Сеть DeviceNet

Является универсальной шиной для заводских сетей нижнего и среднего уровней автоматизации (1994г).

Используется разъемы: быстро разборный 18мм минимальными разъемы и 12мм микроразъемы с гнездами и штырьками в герметичном исполнении. Максимальное число узлов –64. Длина соединений до 500м. Скорость передачи информации до 500кбит/с. Размер сообщений 8 байт на один узел. Методы обмена сообщениями: производитель–потребитель.

Достоинство: широкое распространение; высокая надежность, дешевизна, наличие питающего напряжения по сетевому кабелю.

Недостатки: ограниченная пропускная способность и на длину соединения.

DeviceNet – шина общего назначения удовлетворяет до 80% стандартных требований внутри цехов и промышленных участков. Так как U_пит для устройств автоматики передается по сетевому кабелю общее число кабелей и сложность разводки – минимальная. Одно из больших достоинств является поддержка нескольких типов обмена сообщениями (опрос, стробирование, цикличный обмен, передача по изменению состояния, обмена между одноранговыми, передача конфигурирующих сведений и знаний параметров). Это позволяет обеспечивать наиболее оперативную передачу сообщений в сети и одновременное использование нескольких разных методов.

Сеть CАNopen (1993г)

Базируется на технологии CАN и электрическом стандарте RS-485.

Используется разъемы такие же что и у DeviceNet. Максимальное число узлов –64. Длина соединений до 500м. Скорость передачи информации до 500кбит/с. Размер сообщений 8 байт на один узел. Методы обмена сообщениями такие же как и у DeviceNet.

Достоинство: CАNopen в большей степени соответствует быстродействующим системам управление и контурам регулировании с обратной связью. Высокая надежность, рациональное использование пропускной способности шины, передача питающего напряжения по сетевому кабелю.

Недостатки: сложность и запущенность протокола, общие для всех сетей CAN недостатки: ограниченная пропускная способность, размер и длина соединения.

Область использования: в роботизированном производстве, медицинском оборудовании, погрузчиках и подъемных кранах. А также в бортовых системах судов, но основная область применения – децентрализированное управление промышленным оборудованием.

Сеть Interbus (1984г)

Топология сети строится на основе быстродействующих сдвиговых регистрах.

Максимальное число узлов – 256; разъемы 9-штырьковые типа D или 23мм. Использует витую пару, оптоволоконные линии, ИК связи. Длина соединения до 400м на сегмент (суммарная – до 12км), скорость передачи 500кбит/с (до 2Мбит/с), размер сообщения 512 байт на узел. Тип обмена сообщениями: сканирование устройств ввода–вывода. Типовая область применения: однокабельные соединения многовходовых датчиков, пневматических вентилей, приводов и операторных пультов. Может применяться вместе с подсетями AS-I.

Достоинства: простое конфигурирование систем адресаций, расширенные диалоговые способности. Низкие издержки, малое время отклика, передача питающего напряжения по сетевому кабелю.

Недостатки: ограниченная возможность по передаче больших объемов данных, сбой любого соединения приводит к отказу всей сети.

Сеть AS-I (1993г)

Максимальное число узлов: 1 – главный и 31 – подчиненный; разъемы, специально монтируемые с прорезанием изоляции для специального желтого кабеля. Длина соединения 100м, с ретрансляторами – до 300м, скорость передачи 167кбит/с, размер сообщения 8 бит (4 входных, 4 исходящих) для узла. Метод обмена сообщениями: стробирование. Типовая область применения: однокабельные соединения многовходовых датчиков, пневматических вентилей, приводов и операторных пультов.

Достоинства: простота, дешевизна, высокое быстродействие, передача питающего напряжения по сетевому кабелю. Объединяет устройства цифрового ввода–вывода.

Недостатки: плохо подходит для объединения аналогового ввода–вывода, ограниченные размеры сети.

Чаще шину AS-I используют для датчиков, концевых выключателей, вентилей и индикаторов в системах типа транспортных материалов и упаковочных линиях. Особенность шины – ее плоский желтый кабель. Питание для устройств вывода проходит по плоскому черному кабелю.

Сеть AS-I детерминированная. Значит знание времени отклика сети со 100% определено в самых неблагоприятных условиях. Для вычисления этого промежутка времени нужно число узлов сети, включая главное устройство умножить на 100мкс, таким образом, максимальная задержка реакции сети будет составлять 4, 7мс. У многих ПЛК длительность цикла опроса не менее 20мс.

Сеть ControlNet (1995г)

Промышленная шина для ответных систем верхнего уровня, основана на базе коаксиальных кабелей и специальных микросхем.

Максимальное число узлов – 99; разъемы сдвоенные радиочастотные. Длина соединения от 250м, с ретранслятором до 5000м, скорость передачи 5Мбит/с, размер сообщения до 510 байт. Метод обмена сообщениями: модель производитель–потребитель, с поддержкой нескольких главных устройств, одноранговый, сообщение с приоритетом и расписанием повторных передач, встроенное резервирование.

Достоинства: детерминированная, стабильная, рациональное использование пропускной способности, более дешевое по сравнению с Ethernet. Данные могут передаваться по любому транспортному межсетевому протоколу через Ethernet и USB.

Недостатки: дороговизна специальных микросхем.

Сеть ControlNet – объединенная промышленная шина верхнего уровня.

Требования детерминизма реализуются за счет модели производитель–потребитель и планировки приоритетов. В длинных сетях обеспечить резервирование трудно, поэтому в ControlNet парные соединения имеет каждый узел.

Сеть Foundation Fieldbus (1998)

Это открытый международный стандарт для ответных систем управления технологическим процессом и базовых условий эксплуатации.

Существует два вида Foundation Fieldbus: Н1 и HSE.

Пропускная способность HSE 100Мбит/с. Снабжается теми же протоколами и объектами поверх стека протоколов TCP/IP, что и Н1.

Н1 отличается внутренней безопасной шиной, но быстродействие–31, 25кбит/с.

Максимальное число узлов 240 на сегмент, может поддерживать до 65000 сегментов. Длина соединения до 1900м, размер сообщения – 128 байт. Метод обмена сообщениями: клиент – сервер, уведомление о событиях.

Достоинства: гибкий развитый протокол с широкими возможностями. Интерфейсный подход для разных уровней устройств автоматики и заводского оборудования. Отраслевой стандарт для обрабатывающей промышленности. Шина быстро завоевывает позицию в качестве стандарта в системах обрабатывающей промышленности.

Недостатки: ориентированна только на обрабатывающую промышленность, ограниченный набор совместимых устройств, натянутость процессов автоматизации.

Типовая область применения: распределенные системы управления, управление непрерывными процессами, периодическими технологическими процессами, нефтегазоперерабатывающей промышленности.

Сеть Industrial Ethernet (1976)

Является мировым стандартом (неформально) административных и вычислительных сетей. Реализуется массой микросхем разных производителей (формата: 10Мбит/с, 100Мбит/с и 1Гбит/с).

Использует кабели с медной жилой (витая пара, коаксиальный кабель) и оптоволокно. Разъемы: коаксиальный и RJ45.

Максимальное число узлов 1024. Длина соединения от 100м на витой паре, до 50км при использовании одномодового оптоволоконного кабеля с коммутатором. Размер сообщения от 46 до 1500 байт. Метод обмена сообщениями: одноранговый.

Типовая область применения: повсеместное использование в офисных и административных локальных сетях. Для связи компьютеров, ПЛК и управляющих систем. Используют на нижних уровнях систем автоматизации.

Достоинства: самый распространенный и практически универсальный международный сетевой стандарт. Удовлетворяет потребности крупных систем, т.к. поддерживает передачу больших объемов информации с высокой скоростью.

Недостатки: большие издержки при передаче небольших объемов информации, напряжение питания на шине не передается. Физические разъемы очень уязвимы. Повышенная чувствительность к электромагнитным помехам. Большое разнообразие стандартов обработки. На пути превращения ее в промышленную шину есть 4 проблемы:

1. Создание единого прикладного уровня, когда устройство принимает данные оно должно определять в каком они формат.

2. Разработка разъемов промышленного использования. Так как использование пластиковых разъемов типа телефонных для промышленных условий непригодны.

3. Подача напряжение питания по сетевому кабелю 24В. Для промышленности это выгодно: меньше кабелей и источников питания. С другой стороны это приводит к дополнительным затратам и повышает уровень помех.

4. Обычная сеть не обладает детерминизмом, т.е. гарантия своевременной доставки информации отсутствует.