Системы автоматизации и управления технологическими процессами
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
°зличающимися стандартами протоколов была предложена Описательная модель взаимосвязи открытых систем (OSI-модель, ISO/OSI Model). Модель ISO/OSI распределяет сетевые функции по семи уровням (Таблица № 3.1).
На физическом уровне определяются физические характеристики канала связи и параметры сигналов, например, вид кодировки, частота передачи, длина и тип линии, тип штекерного разъема и т.д. Наиболее широко распространенный Fieldbus стандарт первого уровня - это интерфейс RS-485.
Канальный уровень определяет правила совместного использования физического уровня узлами сети. Сетевой уровень отвечает за адресацию и доставку пакета по оптимальному маршруту. Транспортный уровень разбирается с содержимым пакетов, производит деление и сборку пакетов.
Таблица 3.1 - Уровни модели OSI
7Прикладной уровень (Application Layer)6Уровень представления (Presentation Layer)5Сеансовый уровень (Session Layer)4Транспортный уровень (Transport Layer)3Сетевой уровень (Network Layer)2Канальный уровень (Data Link Layer)1Физический уровень (Physical Layer)Сеансовый уровень координирует взаимодействие между узлами сети. Уровень представления занимается при необходимости преобразованием форматов данных. Прикладной уровень обеспечивает непосредственную поддержку прикладных процессов и программ конечного пользователя и управление взаимодействием этих программ с различными объектами сети передачи данных.
Все, что находится выше 7-го уровня модели, это задачи, решаемые в прикладных программах. На практике большинство промышленных сетей (Fieldbus) ограничивается только тремя уровнями, а именно физическим, канальным и прикладным. Наиболее продвинутые сети решают основную часть задач аппаратно, оставляя программную прослойку только на седьмом уровне. Дешевые сети (например, ModBus) зачастую используют на физическом уровне RS-232 или RS-485, а все остальные задачи, начиная с канального уровня, решают программным путем. Как исключение существуют протоколы промышленных сетей, реализующие все семь уровней OSI-модели, например LonWorks. Большое разнообразие открытых промышленных сетей, интерфейсов и протоколов связано с многообразием требований автоматизируемых технологических процессов. Эти требования не могут быть удовлетворены универсальным и экономически оптимальным решением. Сейчас уже очевидно, что ни одна из существующих сетей не станет единственной, похоронив все остальные. Когда обсуждается вопрос о выборе типа промышленной сети, необходимо уточнять, для какого именно уровня автоматизации этот выбор осуществляется. В зависимости от места сети в иерархии промышленного предприятия требования к ее функциональным характеристикам будут различны.
На каждом уровне технологического процесса производится обработка специфических наборов данных. При выборе конфигурации сосредоточенных и распределенных САУ ТП необходимо учитывать скорость передачи данных, протоколы передачи, физические интерфейсы. Гарантия совместной работы отдельных частей системы возможна лишь при использовании соответствующих стандартов связи между этими частями. Объединение в единую цифровую сеть нескольких устройств образует уникальные системы, как правило, поддерживаемые одним производителем, являющиеся закрытыми системами САУ ТП.
Иерархия АСУ промышленных предприятий обычно представляется в виде четырех этажной пирамиды:
Рисунок 3.1 - Иерархия современной распределённой системы автоматизации
3.2 Локальные сети
В технике коммуникации и обработки данных уже несколько лет с успехом используются „локальные сети" (LAN - Local Area Networks) и серийные шины для передачи информации (Рисунок 3.2). Локальные сети берут свое начало с развитием XEROX Corporation в середине 70х годов в США. Они заполнили пробел между зачастую длительной по времени дистанционной передачей данных по телефонному кабелю с одной стороны и быстрой компьютерной связью в "системных шинах", в основном имеющих протяженность лишь несколько метров, с другой стороны.
Сегодня установки автоматизации сообщаются друг с другом уже во многом по локальным сетям. Техника автоматизации предъявляет различные, иногда конкретные требования к локальной сети. Такие требования могут касаться скорости передачи данных, количества подключаемых компонентов автоматизации, а также расширения сети или ее стоимости.
Рисунок 3.2 - Локальные сеть (LAN - Local Area Networks) и серийные шины для передачи информации
Каждая из применяемых сегодня сетей отвечает некоторым требованиям в наибольшей степени, другим в меньшей степени. Поэтому локальные сети в принципе разделяются по трем критериям:
по форме сети (топологии),
по используемой среде передачи и
по способу доступа.
Хорошее определение локальным сетям (LAN) дает European Computer Manufacturer Association (ECMA):
LAN - это система передачи данных, предоставляющая возможность нескольким независимым устройствам сообщаться друг с другом.
LAN отличается от других информационных сетей тем, что коммуникация ограничивается географической областью в зоне охвата сети.
LAN использует среду передачи данных со скоростью от средней до высокой, а также с очень низкой частотой ошибок.
Локальные сети обозначаются в научной литературе также часто как шины или шинные системы. Шина - это общая информационная линия, к которой подключены все партнеры коммуникации, т.е. определенный способ транспортировки данных.
В зависимости от случая применения шины могут быть реализованы физически по-?/p>