Области и особенности применения ЦПС в АСУ ТП

12 3

Когда речь идет о построении систем с использованием устройств различных производителей, то неизбежно встают вопросы их совместимости. Уникальные системы, то есть системы, работающие по уникальным протоколам связи, производимые и поддерживаемые одной компанией, получили название закрытых систем. В тех случаях, где коммуникационные системы гомогенны (однородны), т.е. построены из устройств одного производителя, там аппаратно-программные проблемы, как правило, решены. Успешно интегрировать в единую систему изделия от различных производителей, позволяет использование принципов открытых систем, что предполагает стандартизация и доступность.

Сеть считается открытой, если она удовлетворяет следующим критериям:

· наличием полных опубликованных спецификаций с возможностью их приобретения за разумные деньги;

· наличием критического минимума доступных компонентов (интерфейсные кристаллы и готовые изделия) от ряда независимых поставщиков;

· организацией хорошо определенного процесса ратификации возможных дополнений к стандартам и спецификациям.

Более коротко это можно сформулировать так: каждый желающий имеет возможность использовать то, что уже наработано, или выполнять собственные разработки, в том числе и такие, которые могут использоваться другими. Если некоторая fieldbus - технология относится к открытым системам, то она должна обладать следующим рядом принципиальных качеств:

· включаемостью (interconnectivity), то есть возможностью свободного физического включения в общую сеть устройств от различных производителей;

· взаимодействием (interoperability), то есть возможностью построения работоспособной сети на основе включения компонентов от различных поставщиков;

· взаимозаменяемостью (inter-changeability) - возможностью замены компонентов аналогичными устройствами от других производителей.

Очевидно, что конечной целью создания открытой промышленной сети является достижение именно взаимозаменяемости отдельных ее компонентов. Это возможно, если спецификации протоколов полные и существует отлаженная система тестирования и сертификации новых изделий.

Подчеркнем две особенности современных цифровых промышленных сетей (ЦПС) - распределенный характер «интеллекта» и цифровой способ обмена данными между узлами сети. Узлы ЦПС располагаются максимально приближенно к оконечным устройствам, благодаря чему длина аналоговых линий сокращается до минимума. Каждый узел ЦПС является «интеллектуальным» устройством и выполняет несколько функций:

• приём команд и данных от других узлов ЦПС;

• съём данных с подключённых датчиков;

• оцифровка полученных данных;

• отработка технологического алгоритма

• выдача управляющих воздействий на подключенные исполнительные механизмы по команде другого узла или согласно технологическому алгоритму,

• передача накопленной информации на другие узлы ЦПС.

Преимущества ЦПС по сравнению с централизованными системами можно подразделить на две категории:

- переход на цифровую передачу данных означает возможность замены километров дорогих кабелей несколькими сотнями метров дешевой витой пары;

- экономический эффект от сокращения расходов на тонны меди и вспомогательное оборудование (кабельные каналы, клеммы, шкафы) хорошо просчитывается и очевиден.

ЦПС обеспечивают дополнительные преимущества по таким показателям, как надёжность, гибкость и эффективность, что является прямым следствием их децентрализованной структуры. Кроме того, следует также отметить информационные возможности цифрового канала передачи данных. Если ранее по одной паре проводов можно было получить только одно-единственное текущее значение измеряемой величины или, напротив, передать исполнительному механизму одну команду, то теперь количество передаваемых данных зависит только от «интеллектуальных» возможностей оконечных устройств. Что особенно важно, информационный канал становится двунаправленным. Наиболее важным практическим следствием этого обстоятельства является возможность осуществления удаленной параметризации и калибровки оконечных устройств.

2. Определение понятия "промышленная сеть"

Коммуникационная технология построения единой информационной сети, объединяющей интеллектуальные контроллеры, датчики и исполнительные механизмы, определяется одним терминомfieldbus(полевая шина), т.е. это вид сети, функционирующей на нижнем уровне системы автоматизации непосредственно рядом с технологическим процессом. Корнем термина fieldbus является слово field - область, сфера, место приложения.

Промышленные сети (fieldbuses) применяются на уровне устройств, обслуживающих реальный процесс производства и переработки материалов. Выход в системы представления (визуализации) данных, коммерческие и административные системы организуется, как правило, через стандартные офисные сети типа Ethernet через протокол TCP/IP -Transmission Control Protocol/Internet Protocol (Протокол управления передачей/Межсетевой протокол).

Каждое field- устройство обладает самостоятельным вычислительным ресурсом, позволяющим относить его к разряду интеллектуальных (smart fieldbus

device) устройств. Доступ к нему возможен не только со стороны инженерной станции, но и стороны аналогичных ему устройств. Поэтому технология fieldbus - это нечто большее, чем просто замена4… 20 мА-технологии.

Fieldbus - это, во-первых, некий физический способ объединения устройств (например, RS485) и, во-вторых, программно-логический протокол их взаимодействия.СетьFieldbusпредставляет собой информационно- вычислительную сеть для промышленного применения. Логически эта сеть очень похожа на локальные сети (Local Area Network - LAN), применяемые в офисных приложениях. Fieldbus - это не какой-то определенный протокол передачи данных и не тип сетевой архитектуры. Этот термин не принадлежит ни одной отдельно взятой компании и обозначает скорее сферу применения, чем какую-либо конкретную сетевую технологию.

Промышленная сеть - это набор стандартных протоколов обмена данными, позволяющих связать воедино оборудование различных производителей, а также обеспечить взаимодействие нижнего и верхнего уровней АСУ.

Промышленные сети должны отвечать специфическому набору требований:

- жесткая детерминированность (предсказуемость) поведения; обеспечение функций реального времени;

- работа на длинных линиях с использованием - недорогих физических сред (например, витая пара);

- повышенная надежность физического и канального уровней передачи данных для работы в промышленной среде (например, при больших электромагнитных помехах);

- наличие специальных высоконадежных механических соединительных компонентов.

Ключевые требования здесь - детерминированность поведения, предполагающая, что все возможные события в сети могут быть заранее четко определены, и повышенная надежность передачи данных.

К наиболее известным и применяемым в мире открытым промышленным сетям относятся: CAN, LON, PROFIBUS, Interbus - S, World FIP, Foundation Fieldbus (FF), Device NET, SDS, ASI, HART, Control Net и to` несколько десятков

протоколов - это сегодняшняя ситуация на рынке промышленных сетей. Каждая из них имеет свои особенности и области применения.

12 3

Дата добавления: 2016-08-23; просмотров: 1369;