Архитектура промышленной сети BitBus
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
На физическом уровне реализации BITBUS соответствуют спецификациям RS-485. RS-485 получил за последние годы наиболее широкое распространение в локальных сетях нижнего уровня, подтверждая правильность выбора разработчиков BITBUS. Физической средой в сети обычно является экранированная витая пара. В качестве альтернативной среды иногда применяют оптоволокно.
Сеть BITBUS может иметь различную топологию - линейную, древовидную или звездообразную, что позволяет легко приспосабливать конфигурацию сети к существующим производственным помещениям и расположению оборудования. Конфигурация сети может наращиваться и видоизменяться в процессе ее эксплуатации. В зависимости от используемой скорости передачи длина одного сегмента может быть 300 м или 1200 м. Для увеличения расстояния используются ретрансляторы (3), максимальное расстояние при этом достигает 13,2 км. Управление ретрансляторами предусмотрено в интерфейсе. Для этого используется вторая витая пара.
В данном дипломном проекте расстояние между контроллером и компьютером не будет превышать 300м, что в полнее достаточно при проведении ГТИ и ГК.
Сеть объединяет разнообразные устройства ввода-вывода - от интеллектуальных УСО (4) до программируемых контроллеров (5, 6). Контроллеры, которые не имеют штатного выхода в интерфейс BITBUS (8), подключаются через шлюзы (7).На "более низком" уровне иерархии, чем сеть BITBUS, применяются удаленные интеллектуальные датчики (9), подключаемые по последовательным каналам RS-232 или RS-485.
Основные технические данные сети BITBUS приведены в таблице 4.1.:
Таблица 4.1. Характеристики сети BitBus.
Топологиялинейная или древовиднаяДлина сетиот 300 м до 13,2 кмФизическая среда передачи данныхвитая параАльтернативная СредаоптоволокноОсновной тип разъемаD-SUB 9Скорость передачи375 Кбит/с или 62,5 Кбит/сХарактерное время ответа1 мсКанальный уровень протоколаSDLCМаксимальное количество узлов2504.2.1 Система сбора данных
Система сбора данных ССД предназначена для опроса и предварительной обработки сигналов с первичных датчиков технологических параметров и передачи данных в форме кода импульсного сигнала на регистрирующий комплекс.
Представляет собой подключенное к каналу связи BitBus устройство, выполнено на базе сигнального процессора ADSP-218x фирмы Analog Devis, связной контроллер TCM32F или TU2000 фирмы Tecon и устройство согласования датчиков. В ССД предусмотрена установка контроллера (вторичного) канала связи RS-485/UART. Через этот канал связи ССД может передавать информацию на показывающие приборы, к этому каналу связи можно так же подключать датчики, имеющие цифровой интерфейс (всего до 255 устройств).
ССД размещается в стальном пылезащищенном крейте и устанавливается на буровой, поблизости от датчиков.
Интерфейс обмена данными с компьютеромRS-485Максимальное рабочее напряжение, В25Входное сопротивление, кОм100Габаритные размеры, мм570х510х120Масса, кг10Рабочий диапазон температуры, С-50 тАж +60Таблица 4.2. Технические характеристики ССД.
4.2.2 Асинхронный Адаптер Шины BITBUS (Master/Slave)
Модуль TPG/BB_ISA (Micro TCX) предназначен для использования в распределенных системах в качестве ведущего или ведомого устройства по промышленной шине BitBus.
Конструктивно модуль может использоваться как в PC совместимых компьютерах, так и в стандарте MicroPC, в зависимости от сборки.
Модуль TPG/BB_ISA выполнен на основе микропроцессора DS80C320 семейства MCS-51, имеет гальваническую развязку от локальной сети и возможность аппаратного сброса посредством команды от PC. На плате предусмотрено подключение терминирующих резисторов (120 Ом) с помощью перемычек. Для работы адаптер TPG/BB_ISA использует 8 последовательных адресов в пространстве ввода/вывода.
Базовый адрес задается с помощью трех перемычек на плате. Обмен данными между модулем и PC осуществляется по опросу готовности адаптера или по прерыванию.
Поддержка протокола BitBus обеспечивается встроенным программным обеспечением, которое можно обновлять с помощью стандартных средств как удалённо, по шине, так и через порты ввода/вывода. Это позволяет производить быстрое обновление ПО во всех устройствах сети без выключения и демонтажа контроллеров.Модуль может осуществлять обмен данными по шине со скоростью 375 Кбит/с, 187,5Кбит/с или 62,5Кбит/с.
Выбор скорости приема/передачи определяется перемычками на плате.
Кроме коммуникационных функций контроллер может исполнять пользовательские задачи (например, сбор данных). Пользовательские задачи загружаются одним исполнительным модулем с операционной системой OS51 и коммуникационным ПО в Flash-память адаптера.
Функциональность адаптера определяется встроенным ПО и прошивкой вентильной матрицы Altera, поэтому имеются широкие возможности модификации модуля для конкретной задачи, добавления/изменения функциональности, увеличения скорости передачи и так далее. Таким образом, можно использовать адаптер для управления устройствами сбора данных без использования дополнительных контроллеров и процессорных плат.
Таблица 4.3. Характеристики адаптерf шины BitBus
ВходнойИнтерфейсISAРазъемISA (8-битный)Адреса портов200h,208h,2A0h,300h,308h,310h,318h,3A0hНомера прерыванияIRQ3, IRQ4, IRQ5, IRQ7Гальваническая развязка по питаниюВыходной последова-
тельныйКонтроллер ввода-
выводаSDLC (реализован прошивкой FPGA)ПриемопередатчикRS-485 (ADM1485)РазъемDB-9Тип кабеляFTP ANSI/ETA/TIA 568A CAT5Соответствие между скоростью передачи
данных и гарантированной
протяженностью канала62,5 Кбит/с1200 м187,5 Кбит/с300 м375 Кбит/с60 мСпособ кодирован