Способы передачи цифровой информации

Передача цифровой информации производится по различным сетям: Internet, Ethernet, Profibus-DP, DeviceNet, Interbus, и др. Каж­дая из сетей имеет свои особенности, назначение и реализуется на определенном типе кабелей. Увеличение их длины ведет к сниже­нию амплитуды сигнала и скорости передачи информации. Для под­ключения к сети устройства должны иметь платы с соответствую­щим цифровым стандартом. Для каждого типа интерфейса и вида кабеля определяется число подключаемых устройств, длина кабеля и снижение скорости передачи. Для увеличения числа подключае­мых устройств и длины линии используются повторители. Особен­ность передачи информации в промышленных системах управления состоит втом, что полевые устройства: первичные средства измере­ния и управления работают в реальном масштабе времени. В связи с этим применение высокоскоростных шин на полевом уровне тре­бует дополнительных затрат на согласующие элементы.

HART-протокол как способ передачи цифровой информации раз­работан фирмой Rosemount и занимает промежуточное положение между токовым и чисто цифровым сигналами. В нем осуществля­ется цифровое усовершенствование токовой петли 4...20 мА за счет использования частотной модуляции токового выходного сигнала измерительных преобразователей. На сигнал 4...20 мА накладыва­ются импульсы переменного тока, причем один период с частотой 1200 Гц соответствует логической единице, а 2200 Гц — логическому нулю (рис. 8.10). Среднее значение наложенных синусоид равно нулю и не влияет на токовый сигнал. Скорость передачи данных невысока и составляет 1, 2 кбит/с (1, 2 бод), время обновления данных 2—3 раза в секунду, сопротивление нагрузки 230...1100 Ом, к одной цепи может подключаться до 15 устройств.

Интерфейс RS-232 является наиболее простым среди RS-интер-фейсов. В нем источник и приемник сигналов имеют заземленную точку. Информация передается в виде двухполярных сигналов, еди­нице соответствует -3...-15 В, а нулю от 3...15 В. Недостаток этого способа передачи сигнала — низкая помехозащищенность, что при­водит к ограничению длины линии связи до 15 м. Скорость пере­дачи составляет несколько десятков кбод, линия связи соединяет источник сигнала с одним приемником.

Интерфейс RS-485, получивший широкое распространение, ори­ентирован на симметричные дифференциальные линии связи, что обеспечивает возможность использования линий длиной до 1200 м, при скорости передачи в зависимости от длины линии от 100 до 10⁴ кбод, импульсы сигнала составляют ±1, 5 В. Для увеличения длины

3. Перечислите общие элементы, присутствующие в рассмотренных цифровых приборах?

4. Какие интерфейсы используются в рассмотренных приборах?

5. В каких устройствах присутствуют дешифраторы и каково их назначение?

6. От чего зависит разрешающая способность ЦАП?

7. Сколько импульсов может сосчитать двоичный двенадцатиразрядный счет­чик?

8. Каков принцип действия ЦАП двойного интегрирования?

9. Как связана разрядность ЦАП с погрешностью квантования?

Рис. 8.10. Передача цифровой информации по HART протоколу

линии и числа подключаемых устройств используются специальные повторители. В качестве линий связи применяется витая экраниро­ванная пара с подключением на каждый сегмент без повторителя 32 устройств. Возможно использование оптического кабеля.

В системах с территориально-распределенными средствами изме­рения для передачи информации используются радиоканалы. Радио­модемы, работающие на частотах 1000...2500 МГц, позволяют пере­дать информацию на расстояние до 5 км.

Распространение микропроцессорных (интеллектуальных) пер­вичных средств измерения и исполнительных механизмов с их ши­рокими функциональными возможностями привело к созданию от­крытых распределенных систем управления, включающих высоко­скоростную полевую шину (Fildbus), объединяющую устройства нижнего уровня. Такое техническое решение позволяет сократить длину линий связи, повысить скорость обмена данными. Представи­телем такой системы является PROFIBUS (Германия). Основой пе­редающей среды в ней служит RS-485.

Контрольные вопросы

1. Каковы положительные стороны передачи цифровой информации?

2. С возникновением каких погрешностей связано преобразование аналоговой информации в цифровой код?