравила HART-протоколаBell 202Уровень 1. Канал связи работает по принципу частотной манипуляции с параметрами: скорость передачи данных - 1200 бит/с; частота для логического "0", 2200 Гц; частота для "1" - 1200 Гц.
Большинствоканалов связи подходит для этого вида цифровой передачи данных.Уровень 2 . Т.к. HART-протокол реализован в соответствии с принципом «ведущий-ведомый», т.е. ведомое устройство передает информацию только по запросу ведущего устройства. Ведущее устройство передает конкретному ведомому устройству команду и возвращает ответ.
Информация передается группами байт,разделённых на кадры. Разделение цифровой информации на кадры является спецификой HART-протокола.Структура информационного байта имеет стандартный формат:1 стартовый бит; 8 бит данных; 1бит контроля по нечетности; 1 стоповый бит.Контроль корректности передаваемых данных основан на получении подтверждения. В многоточечном режиме в сообщении содержится информация о том, кто его передает и кто получает.Уровень 7 - интерпретирует набор команд.
Ведущее устройство посылает сообщения с запросами значений реальных данных и любых других параметров, имеющихся в устройстве. Ведомое интерпретирует этикоманды в соответствии с HART-протоколом. Ответное сообщение передаёт ведущему устройству информацию о статусе и значениях параметров ведомого устройства.HART-протокол является промежуточным звеном при переходе от аналоговых устройств 4-20 мA кполностью цифровой технологии промышленных сетей (ЛПС-технологии).Основные преимущества HART-протокола:1) по одной линии передается одновременно аналоговая и цифровая информация, или питание и цифроваяинформация;2) по цифровому каналу осуществляется двунаправленная передача;3) осуществляется взаимодействие ведомых устройств (ДЧ, ИМ и др.) друг с другом;4) гибкий формат сообщений позволяет адаптировать сеть к устройствам различного типа; и др.В России датчики с HART-интерфейсом выпускает компания Метран.Резюме по ЛПС: Можно отметить, что технологии ЛПС - это универсальные инструменты для построения интегрированных комплексов.
Важным критерием выбора (ЛПС и ПТК) должно быть соответствиепринципам открытых систем - стандартизация и доступность.В табл. 7 приведены сравнительные характеристики некоторых ЛПС.17Таблица 7. Сравнительные характеристики промышленных сетейПротокол, СтандартСПДЧисло узловСкорость, Мбит/сДлина линий, кмТопология сетиДоступ к сетиProfibus FMS/DP/PAВП, ВОКДо 1260,5-1,5 (FMS);1,5-12 (DP); 31 (PA)1,2; 4,8 с повторителями;до 22 (ВОК)Звезда, шина,кольцоMASTERSLAVEBitbus,ВП, РК,ВОК28 (синхр.
режим);до 250 (асинхр. режим)0,5-2,4 (синхр. режим);0,064-0,375 (асинхр. реж.)0,03 (синхр режим);до 1,2 (асинхр. реж.)ШинаMASTERSLAVEВП, КК, ВОК102310, 100 (Fast Ethernet)1,5 (КК); до 5 (ВОК)Шина, звездаМДКН/ОКASI,Двухжильный кабельДо 32До 167 кбит/сДо 1Шина, звезда,дерево, кольцоMASTERSLAVEHART,Пара проводников,Выдел. телеф. кабельДо 151,2 кбит/сДо 3Точка-точка,шина, звездаMASTERSLAVEВП, КК, ВОК, РКДо 1270,00488-1,25До 2ПроизвольнаяМДКН/ОКCanbus,ВПДо 300, 05-1До 1 (20 Кбод); до 40 м (1 Мбод)ШинаМДКН/ОКModbus,Неспецифицирована1 ведущий;до 247 ведомых0,6-19,2 КбодЗвезда,шинаMASTERSLAVEEthernetLonWorks,15 м (RS232C),1,2 км (RS422); 1 км (ток. петля)ВП – витая пара; КК – коаксиальный кабель; ВОК – волоконно-оптический кабель; РК – радиоканал1819.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
