Existen tres formas de comunicación para la transmisión en serie de datos digitales:

A) comunicación simplex asume la presencia de un transmisor y un receptor; la información se transmite en una dirección, la comunicación se realiza a través de un par de cables separados;

B) comunicación semidúplex permite la transferencia de datos bidireccional, pero no simultáneamente; la comunicación se realiza mediante un cable que consta de dos o cuatro hilos;

EN) comunicación dúplex proporciona transmisión de datos bidireccional simultánea, y la comunicación también se realiza a través de un cable que consta de dos o cuatro hilos.

Cada una de las formas de comunicación anteriores requiere que el dispositivo receptor esté preparado para recibir e identificar cada conjunto de datos transmitidos por el transmisor. Hay dos formas de resolver este problema. En transmisión asíncrona cada paquete de datos está precedido por bit de inicio, y al finalizar la transmisión de este paquete de datos debe bit de parada. De esta forma, el receptor identifica claramente el inicio y el final del mensaje. Sin embargo, debido a la necesidad de comprobar constantemente los bits de inicio y parada, la velocidad de transmisión para este tipo de comunicación es limitada y, por regla general, no supera los 1200 bps.

La transmisión asíncrona se utiliza en condiciones de recepción incierta y altos niveles de interferencia. Transmisión síncrona no requiere bits de inicio y parada, transmisor y receptor sincronizado. El inicio de la transmisión y recepción de datos se sincroniza previamente mediante un pulso de reloj y luego cada palabra del paquete de datos se reconoce como un bloque de siete u ocho bits. La transferencia de datos síncrona puede proporcionar velocidades superiores a 1200 bps y se utiliza con mayor frecuencia para transferir flujos de datos, como archivos de programa.

Sensores y controles inteligentes modernos junto con los tradicionales Interfaz RS-232C También puede incluir un subsistema de entrada/salida en serie basado en Interfaz RS-485. Los controladores lógicos programables de la mayoría de los fabricantes contienen una u otra implementación de interfaces como medio para organizar sistemas de control y adquisición de datos distribuidos geográficamente. RS-422A/RS-485.

RS-232C– una interfaz serie estándar ampliamente utilizada. Se puede utilizar para transmisión de datos síncrona a velocidades de hasta 20.000 bps en distancias de hasta 15 metros; en distancias más largas, la velocidad de transmisión disminuye. interfaz RS-449– es un estándar posterior, tiene características mejoradas en términos de velocidad y distancia de transmisión en comparación con RS-232; Aquí se pueden alcanzar velocidades de hasta 10.000 bps en una distancia de hasta 1 km. Los niveles de tensión correspondientes al estándar RS-232 son +12 V para “0” lógico y –12 V para “1” lógico. La interfaz RS-232 es actualmente estándar para COM-Puertos de ordenadores personales. Dado que la gran mayoría de los microprocesadores se basan en TTL-estructura(lógica transistor-transistor), donde el nivel del cero lógico es 0 V y el nivel del uno lógico es +5 V, entonces, obviamente, los niveles de la señal deben convertirse para coincidir. Esto último se logra mediante circuitos integrados: convertidores de nivel, como: MS1488 para convertir niveles TTL a niveles RS-232 y MS1489 para convertir niveles RS-232 a niveles TTL.

Interfaz RS-485(EIA-485) es uno de los estándares de capa de comunicación física más comunes (canal de comunicación + método de transmisión de señal).

Una red construida sobre la interfaz RS-485 consta de transceptores conectados mediante par trenzado– dos cables trenzados. La interfaz RS-485 se basa en el principio diferencial (equilibrado) transferencias datos. Su esencia es transmitir una señal a través de dos cables. Además, en un cable (condicionalmente A) va la señal original, y la otra (convencionalmente B) es su copia inversa. Por tanto, siempre existe una diferencia de potencial entre los dos hilos de un par trenzado (figura A1.1).

Figura A1.1

Este método de transmisión proporciona una alta inmunidad a la interferencia de modo común, que afecta a ambos cables de la línea por igual. Si la señal se transmite por potencial en un cable en relación con el común, como en RS-232, entonces la interferencia en este cable puede distorsionar la señal en relación con el común (tierra), que absorbe bien la interferencia. Además, la diferencia de potencial de los puntos comunes disminuirá a través de la resistencia de un cable común largo como fuente adicional de distorsión. Con la transmisión diferencial, tales distorsiones no ocurren, ya que en un par trenzado la captación en ambos cables es la misma. Por tanto, el potencial en cables igualmente cargados cambia igualmente, mientras que la diferencia de potencial informativa permanece sin cambios.

Implementación de hardware de la interfaz: chips transceptores con entradas/salidas diferenciales (a la línea) y puertos digitales (a los puertos del controlador UART). Hay dos opciones para esta interfaz: RS-422 Y RS-485.

RS-422 – interfaz dúplex. La recepción y la transmisión se realizan a través de dos pares de cables separados. Sólo puede haber un transmisor en cada par de cables.

RS-485 es un análogo troncal semidúplex de la interfaz RS-422. La recepción y transmisión se realizan a través de un par de cables con una separación temporal. Puede haber muchos transmisores en una red, ya que pueden apagarse mientras reciben.

Todos los dispositivos están conectados a un cable de par trenzado de la misma manera: salidas directas ( A) a un cable, inversa ( B) - a otro.

La impedancia de entrada del receptor en el lado de la línea suele ser de 12 kOhm. Dado que la potencia del transmisor no es infinita, esto crea un límite en la cantidad de receptores conectados a la línea. Según el estándar RS-485, teniendo en cuenta las resistencias adecuadas, el transmisor puede controlar hasta 32 receptores. Sin embargo, al utilizar microcircuitos con mayor impedancia de entrada, puede conectar una cantidad significativamente mayor de dispositivos a la línea (más de 100 dispositivos). En este caso, los dispositivos se conectan a la línea en paralelo y el controlador (computadora) debe estar equipado con un dispositivo adicional: un convertidor de puerto serie RS-485/RS-232.

La velocidad máxima de comunicación en RS-485 puede alcanzar los 10 Mbit/s, y la longitud máxima de la línea de comunicación es de 1200 m, si es necesario organizar la comunicación a una distancia superior a 1200 m, o conectar más dispositivos que la capacidad de carga del transmisor lo permite, entonces se utilizan repetidores especiales ( repetidores).

El rango de voltaje de “1” y “0” lógico en el transmisor RS-485 es, respectivamente, +1,5...+6 V y –1,5...–6 V, y el rango de voltaje de modo común del transmisor es (–1 ...+3 V).

Los valores de los parámetros se determinan de tal manera que cualquier dispositivo que forme parte del sistema de información de medición permanezca operativo ante la presencia de ruido de tipo general en sus terminales conectados a la línea de comunicación, cuyo voltaje esté en el rango de –7 a +7 V.

Para la transferencia de datos en paralelo en sistemas de información de medición, a menudo se utiliza una interfaz estándar IEEE-488 (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos), también llamado HP-IB(Bus de interfaz de Hewlett-Packard) o GPIB(Bus de interfaz de propósito general – bus de interfaz de propósito general). Comisión Electrotécnica Internacional ( CEI) recomendó esta norma como internacional, por eso en el espacio postsoviético se la llama Interfaz digital IEC.

La interfaz IEEE-488 fue desarrollada para convertidores e instrumentos de medición electrónicos programables y no programables. Está diseñado para el intercambio de información asíncrono, enfocado a emparejar dispositivos ubicados entre sí a una distancia de hasta 20 m, y asegura el funcionamiento de dispositivos de diversa complejidad en el IIS, permite el intercambio directo de información entre ellos, remoto y local. control de dispositivos. La interfaz descrita tiene una estructura principal (Fig. A1.2).

La interfaz troncal consta de 24 líneas de señal, ocho de las cuales son líneas de tierra y las líneas restantes se dividen en tres grupos. El primer grupo, que consta de ocho líneas de señal bidireccionales, es bus de datos. Está diseñado para transmitir datos y comandos entre varios dispositivos conectados a la interfaz. Otro grupo de cinco líneas de señal. autobús de control general, a través de él se transmiten señales de control y estado. El último grupo de tres líneas se utiliza para controlar la transferencia de datos ( autobús de apretón de manos).

Los dispositivos conectados a la interfaz pueden funcionar como receptores o fuentes de mensajes. En un momento dado, sólo un dispositivo puede ser fuente de información, mientras que varios dispositivos pueden actuar simultáneamente como receptores de mensajes. Uno de los dispositivos en la red troncal es controlador interfaz.

El número total de receptores y fuentes de información en IEEE-488 no debe exceder los 31 con direccionamiento de un solo byte, y el número de dispositivos conectados en paralelo debe ser 15 (incluido el controlador de control).

En el estándar IEEE-488, un nivel de señal alto en una línea corresponde a un valor de voltaje igual o mayor a 2 V, y un nivel bajo corresponde a un valor de voltaje igual o menor a 0,8 V.

Apéndice A2

Guía del usuario

1. Introducción
1.1. Área de aplicación………………………………………………………………. 3
1.2. Breve descripción de características……………………………………………….... 3
1.3. Nivel de usuario…………………………………………………………... 3

2. Objeto y condiciones de uso del sistema automatizado de control de procesos “VP”……………………………………. 4

3. Solución del sistema automatizado de control de procesos “VP”…………………………………………………………. 5

4. Iniciando el sistema………………………………………………………………..……… 6

1. Introducción.

1.1. Área de aplicación

Los requisitos de este documento se aplican cuando:

· pruebas integrales preliminares;

· operación de prueba;

· prueba de aceptacion;

· explotación industrial.

1.2. Breve descripción de las características.

El producto de software "Weight Flow" está diseñado para el trabajo analítico, la automatización y optimización de los procesos de flujo de documentos y la logística interdepartamental de varios departamentos de la empresa. El sistema también brinda la capacidad de monitorear y ajustar rápidamente el funcionamiento de los procesos técnicos en empresas asociadas con el uso de equipos de pesaje en ascensores, instalaciones de almacenamiento de gas y naves, estaciones de carga ferroviarias y otras instalaciones industriales.

El complejo de software, hardware y software del sistema automatizado de control de procesos "Weight Flow" tiene una estructura modular.

Cuando se trabaja con informes, a menudo se utilizan los siguientes: software OLE 1C con función de sincronización en línea (permite iniciar el pesaje desde el sistema de contabilidad) y software SAP RFC con función de sincronización en línea (genera pesajes en el sistema de contabilidad), que proporciona la siguiente:

· comprobar la posibilidad de paso de vehículos al territorio de la empresa;

· crear un documento en 1C sobre el pesaje del vehículo en la empresa;

· devolución de datos sobre el saldo de fondos en la cuenta de la contraparte en el sistema 1C;

· buscar un documento por número de vehículo y devolver el número de documento. Si hay varios documentos, el orden de salida lo determina el desarrollador, la función siempre devuelve un documento;

devolver información sobre el documento; elemento de directorio de retorno; ingresar el peso de la mercancía en el documento; emitir una lista de documentos a la fecha.

1.3. Nivel de usuario

El usuario debe tener experiencia trabajando con el sistema operativo MS Windows (95/98/NT/2000/XP, XP-7), habilidad para trabajar con MS Office y también tener los siguientes conocimientos:

· conocer el área temática relevante;

· conocer el principio de funcionamiento de las básculas para camiones;

· poder conectar dispositivos periféricos.

2. Objeto y condiciones de uso del sistema automatizado de control de procesos “VP”.

El despacho de producción, transporte, carreteras, se aplica con éxito en muchas áreas de actividad, desde carreteras y cruces comerciales, aparcamientos automáticos hasta la automatización de la industria de producción de gas.

El complejo de software y hardware del sistema automatizado de control de procesos "Weight Flow" está diseñado para la automatización de sistemas de pesaje industriales (básculas para vehículos, básculas para vagones, etc.) y el flujo de documentos, la configuración teniendo en cuenta el sector de la empresa y las características contables.

Todos los sistemas tienen la capacidad de integrarse fácilmente con otros sistemas, por ejemplo, sistemas de contabilidad (1C, Turbobukhgalter, SAP, BAAN, etc.). Los sistemas también están equipados con una opción de control remoto/remoto. Todos nuestros proyectos incluyen las más avanzadas y exclusivas soluciones de software y hardware utilizando tecnologías RFID (identificación por radiofrecuencia), activa y pasiva.

El sistema de control de procesos “Weight Flow” incluye la instalación de sistemas de seguridad y videovigilancia, sistemas de control de acceso a instalaciones industriales para diversos fines y cualquier nivel de complejidad, con su integración en los procesos tecnológicos y el flujo documental de la empresa, así como el uso de Tecnologías RFID modernas (activas/pasivas).

3. Solución del sistema automatizado de control de procesos “VP”

Opciones típicas para completar sistemas automatizados de control de procesos "Flujo de peso"

Opciones de identificación de eventos. El "Evento" es un componente importante que le permite organizar el funcionamiento del sistema sin una persona, lo que elimina los "riesgos" asociados con las actividades de los empleados deshonestos.

1. Análisis de vídeo inteligente: sistema de reconocimiento de vehículos, números de vehículos/vagones/contenedores;
2. RFID: identificación por radiofrecuencia (activa o pasiva);
3. Varios sensores: inducción, sensores térmicos;
4. Entrada humana de datos de eventos.

Actuadores: - cualquier dispositivo digital cuyo diseño incluya puertos de conexión (COM USB, RS 232/485, red IP, etc.);
- cualquier dispositivo analógico con función de encendido/apagado (semáforos / motores / bombillas / barreras / amortiguadores, etc.);
- sensores / analizadores digitales, electrónicos y con contactos secos.

Componentes de software del sistema automatizado de control de procesos "VP"
Disponemos de varios módulos APCS; su funcionalidad se describe brevemente en las especificaciones y con más detalle en el manual. A continuación se detallan los principales componentes de software del sistema de control de procesos “Weight Flow”. Cada módulo tiene ciertas funciones básicas:

1. Servidor - Software APCS "Weight Flow"
Centro norte de escalas (WEB, SQL, URDB)

2. Programa de pesaje: sistema automatizado de control de procesos "Weight Flow" Módulo de pesaje automático/pesaje ferroviario
3. Uso de varios dispositivos - sistema de control de procesos automatizado Módulo controlador "Flujo de peso" +
en el sistema

4. Ajustes, visibles/invisibles - Laboratorio del Módulo “VP” del Sistema Automatizado de Control de Procesos

5. Lugar de trabajo adicional: sistema automatizado de control de procesos Módulo "VP" lugar de trabajo adicional
(posibilidad de conectarse remotamente o vía red al puesto de control automatizado)

4. Inicio del sistema

https://pandia.ru/text/80/223/images/image002_125.jpg" width="672 height=361" height="361">

Arroz. 2. Interfaz del sistema automatizado de control de procesos "Flujo de peso"

Interfaz consta de los siguientes elementos:

1.Menú de navegación. Sirve para configurar y gestionar el sistema.

2.Botones para cambiar entre escalas. Sirve para cambiar la visualización del estado de diferentes básculas e indicar las básculas actualmente activas si hay más de una báscula conectada al sistema.

3.Menú del operador. Sirve para gestionar pesaje, documentación y sistema de control de acceso. Cambia la apariencia y las funciones del panel del operador.

4.Panel del operador. Sirve para gestionar pesaje, documentación y sistema de control de acceso. La apariencia y las funciones dependen de la pestaña seleccionada actualmente en el menú del operador (posición 3). Cuando se inicia el sistema, se muestra el panel de control de la báscula (como en la Fig. 2).

5.Calendario. Sirve para seleccionar los resultados de pesaje mostrados en el panel de protocolo de pesaje (posición 7) por fecha y mostrar la fecha actual.

6.Botón “Grabar documento”. Se utiliza para crear un nuevo documento.

7.Panel de protocolo de pesaje. Sirve para mostrar los resultados de pesaje para una fecha específica seleccionada en el calendario (posición 5).

8. Panel de vídeo. Muestra la transmisión de video de las cámaras CCTV.

Menú de Navegación(Fig. 3) está ubicado en la esquina superior izquierda del monitor y consta de las siguientes secciones: “Archivo”, “Configuración”, “Módulos”, “Windows”, “Acerca del programa”.

https://pandia.ru/text/80/223/images/image004_81.jpg" align="left" width="120" height="76">

Arroz. 4. Menú "Archivo".

Menú "Configuración" (Figura 5)

Proporciona acceso a los parámetros de servicio del sistema.

"Diseñador de planchas de impresión" - Sirve para el registro de diseños de documentos.

"Ajustes del sistema" - Sirve para configurar el sistema de acuerdo con los parámetros requeridos.

https://pandia.ru/text/80/223/images/image006_48.jpg" align="left" width="171" height="92 src=">

Arroz. 6. Menú "Módulos".

Menú "Ventana" (Figura 7)

Muestra una lista de ventanas abiertas y le permite cambiar entre ellas.

https://pandia.ru/text/80/223/images/image008_40.jpg" width="675 height=356" height="356">

Las redes de datos industriales son uno de los elementos principales de los modernos sistemas automatizados de control de procesos. La aparición de protocolos de comunicación industrial marcó el comienzo de la introducción de sistemas de control distribuidos geográficamente capaces de cubrir muchas instalaciones tecnológicas, uniendo talleres enteros y, a veces, fábricas. Hoy en día, el campo de las comunicaciones industriales se está desarrollando a pasos agigantados: se conocen más de 50 estándares de redes de comunicaciones, especialmente adaptados para aplicaciones industriales, y cada año aparecen nuevas tecnologías avanzadas de transmisión de datos. Esto no es sorprendente, ya que son las redes de comunicación las que determinan en gran medida la calidad, confiabilidad y funcionalidad de los sistemas automatizados de control de procesos en su conjunto.

Las redes de transmisión de datos utilizadas en sistemas automatizados de control de procesos se pueden dividir en dos clases:

1. Autobuses de campo;
2. Redes de nivel superior (nivel operador, Buses Terminales).

1. Autobuses de campo

La función principal del bus de campo es proporcionar interacción de red entre controladores y periféricos remotos (por ejemplo, nodos de E/S). Además, al bus de campo se pueden conectar diversos instrumentos y actuadores (dispositivos de campo), equipados con interfaces de red adecuadas. Estos dispositivos suelen denominarse dispositivos de campo inteligentes porque admiten protocolos de comunicación de red de alto nivel.

Como se señaló, existen muchos estándares de bus de campo, los más comunes son:

1. Profibus DP;
2. Profibus PA;
3. Fundación Fieldbus;
4. Modbus RTU;
5. CIERVO;
6. DispositivoNet.

A pesar de los matices de la implementación de cada uno de los estándares (velocidad de transferencia de datos, formato de fotograma, entorno físico), tienen una característica común: el algoritmo de intercambio de datos de red utilizado, basado en el principio clásico maestro-esclavo o sus ligeras modificaciones. Los buses de campo modernos cumplen estrictos requisitos técnicos, lo que los hace adecuados para su uso en entornos industriales hostiles. Estos requisitos incluyen:

1. Determinismo. Esto significa que la transmisión de un mensaje de un nodo de la red a otro lleva un período de tiempo estrictamente fijo. Las redes de oficina construidas con tecnología Ethernet son un excelente ejemplo de red no determinista. El algoritmo para acceder a un medio compartido utilizando el método CSMA/CD no determina el tiempo durante el cual una trama de un nodo de la red se transmitirá a otro y, estrictamente hablando, no hay garantía de que la trama llegue siquiera al destino. Esto es inaceptable para las redes industriales. El tiempo de transmisión del mensaje debe ser limitado y, en general, teniendo en cuenta el número de nodos, la velocidad de transmisión de datos y la longitud del mensaje, se puede calcular de antemano.

2. Soporte a larga distancia. Este es un requisito imprescindible, ya que la distancia entre los objetos de control puede alcanzar en ocasiones varios kilómetros. El protocolo utilizado debe estar orientado para su uso en redes de larga distancia.

3. Protección contra interferencias electromagnéticas. Las líneas largas son especialmente susceptibles a los efectos nocivos de las interferencias electromagnéticas emitidas por diversos equipos eléctricos. Una fuerte interferencia en la línea puede distorsionar los datos transmitidos hasta dejarlos irreconocibles. Para protegerse contra tales interferencias, se utilizan cables blindados especiales, así como fibra óptica que, debido a la naturaleza luminosa de la señal de información, generalmente es insensible a las interferencias electromagnéticas. Además, las redes industriales deben utilizar métodos especiales de codificación de datos digitales que eviten que los datos se distorsionen durante la transmisión o, al menos, permitan que el nodo receptor detecte eficazmente los datos distorsionados.

4. Diseño mecánico reforzado de cables y conectores. Tampoco en este caso hay nada sorprendente si se imaginan las condiciones en las que a menudo deben tenderse las líneas de comunicación. Los cables y conectores deben ser resistentes, duraderos y aptos para su uso en las condiciones más severas (incluidas atmósferas agresivas, condiciones de altos niveles de vibración, humedad).

Según el tipo de medio físico de transmisión de datos, los buses de campo se dividen en dos tipos:

1. Buses de campo construidos a base de cable de fibra óptica. Las ventajas del uso de fibra óptica son obvias: la capacidad de construir líneas de comunicación largas (de hasta 10 km o más de longitud); gran ancho de banda; insensibilidad a las interferencias electromagnéticas; Posibilidad de instalación en zonas peligrosas. Desventajas: costo relativamente alto del cable; complejidad de la conexión física y la conexión de cables. Estos trabajos deben ser realizados por especialistas cualificados.
2. Autobuses de campo construidos a base de cable de cobre. Como regla general, se trata de un cable de par trenzado de dos hilos con aislamiento y blindaje especiales. Ventajas: precio razonable; facilidad de colocación y realización de conexiones físicas. Desventajas: susceptible a interferencias electromagnéticas; longitud limitada de líneas de cable; Menor ancho de banda en comparación con la fibra óptica.

Un ejemplo de módulo que conecta un controlador Simatic S7-300 a una red Profibus DP con un cable de fibra óptica es el procesador de comunicaciones CP 342-5 FO. Para conectar el S7-300 a una red Profibus DP con un cable de cobre, puede utilizar el módulo CP 342-5.

2. Redes de nivel superior

Se utilizan redes de nivel superior de sistemas automatizados de control de procesos para transferir datos entre controladores, servidores y estaciones de trabajo de operadores. A veces, estas redes incluyen nodos adicionales: un servidor de archivo central, un servidor de aplicaciones industriales, una estación de ingeniería, etc. Pero estas ya son opciones.

¿Qué redes se utilizan en el nivel superior del sistema de control de procesos? A diferencia de los estándares de bus de campo, aquí no hay mucha variedad. De hecho, la mayoría de las redes de nivel superior utilizadas en los sistemas de control de procesos modernos se basan en el estándar Ethernet (IEEE 802.3) o sus variantes más rápidas Fast Ethernet y Gigabit Ethernet. En este caso se utiliza normalmente el protocolo de comunicación TCP/IP. En este sentido, las redes de nivel de operador son muy similares a las LAN convencionales utilizadas en aplicaciones de oficina. El uso industrial generalizado de las redes Ethernet se debe a los siguientes puntos obvios:

1) Las redes industriales de nivel superior conectan muchas estaciones de operador y servidores, que en la mayoría de los casos son ordenadores personales. El estándar Ethernet es excelente para organizar este tipo de LAN; Para hacer esto, debe equipar cada computadora solo con un adaptador de red (NIC, tarjeta de interfaz de red). Muchos controladores modernos tienen módulos de comunicación para conectarse a redes Ethernet (por ejemplo, el procesador de comunicaciones CP 343-1 permite conectar el S7-300 a una red Industrial Ethernet).

2) Existe en el mercado una gran selección de equipos de comunicación económicos para redes Ethernet, incluidos aquellos especialmente adaptados para uso industrial.

3) Las redes Ethernet tienen altas tasas de transferencia de datos. Por ejemplo, el estándar Gigabit Ethernet permite la transferencia de datos a velocidades de hasta 1 Gb por segundo utilizando un cable de par trenzado de categoría 5. Como quedará claro más adelante, el alto rendimiento de la red se vuelve extremadamente importante para las aplicaciones industriales.

4) El uso de una red Ethernet en el nivel superior del sistema de control de procesos automatizado permite conectar simplemente la red de control de procesos automatizado con la red local de la planta (o empresa). Normalmente, la LAN existente de una planta se basa en el estándar Ethernet. El uso de un único estándar de red permite simplificar la integración de sistemas de control de procesos automatizados en la red empresarial general.

Sin embargo, las redes industriales del nivel superior de sistemas automatizados de control de procesos tienen sus propias particularidades, determinadas por las condiciones de aplicación industrial. Los requisitos típicos para este tipo de redes son:

1. Alto ancho de banda y velocidad de transferencia de datos. El volumen de tráfico depende directamente de muchos factores: la cantidad de parámetros tecnológicos archivados y visualizados, la cantidad de servidores y estaciones de operador, las aplicaciones utilizadas, etc. A diferencia de las redes de campo, no existe un requisito estricto de determinismo: estrictamente hablando, no importa cuánto tiempo lleva transferir un mensaje de un nodo a otro: 100 ms o 700 ms (por supuesto, esto no importa siempre que está dentro de límites razonables). Lo principal es que la red en su conjunto puede hacer frente al volumen total de tráfico durante un tiempo determinado. El tráfico más intenso fluye a través de secciones de la red que conectan servidores y estaciones de operador (clientes). Esto se debe al hecho de que en la estación del operador la información tecnológica se actualiza en promedio una vez por segundo y pueden transmitirse varios miles de parámetros tecnológicos. Pero incluso aquí no hay restricciones de tiempo estrictas: el operador no se dará cuenta si la información se actualiza, por ejemplo, cada segundo y medio en lugar del requerido. Al mismo tiempo, si el controlador (con un ciclo de exploración de 100 ms) encuentra un retraso de 500 ms en la llegada de nuevos datos del sensor, esto puede provocar un procesamiento incorrecto de los algoritmos de control.

2. Tolerancia a fallos. Esto se consigue, por regla general, mediante equipos de comunicación redundantes y líneas de comunicación según el esquema 2*N, de modo que en caso de fallo de un interruptor o de una rotura de canal, el sistema de control sea capaz de localizar el lugar del fallo en el el menor tiempo posible (no más de 1-3 s) y realizar una reestructuración automática de la topología y redirigir el tráfico a rutas de respaldo.

3. Cumplimiento de los equipos de red con las condiciones de funcionamiento industrial. Esto significa medidas técnicas tan importantes como: - proteger los equipos de red del polvo y la humedad; - rango de temperatura de funcionamiento ampliado; - mayor ciclo de vida; - posibilidad de instalación cómoda en carril DIN; - alimentación de baja tensión con redundancia; - Conectores y conectores duraderos y resistentes al desgaste.

Las funciones de los equipos de redes industriales prácticamente no difieren de las de los análogos de oficina, sin embargo, debido al diseño especial, cuestan un poco más. La Figura 1 muestra, a modo de ejemplo, fotografías de conmutadores de redes industriales que brindan soporte para una topología de red redundante.

Figura 1 Switches industriales SCALANCE X200 de Siemens (izquierda) y LM8TX de Phoenix Contact (derecha): montaje en carril DIN

Cuando se habla de redes industriales basadas en tecnología Ethernet, se suele utilizar el término Ethernet industrial, insinuando así su finalidad industrial. Actualmente hay amplios debates sobre la separación de Industrial Ethernet en un estándar industrial separado, pero por el momento Industrial Ethernet es solo una lista de recomendaciones técnicas para organizar redes en entornos industriales y es, estrictamente hablando, una adición informal a la especificación de la capa física de el estándar Ethernet.

Existe otro punto de vista sobre qué es Industrial Ethernet. El hecho es que últimamente se han desarrollado muchos protocolos de comunicación basados ​​en el estándar Ethernet y se han optimizado para la transmisión de datos en los que el tiempo es crítico. Estos protocolos se denominan convencionalmente protocolos en tiempo real, lo que significa que pueden utilizarse para organizar el intercambio de datos entre aplicaciones distribuidas que son críticas en el tiempo y requieren una sincronización horaria precisa. El objetivo final es lograr un determinismo relativo en la transferencia de datos. Ejemplos de Ethernet industrial incluyen:

• Profinet;
• EtherCAT;
• enlace de alimentación Ethernet;
• Éter/IP.

Estos protocolos modifican el protocolo TCP/IP estándar en diversos grados, agregando nuevos algoritmos de intercambio de red, funciones de diagnóstico, métodos de autocorrección y funciones de sincronización. Al mismo tiempo, el enlace de datos Ethernet y las capas físicas permanecen sin cambios. Esto permite utilizar nuevos protocolos de transferencia de datos en redes Ethernet existentes utilizando equipos de comunicaciones estándar.

Protocolos de comunicación en sistemas automatizados de control de procesos.

En los sistemas de automatización modernos, como resultado de la constante modernización de la producción, surge cada vez más la tarea de construir redes industriales distribuidas utilizando protocolos flexibles de transferencia de datos.

Atrás quedaron los días en que en algún lugar de la sala de control se colocaba un enorme gabinete con equipos, con kilómetros de gruesos haces de cables que conducían a sensores y actuadores. Hoy en día, en la gran mayoría de los casos, resulta mucho más rentable instalar varios controladores locales combinados en una única red, ahorrando así en instalación, pruebas, puesta en marcha y mantenimiento en comparación con un sistema centralizado.

Para organizar las redes industriales se utilizan numerosas interfaces y protocolos de transferencia de datos, por ejemplo Modbus, Ethernet, CAN, HART, PROFIBUS, etc. Son necesarios para la transmisión de datos entre sensores, controladores y actuadores (AM); calibración de sensores; fuente de alimentación para sensores y MI; conexiones entre los niveles inferior y superior del sistema de control de procesos automatizado. Los protocolos se desarrollan teniendo en cuenta las características específicas de los sistemas técnicos y de producción, lo que garantiza una conexión confiable y una alta precisión en la transferencia de datos entre varios dispositivos. Junto con un funcionamiento confiable en condiciones difíciles, la funcionalidad, la flexibilidad en el diseño, la facilidad de integración y mantenimiento y el cumplimiento de los estándares industriales se están convirtiendo en requisitos cada vez más importantes en los sistemas de control de procesos automatizados.

El sistema de clasificación más común para los protocolos de red es el modelo teórico OSI ( Modelo básico de referencia para la interacción de sistemas abiertos, inglés. Modelo de referencia básico de interconexión de sistemas abiertos). La especificación de este modelo fue finalmente adoptada en 1984 por la Organización Internacional de Normalización (ISO). De acuerdo con el modelo OSI, los protocolos se dividen en 7 capas, ubicadas una encima de la otra, según su finalidad: desde la física (generación y reconocimiento de señales eléctricas o de otro tipo) hasta la aplicación (API para transferir información mediante aplicaciones). La interacción entre niveles se puede realizar tanto vertical como horizontalmente (Fig. 1). En la comunicación horizontal, los programas requieren un protocolo común para intercambiar datos. En vertical, a través de interfaces.

Arroz. 1. Modelo teórico OSI.

Capa de aplicación

Capa de aplicación - capa de aplicación ( Inglés Capa de aplicación). Proporciona interacción entre la red y las aplicaciones de usuario que van más allá del modelo OSI. En este nivel se utilizan los siguientes protocolos: HTTP, gopher, Telnet, DNS, SMTP, SNMP, CMIP, FTP, TFTP, SSH, IRC, AIM, NFS, NNTP, NTP, SNTP, XMPP, FTAM, APPC, X.400 , X .500, AFP, LDAP, SIP, ITMS, Modbus TCP, BACnet IP, IMAP, POP3, SMB, MFTP, BitTorrent, eD2k, PROFIBUS.

Nivel ejecutivo

Nivel ejecutivo ( Inglés Capa de presentación) - nivel de presentación de datos. Esta capa puede realizar conversión de protocolos y compresión/descompresión o codificación/decodificación de datos, así como redirigir solicitudes a otro recurso de red si no se pueden procesar localmente. Convierte las solicitudes de aplicaciones recibidas desde la capa de aplicación a un formato para su transmisión a través de la red y convierte los datos recibidos de la red a un formato que las aplicaciones puedan entender. A este nivel pertenecen tradicionalmente los siguientes protocolos: HTTP, ASN.1, XML-RPC, TDI, XDR, SNMP, FTP, Telnet, SMTP, NCP, AFP.

capa de sesión

Nivel de sesión ( Inglés capa de sesión) gestiona la creación/finalización de una sesión de comunicación, el intercambio de información, la sincronización de tareas, la determinación del derecho a transferir datos y el mantenimiento de una sesión durante los períodos de inactividad de las aplicaciones. La sincronización de la transmisión se garantiza colocando puntos de control en el flujo de datos, desde los cuales se reanuda el proceso si se interrumpe la interacción. Protocolos utilizados: ASP, ADSP, DLC, Named Pipes, NBT, NetBIOS, NWLink, Printer Access Protocol, Zone Information Protocol, SSL, TLS, SOCKS.

Capa de transporte

Capa de transporte ( Inglés Capa de transporte) organiza la entrega de datos sin errores, pérdidas y duplicaciones en la secuencia en la que fueron transmitidos. Divide los datos en fragmentos de igual tamaño, combinando los cortos y dividiendo los largos (el tamaño del fragmento depende del protocolo utilizado). Protocolos utilizados: TCP, UDP, NetBEUI, AEP, ATP, IL, NBP, RTMP, SMB, SPX, SCTP, DCCP, RTP, TFTP.

Capa de red

Capa de red ( Inglés Capa de red) define las rutas de transferencia de datos. Responsable de traducir direcciones y nombres lógicos a físicos, determinar las rutas más cortas, conmutación y enrutamiento, y monitorear problemas y congestión en la red. Protocolos utilizados: IP, IPv6, ICMP, IGMP, IPX, NWLink, NetBEUI, DDP, IPSec, ARP, RARP, DHCP, BootP, SKIP, RIP.

Capa de enlace de datos

Capa de enlace ( Inglés Capa de enlace de datos) está diseñado para garantizar la interacción de redes a nivel físico. Los datos recibidos de la capa física se verifican en busca de errores, se corrigen si es necesario, se empaquetan en marcos, se verifica su integridad y se envían a la capa de red. La capa de enlace de datos puede comunicarse con una o más capas físicas. La especificación IEEE 802 divide esta capa en 2 subcapas: MAC (Control de acceso a medios) regula el acceso al medio físico compartido, LLC (Control de enlace lógico) proporciona servicios de capa de red. Protocolos utilizados: STP, ARCnet, ATM, DTM, SLIP, SMDS, Ethernet, FDDI, Frame Relay, LocalTalk, Token ring, StarLan, L2F, L2TP, PPTP, PPP, PPPoE, PROFIBUS.

Capa fisica

Capa fisica ( Inglés Capa fisica) está destinado directamente a la transmisión de un flujo de datos. Transmite señales eléctricas u ópticas a través de una transmisión por cable o radio y, en consecuencia, las recibe y las convierte en bits de datos de acuerdo con métodos de codificación de señales digitales. Protocolos utilizados: RS-232, RS-422, RS-423, RS-449, RS-485, ITU-T, xDSL, ISDN, T1, E1, 10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5, 100BASE-T, 1000BASE-T , 1000BASE-TX, 1000BASE-SX.

Como habrás notado, muchos protocolos se mencionan en varios niveles a la vez. Esto indica que el modelo teórico está incompleto y alejado de los protocolos de red reales, por lo que la vinculación de algunos de ellos a los niveles OSI es condicional.

En la práctica mundial, entre las redes de uso general, el protocolo más utilizado es HTTP (Inglés Protocolo de transferencia de hipertexto: "protocolo de transferencia de hipertexto"). Se refiere a las capas de aplicación y presentación del modelo OSI teórico. HTTP se basa en la tecnología cliente-servidor, es decir, hay un consumidor (cliente) que inicia la conexión y envía una solicitud, y un proveedor (servidor) que espera a que la conexión reciba la solicitud, realiza las acciones necesarias y regresa. un mensaje con el resultado. El tipo principal de cliente HTTP es un navegador, como Mozilla Firefox, Opera o Microsoft Internet Explorer. HTTP ahora se usa ampliamente en la World Wide Web para recuperar información de sitios web.

Arroz. 2. Tecnología cliente servidor.

Se han desarrollado protocolos extendidos basados ​​en HTTP: HTTPS ( Inglés Protocolo de transferencia de hipertexto seguro), que admite cifrado, y HTTP-NG ( Inglés HTTP de próxima generación), aumentando el rendimiento de la Web y ampliando las posibilidades de las aplicaciones industriales.

Lados positivos: facilidad para desarrollar aplicaciones cliente, la capacidad de expandir el protocolo agregando sus propios encabezados, el uso generalizado del protocolo.

Lados negativos: Tamaño de mensaje grande en comparación con los datos binarios, falta de navegación en los recursos del servidor, imposibilidad de utilizar informática distribuida.

creación de centros de control remoto, aplicaciones web para sistemas SCADA, software para controladores industriales, organización de videovigilancia.

Hoy en día, el protocolo HTTP y sus modificaciones son compatibles con hardware y software de la mayoría de los fabricantes. Veamos algunos de ellos.

En los equipos Korenix de las series JetNet, JetRock, JetPort, JetI/O, JetBox (redes basadas en Ethernet industrial), JetWave (soluciones inalámbricas) se utilizan protocolos de la familia HTTP para organizar el acceso, configurar y administrar dispositivos.

ICPDAS ofrece los siguientes equipos y software para trabajar con el protocolo HTTP. Los controladores de las series HRAK, WinPAC, WinCon, LinPAC, ViewPAC funcionan en los sistemas operativos Windows y Linux, con un servidor HTTP integrado. Los paquetes de software InduSoft (SCADA), ISaGRAF, Web HMI, VXCOMM, MiniOS7 Studio también utilizan un servidor HTTP para comunicarse e interactuar con los dispositivos.

Los conmutadores administrados, las computadoras integradas y los equipos de redes inalámbricas industriales fabricados por Moha no pueden funcionar sin el uso de protocolos de la familia HTTP.

Arroz. 3. Compatibilidad de protocolos de la familia Modbus.

Para organizar la interacción entre elementos de automatización en redes de datos industriales, se utiliza ampliamente el protocolo de comunicación Modbus. Existen tres implementaciones principales del protocolo Modbus, dos para transmitir datos a través de líneas de comunicación serie, ambas de cobre EIA/TIA-232-E (RS-232), EIA-422, EIA/TIA-485-A (RS-485) , y ópticas y radio: Modbus RTU y Modbus ASCII, y para transmisión de datos a través de redes Ethernet sobre TCP/IP: Modbus TCP.

La diferencia entre los protocolos Modbus ASCII y Modbus RTU es la forma en que se codifican los caracteres. En el modo ASCII, los datos se codifican mediante una tabla ASCII, donde cada carácter corresponde a dos bytes de datos. En el modo RTU, los datos se transmiten en forma de caracteres binarios de 8 bits, lo que proporciona velocidades de transferencia de datos más altas. ASCII permite retrasos de hasta 1 segundo, a diferencia de RTU, donde los mensajes deben ser continuos. Además, el modo ASCII tiene un sistema simplificado de decodificación y gestión de datos.

La familia de protocolos Modbus (Modbus ASCII, Modbus RTU y Modbus TCP/IP) utilizan el mismo protocolo de aplicación, lo que garantiza su compatibilidad. El número máximo de nodos de red en una red Modbus es 31. La longitud de las líneas de comunicación y la velocidad de transferencia de datos dependen de la implementación física de la interfaz. Los elementos de la red Modbus se comunican mediante un modelo cliente-servidor basado en transacciones de solicitud y respuesta.

Normalmente, la red tiene un solo cliente, el llamado dispositivo "maestro", y varios servidores, los dispositivos "esclavos". El dispositivo maestro inicia transacciones (transmite solicitudes). Los dispositivos esclavos transmiten datos solicitados por el dispositivo maestro o realizan acciones solicitadas. El maestro puede dirigirse al esclavo individualmente o iniciar un mensaje de difusión a todos los esclavos. El dispositivo esclavo genera un mensaje y lo devuelve en respuesta a una solicitud dirigida específicamente a él.

Aplicaciones industriales:

La facilidad de uso de los protocolos de la familia Modbus en la industria ha llevado a su uso generalizado. Hoy en día, los equipos de casi todos los fabricantes admiten protocolos Modbus.

La empresa ICPDAS ofrece una amplia gama de equipos de comunicación para la organización de redes basadas en protocolos de la familia Modbus: serie I-7000 (pasarelas DeviceNet, servidores Modbus, controladores de comunicación direccionables); Controladores programables de las series HRAK, WinPAC, WinCon, LinPAC, ViewPAC.

Los paneles de operador fabricados por Weintek y los convertidores de frecuencia de Control Techniques también utilizan el protocolo Modbus para comunicarse con los controladores.

Tradicionalmente, los protocolos de la familia Modbus son soportados por servidores OPC de sistemas SCADA (Clear SCADA, Control Microsystems, InTouch Wonderware, TRACE MODE) para la comunicación con los elementos de control (controladores, VFD, reguladores, etc.).

Arroz. 4. Red Profibus.

En Europa se ha generalizado la red industrial abierta PROFIBUS (PROcess FIeld BUS). Inicialmente, Siemens desarrolló un prototipo de esta red para sus controladores industriales.

PROFIBUS combina las características tecnológicas y funcionales de la comunicación serie a nivel de campo. Le permite combinar dispositivos de automatización dispares en un solo sistema a nivel de sensores y accionamientos. La red PROFIBUS se basa en varios estándares y protocolos, utilizando el intercambio de datos entre maestro y esclavos (protocolos DP y PA) o entre varios maestros (protocolos FDL y FMS).

La red PROFIBUS se puede asociar a tres capas del modelo OSI: física, enlace de datos y capa de aplicación.

El protocolo único para el acceso al bus para todas las versiones de PROFIBUS es el protocolo PROFIBUS-FDL implementado en el segundo nivel del modelo OSI. Este protocolo utiliza un procedimiento de acceso token. Al igual que las redes basadas en protocolos Modbus, una red PROFIBUS consta de dispositivos maestro y esclavo. El dispositivo maestro puede controlar el bus. Cuando un dispositivo maestro tiene derechos de acceso al bus, puede transmitir mensajes sin una solicitud remota. Los esclavos son dispositivos periféricos comunes y no tienen derechos de acceso al bus, es decir, solo pueden acusar recibo de los mensajes recibidos o transmitir mensajes al maestro si así lo solicita. En una configuración mínima, la red puede constar de dos maestros o de un maestro y un esclavo.

Los mismos canales de comunicación de la red PROFIBUS permiten el uso simultáneo de varios protocolos de transferencia de datos. Veamos cada uno de ellos.

PROFIBUS DP (periférico descentralizado) es un protocolo destinado a garantizar el intercambio de datos de alta velocidad entre dispositivos maestros DP y dispositivos de E/S distribuidas. El protocolo se caracteriza por un tiempo de respuesta mínimo y una alta resistencia a campos electromagnéticos externos. Optimizado para sistemas de alta velocidad y bajo costo.

PROFIBUS PA (Automatización de Procesos) es un protocolo para el intercambio de datos con equipos de nivel de campo ubicados en áreas normales o peligrosas. El protocolo permite conectar sensores y actuadores a un bus lineal o bus en anillo.

PROFIBUS FMS (Especificación de mensajes de bus de campo - Especificación de mensajes a nivel de campo) es un protocolo universal para resolver problemas de intercambio de datos entre dispositivos de red inteligentes (controladores, computadoras/programadores, sistemas de interfaz hombre-máquina) a nivel de campo. Algún análogo de Ethernet industrial, generalmente utilizado para la comunicación de alta velocidad entre controladores y computadoras de nivel superior.

Todos los protocolos utilizan las mismas tecnologías de transferencia de datos y un método de acceso al bus común, por lo que pueden operar en el mismo bus.

Lados positivos: apertura, independencia del proveedor, prevalencia.

Aplicaciones industriales: organización de la comunicación de sensores y actuadores con el controlador, comunicación de controladores y computadoras de control, comunicación con sensores, controladores y redes corporativas, en sistemas SCADA.

La mayor parte de los equipos que utilizan el protocolo PROFIBUS son equipos de SIEMENS. Pero recientemente la mayoría de los fabricantes han utilizado este protocolo. Esto se debe en gran medida a la prevalencia de sistemas de control basados ​​en controladores Siemens.

Arroz. 5. Red Profibus basada en equipos ICP DAS.

Para la implementación de proyectos basados ​​en PROFIBUS, ICPDAS ofrece una serie de dispositivos esclavos: gateways PROFIBUS/Modbus de la serie GW, convertidores PROFIBUS a RS-232/485/422 de la serie I-7000, módulos y marcos de E/S remotas. de PROFIBUS de la serie PROFI-8000. Actualmente, los ingenieros de ICPDAS están realizando intensos desarrollos en el campo de la creación de un dispositivo maestro PROFIBUS.

Descargar documento

NORMA ESTATAL DE LA UNIÓN URSS

INTERFAZ
PARA AUTOMATIZADO
SISTEMAS DE CONTROL
OBJETOS DISTRIBUIDOS

REQUERIMIENTOS GENERALES

K.I. Didenko, Doctor. tecnología. ciencias; yu.v. rosa; KG. Karnaukh; MARYLAND. Gafanóvich, Doctor. tecnología. ciencias; K.M. Usenko; Zh.A. Guseva; L.S. La nina; SN kiko

PRESENTADO por el Ministerio de Sistemas de Instrumentación, Automatización y Control

Miembro del Consejo N.I. Gorelikov

APROBADO Y ENTRADO EN VIGOR por Resolución del Comité Estatal de Normas de la URSS de 30 de marzo de 1984 No. 1145

NORMA ESTATAL DE LA UNIÓN URSS

hasta el 01/01/90

El incumplimiento de la norma está penado por la ley.

Esta norma se aplica a la interfaz que regula las reglas generales para organizar la interacción de subsistemas locales como parte de sistemas de control automatizados para objetos distribuidos que utilizan una estructura de comunicación troncal (en adelante, la interfaz).

En términos de implementación física, el estándar se aplica a interfaces de agregados que utilizan señales eléctricas para transmitir mensajes.

1. OBJETO Y ÁMBITO DE APLICACIÓN

1.1. La interfaz está diseñada para organizar la comunicación y el intercambio de información entre subsistemas locales como parte de sistemas de control automatizados de procesos, máquinas y equipos tecnológicos en diversas industrias y áreas no industriales.

interfaz con personal operativo y tecnológico;

interfaz con complejos informáticos de control de nivel superior en sistemas jerárquicos.

2. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES

2.1. La interfaz implementa un método síncrono de bits en serie para transmitir señales de datos digitales a través de un canal troncal de dos hilos.

2.2. La atenuación total de la señal entre la salida de la estación transmisora ​​y la entrada de la estación receptora no debe ser superior a 24 dB, mientras que la atenuación introducida por la línea de comunicación (canal principal y derivaciones) no debe ser superior a 18 dB, aportada. por cada dispositivo de comunicación con la línea - no más de 0, 1 dB.

Nota. Cuando se utiliza cable tipo RK-75-4-12, la longitud máxima de la línea de comunicación (incluida la longitud de las ramas) es de 3 km.

(Nueva edición, Enmienda No. 1).

2.5. Para representar las señales se debe utilizar una modulación bifásica con codificación por diferencia de fase.

2.6. Para la protección de código de los mensajes transmitidos, se debe utilizar un código cíclico con un polinomio generador. X 16 + X 12 + X 5 + 1.

2.7. Para eliminar errores aleatorios, debe ser posible retransmitir mensajes entre los mismos subsistemas locales.

2.8. La transmisión de mensajes entre subsistemas locales debe realizarse utilizando un conjunto limitado de bytes de función, cuya secuencia está establecida por el formato del mensaje. La interfaz establece dos tipos de formatos de mensajes (Figura 1).

El formato 1 tiene una longitud fija y está destinado a la transmisión de mensajes de interfaz únicamente.

El formato 2 incluye una parte de información de longitud variable destinada a la transmisión de datos.

El formato 2, dependiendo de la velocidad de transmisión (rango de baja o alta velocidad), debería verse como 2.1 o 2.2, respectivamente.

Tipos de formatos de mensajes

Formato 1

2.9. Los formatos de mensaje incluirán los siguientes bytes de función:

sincronizar CH;

dirección del subsistema AB local llamado;

código de la función realizada CF;

dirección propia del subsistema local del AS;

número de bytes de datos en la parte de información de DS, DS1 o DS2;

bytes de información DN1 - DNp;

bytes de código de control KB1 y KB2.

2.8, 2.9.

2.9.1. El byte de sincronización CH sirve para indicar el principio y el final de un mensaje. Al byte de sincronización se le asigna el código?111111?.

2.9.2. El byte de dirección del subsistema AB identifica el subsistema local al que se enruta el mensaje.

2.9.3. El byte de función CF realizada determina la operación que se realiza en un ciclo de comunicación determinado. El propósito de los bits dentro del byte CF se muestra en la Fig. 2.

Estructura de bytes KF

2.9.4. Los códigos CF y las operaciones correspondientes realizadas se indican en la tabla.

Designación de bytes	Código de función								Operación a realizar
									Multidifusión (direccionamiento general)
									Escribe Lee
									Encuesta centralizada de controladores
									Transferencia de control del canal principal.
									Control de retorno del canal troncal. No se aceptó mensaje con dirección general
									Control de retorno del canal troncal. Mensaje con dirección general aceptada
									Encuesta descentralizada de controladores. No hay solicitud para apoderarse del canal. No se aceptó mensaje con dirección general
									Solicitud de apoderamiento del canal principal. No se aceptó mensaje con dirección general
									Solicitud de apoderamiento del canal principal. Mensaje con dirección general aceptada
									Pasando una ficha
									Confirmación de mensaje
									Confirmación de emisión del mensaje.
									Confirmación de recepción y posterior emisión de un mensaje. Respuestas a una encuesta centralizada
									No hay solicitud para apoderarse del canal. No se aceptó mensaje con dirección general
									No hay solicitud para apoderarse del canal. Mensaje con dirección general aceptada
									Solicitud de apoderamiento de un canal. No se aceptó mensaje con dirección general
									Solicitud de apoderamiento de un canal. Mensaje con dirección general aceptada

El bit cero determina el tipo de mensaje (desafío-respuesta) transmitido a través del canal troncal.

El bit 1 adquiere un valor único cuando el subsistema está ocupado (por ejemplo, formando un búfer de datos).

El bit 2 adquiere un valor único si en este ciclo se transmite un mensaje de formato 2.

El bit 3 toma el valor de uno en un mensaje reenviado al mismo subsistema local si se detecta un error o no hay respuesta.

(Edición modificada, Enmienda No. 1).

2.9.5. La dirección propia del subsistema local que genera el mensaje AC se emite para informar al subsistema llamado de la dirección de respuesta y verificar la exactitud de su elección.

2.9.6. El byte DS determina la longitud de la parte de información en formato 2.1, mientras que el valor del código binario del byte DS determina el número de bytes DN. La excepción es el código ?????????, lo que significa que se transmiten 256 bytes de información.

Los bytes DS1, DS2 determinan la longitud de la parte de información en formato 2.2.

(Edición modificada, Enmienda No. 1).

2.9.7. Los bytes de datos DN representan la parte de información de un mensaje de formato 2. La codificación de datos debe establecerse mediante documentos reglamentarios para los subsistemas locales asociados.

2.9.8. Los bytes de control KB1, KB2 forman la parte de control y sirven para determinar la fiabilidad de los mensajes transmitidos.

3. ESTRUCTURA DE LA INTERFAZ

3.1. La interfaz brinda la capacidad de construir sistemas distribuidos con una estructura de comunicación troncal (Fig. 3).

Estructura de conexión de subsistemas locales.

lC1 - LCn- subsistemas locales; mk- canal principal; ordenador personal- resistencia coincidente

3.2. Todos los subsistemas locales interconectados deben estar conectados al canal principal a través del cual se intercambia información.

3.3. Para interconectar los subsistemas locales con el canal principal, deben incluir controladores de comunicación. Los controladores de comunicaciones deben:

convertir información del formulario de presentación aceptado en el subsistema local al formulario requerido para la transmisión por el canal principal;

agregar y resaltar señales de sincronización;

reconocimiento y recepción de mensajes dirigidos a este subsistema local;

Generación y comparación de códigos de control para determinar la confiabilidad de los mensajes recibidos.

3.4. El intercambio de mensajes entre subsistemas locales debe organizarse en forma de ciclos. Se entiende por ciclo el procedimiento de transmisión al canal principal de un mensaje de formato 1 o 2. El proceso de transmisión se compone de varios ciclos interconectados.

3.5. El proceso de transmisión debe organizarse según el principio asíncrono: el subsistema local debe recibir respuestas a las llamadas enviadas al canal principal (a excepción de las operaciones grupales).

4. FUNCIONES DE LA INTERFAZ

4.1. La interfaz establece los siguientes tipos de funciones, que se diferencian en los niveles de control, que ocupan subsistemas locales en el proceso de mensajería:

recepción pasiva;

recepción y respuesta;

gestión descentralizada del canal principal;

solicitud de apoderamiento del canal principal;

Control centralizado del canal principal.

(Edición modificada, Enmienda No. 1).

4.2. La composición de las funciones de interfaz implementadas por el subsistema local está determinada por la composición del problema resuelto por este subsistema y sus características funcionales.

4.3. El tipo de subsistema local está determinado por la función de nivel más alto entre las proporcionadas. El subsistema local se considera activo en relación con la función que realiza en el ciclo actual.

4.4. De acuerdo con la composición de las funciones de interfaz implementadas, se distinguen los siguientes tipos de subsistemas locales:

subsistema controlado pasivamente;

subsistema controlado;

subsistema de control;

subsistema de control proactivo;

subsistema líder.

4.4.1. El subsistema controlado pasivamente realiza únicamente la identificación y recepción de mensajes dirigidos a él.

4.4.2. El subsistema controlado recibe mensajes dirigidos a él y genera un mensaje de respuesta de acuerdo con el código de función recibido.

4.4.3. El subsistema de control debe tener la capacidad de:

aceptar el control del intercambio a través del canal principal en modo centralizado y descentralizado;

generar y transmitir mensajes a través del canal principal;

recibir y analizar mensajes de respuesta;

devolver o transferir el control del canal troncal una vez finalizado el proceso de transferencia.

(Edición modificada, Enmienda No. 1).

4.4.4. El subsistema de control proactivo, además de la función según la cláusula 4.4.3, debe tener la capacidad de generar una señal de solicitud para tomar el canal principal, recibir y enviar los mensajes correspondientes al realizar el procedimiento de búsqueda del subsistema solicitante.

4.4.5. El subsistema líder coordina el trabajo de todos los subsistemas locales en el modo de control centralizado del canal principal. Ella realiza:

arbitraje y transferencia del control del canal principal a uno de los subsistemas de control local;

control central de todos los subsistemas locales;

monitorear el funcionamiento del subsistema local de control activo;

transmisión de mensajes con una dirección común para todos (o varios) subsistemas locales.

Sólo se puede conectar al canal principal un subsistema que tenga una función maestra activa.

(Edición modificada, Enmienda No. 1).

5. PROCEDIMIENTO DE INTERCAMBIO DE MENSAJES

5.1. Cada ciclo de transmisión de mensajes a través del canal principal debe comenzar con la sincronización de todos los subsistemas conectados a través de la interfaz.

5.1.1. Para realizar la sincronización, el maestro o el subsistema de control activo debe transmitir el byte de sincronización CH al canal principal. Es posible transmitir varios bytes de sincronización de forma secuencial. Los bytes de sincronización adicionales no se incluyen en el formato del mensaje.

5.1.2. Una vez que todos los subsistemas se han sincronizado, el subsistema de control maestro o activo envía un mensaje de formato 1 o 2 al enlace troncal, incluidos sus propios bytes CH.

5.1.3. Todos los bytes, a excepción del control KB1 y KB2, se transmiten al canal principal, comenzando por el bit menos significativo.

Los bytes KB1, KB2 se transmiten desde el bit más significativo.

5.1.4. Para excluir del mensaje transmitido al canal principal una secuencia de bits que coincidan con el código del byte CH, cada mensaje debe convertirse de tal manera que después de 5 caracteres "1" consecutivos se debe incluir un carácter "0" adicional. . En consecuencia, el subsistema receptor debe excluir este carácter del mensaje.

5.1.5. Después de transmitir el mensaje, incluido el byte final del CH, el subsistema emisor debe transmitir al menos 2 bytes CH más para completar las operaciones de recepción, después de lo cual finaliza el ciclo de transmisión.

5.2. El procedimiento de control del canal troncal determina la secuencia de operaciones para activar uno de los subsistemas de control para llevar a cabo el proceso de transmisión de mensajes. Los subsistemas conectados a través de una interfaz pueden funcionar en el modo de control centralizado del canal principal.

5.2.1. El procedimiento para el control centralizado del canal principal prevé la presencia de un subsistema líder, que coordina la interacción de los subsistemas gestionando la transferencia de control del canal principal.

5.2, 5.2.1. (Nueva edición, Enmienda No. 1).

5.2.2. Al transferir el control del enlace troncal, el subsistema maestro designa el subsistema de control activo para llevar a cabo el proceso de transferencia de mensajes. Para hacer esto, el subsistema líder debe enviar un mensaje en formato 1 con el código de función KF6 al subsistema de control seleccionado.

5.2.3. Después de recibir un mensaje con el código de función KF6, el subsistema de control debe activarse y puede realizar varios ciclos de intercambio de mensajes en un proceso de transmisión. El número de ciclos de intercambio debe ser controlado y limitado por el subsistema maestro.

5.2.4. Después de transferir el control del canal principal, el subsistema líder debe activar la función de recepción pasiva y activar el tiempo de control. Si dentro del tiempo establecido (el tiempo de espera de respuesta no debe ser superior a 1 ms) el subsistema activo designado no comienza a transmitir mensajes a través del canal troncal, el subsistema líder vuelve a enviar un mensaje de formato 1 con el código de función KF6 y el señal de retransmisión al subsistema de control.

5.2.5. Si, tras un acceso repetido, el subsistema de control no comienza a transmitir mensajes (no se activa), el subsistema líder lo determina como defectuoso e implementa los procedimientos previstos para tal situación.

5.2.6. Al final del proceso de transferencia, el subsistema de control activo debe realizar la función de devolver el control del canal troncal. Para ello, debe enviar un mensaje al subsistema líder con el código de función KF7 o KF8.

5.2.7. El procedimiento de control descentralizado del canal principal prevé la transferencia secuencial de la función activa a otros subsistemas de control mediante la transferencia de un token. El subsistema que aceptó el token está activo.

5.2.8. Para la captura inicial del token, todos los subsistemas conectados a través del canal troncal deben incluir temporizadores de intervalo y los valores de los intervalos de tiempo deben ser diferentes para todos los subsistemas. Al subsistema con mayor prioridad se le debe asignar un intervalo de tiempo menor.

5.2.9. Si transcurrido el intervalo de tiempo propio del subsistema, el canal troncal queda libre, este subsistema debe considerarse propietario del token e iniciar el proceso de transmisión como subsistema de control activo.

5.2.10. Luego de completar el proceso de transferencia, el subsistema de control activo debe transferir el control del canal principal al siguiente subsistema de control con la dirección AB = AC + 1, para lo cual debe emitir un marcador, activar la función de recepción pasiva en sí mismo y encender el controlar el tiempo.

Como marcador se utiliza un mensaje de formato 1 (Fig. 1) con código de función KF13 y dirección AB.

Si dentro del tiempo especificado el subsistema que recibió el token no inicia el proceso de transmisión, el subsistema que lo envió debe intentar transmitir el token a subsistemas con las siguientes direcciones AB = AC + 2, AB = AC + 3, etc. hasta que se acepte el token. La dirección del subsistema que recibió el token debe ser recordada por este subsistema como una dirección posterior hasta que se repita la adquisición inicial.

5.2.11. Cualquier subsistema activo que detecte una salida no autorizada al canal de comunicación deberá realizar las acciones de la cláusula 5.2.8.

5.2.12. En el modo de control descentralizado del canal principal, todos los subsistemas deben tener una función de recepción pasiva activa. En caso de pérdida de token (por ejemplo, si falla el subsistema de control activo), se debe activar el mecanismo de captura de token inicial (cláusulas 5.2.8, 5.2.9) y se debe restablecer la operación.

5.2.13. Cualquier subsistema que posea un token y haya recibido una función maestra activa puede tomar el control centralizado del canal troncal y mantenerlo hasta que se cancele la función maestra activa asignada.

5.2.7 - 5.2.13. (Introducida adicionalmente, Enmienda No. 1).

5.3. En el modo de control centralizado, la transferencia de control del canal principal se puede organizar en función de las solicitudes de los subsistemas de control proactivo.

5.3.1. Los subsistemas deben tener una función de solicitud de captura de canal troncal activa para organizar la transferencia de control ante las solicitudes.

5.3.2. Hay dos formas posibles de organizar la búsqueda de un subsistema que solicite acceso al canal principal: centralizada y descentralizada.

5.3, 5.3.1, 5.3.2. (Nueva edición, Enmienda No. 1).

5.3.3. Con el sondeo centralizado, el subsistema líder debe sondear secuencialmente todos los subsistemas de control proactivo conectados al canal principal. El subsistema líder debe enviar un mensaje en formato 1 con el código de función KF5 a cada subsistema de control proactivo.

El subsistema de control iniciador debe enviar un mensaje de respuesta al subsistema líder con uno de los códigos de función KF21 - KF24, dependiendo de su estado interno. La secuencia de operaciones en el procedimiento de encuesta centralizada se muestra en la Fig. 4.

5.3.4. El sondeo descentralizado proporciona un proceso rápido para identificar subsistemas de control proactivo que han establecido una solicitud de acceso al canal troncal. El subsistema líder debe comunicarse solo con el primer subsistema de control proactivo en turno con un mensaje de formato 1 y código de función KF9.

Cada subsistema de control proactivo debe recibir un mensaje dirigido a él y enviar su propio mensaje dirigido al siguiente subsistema por turno al canal principal. El mensaje generado debe contener uno de los códigos de función KF9 - KF12, que caracteriza el estado de este subsistema. El procedimiento de encuesta descentralizada se ilustra en la Fig. 5.

5.3.5. El subsistema líder, después de iniciar la encuesta descentralizada, activa la función de recepción pasiva y recibe todos los mensajes enviados por los subsistemas de control proactivo. Esto permite que el subsistema líder, una vez finalizada la encuesta descentralizada, tenga información sobre las solicitudes de acceso al canal principal de todos los subsistemas de control proactivo.

Proceso de sondeo del subsistema centralizado.

Proceso de votación del subsistema descentralizado

El último subsistema de control de iniciativas en la cadena de votación descentralizada debe dirigir su mensaje al subsistema líder, lo que significa el final del procedimiento de votación descentralizada.

5.3.6. Si algún subsistema no envía mensajes al canal principal después de acceder a él, el subsistema líder debe despertarse y enviarle un mensaje repetido idéntico al anterior. Si no hay respuesta (o errores) a una llamada repetida, el subsistema líder lanza una encuesta descentralizada desde el siguiente subsistema, y ​​este subsistema se excluye de la encuesta.

5.4. El procedimiento de transferencia de datos se puede realizar mediante uno de los siguientes procesos:

grabación grupal;

escribe Lee.

5.4.1. La grabación de grupo debe ser realizada por el subsistema maestro. Al realizar una grabación grupal, el subsistema maestro emite un mensaje de formato 2 al canal principal, en el que el código 11111111 (255) y el código de función KF1 se escriben como dirección AB.

5.4.2. Todos los subsistemas que responden a la dirección de multidifusión deben aceptar el mensaje del enlace troncal y registrar un estado que indique que el mensaje de dirección pública ha sido aceptado. Los subsistemas receptores no emiten mensajes de respuesta durante la grabación grupal.

5.4.3. La confirmación de la recepción de un mensaje grupal se realiza en el proceso de sondeo centralizado o descentralizado, así como al devolver el control del canal principal, para lo cual el bit de estado correspondiente se incluye en los códigos de función KF7, KF8, KF9 - KF12 y KF21 - KF24.

5.4.4. Durante el proceso de grabación, el subsistema maestro o el subsistema de control activo envía un mensaje de formato 2 con el código de función KF2 al canal principal, destinado a ser recibido por un subsistema controlado específico, cuya dirección se indica en el byte AB. Después de emitir un mensaje, el subsistema de control activo activa la cuenta regresiva de control y espera un mensaje de respuesta.

5.4.5. El subsistema direccionado reconoce su dirección y recibe el mensaje que se le envía. Si el mensaje se recibe sin error, el subsistema receptor debe emitir una respuesta al canal principal en forma de mensaje de formato 1 con código de función KF18.

5.4.6. Si se detecta un error en un mensaje recibido, el subsistema receptor no debería emitir una respuesta.

5.4.7. El subsistema de control activo, si no hay respuesta durante el intervalo de tiempo de control, deberá retransmitir el mismo mensaje.

5.4.8. Si no hay respuesta a un mensaje repetido, este subsistema se considera defectuoso y el subsistema de control activo debe realizar el procedimiento previsto para tal situación (encendido de alarma, retirada de uso del subsistema, encendido de reserva, etc.).

5.4.9. En el modo de control centralizado del canal principal, el diálogo entre los subsistemas de control y controlados debe ser monitoreado constantemente por el subsistema líder, que en este momento realiza la función de recibir mensajes pasivamente.

(Nueva edición, Enmienda No. 1).

5.4.10. El proceso de lectura debe comenzar enviando un mensaje de formato 1 con el código de función KF3 por parte del subsistema de control activo.

5.4.11. El subsistema al que va dirigido este mensaje, si se recibe correctamente, deberá emitir un mensaje de respuesta de formato 2 con código de función KF19.

5.4.12. Si el subsistema llamado no puede emitir datos dentro del tiempo de espera especificado, luego de recibir el mensaje con la función de lectura, debe registrar la señal de que el subsistema está ocupado y comenzar a formar una serie de datos para su emisión.

5.4.13. Este subsistema administrado debe recordar la dirección del subsistema de control activo que lo dirigió (para el cual se están preparando datos) y configurar los mensajes de respuesta de señal de ocupado a otros subsistemas de control.

5.4.14. Para leer los datos preparados, el subsistema de control activo debe contactar nuevamente al subsistema controlado con un mensaje en formato 1 con código de función KF3. Si los datos están preparados en este momento, entonces el subsistema controlado debe emitir un mensaje de respuesta de formato 2 con el código de función KF19.

La señal de ocupado del subsistema sólo debe borrarse después de la transmisión de un mensaje de respuesta de formato 2.

5.4.15. Si el subsistema de control activo recibe el mensaje de respuesta sin ningún error, el proceso de lectura finaliza.

5.4.16. Si se detecta un error o no hay respuesta, el subsistema de control activo repite la llamada y luego toma medidas similares a las indicadas en los párrafos. 5.4.7, 5.4.8.

5.4.17. Escritura-lectura es una combinación de procesos según párrafos. 5.4.4 - 5.4.15.

5.4.18. El subsistema de control activo envía un mensaje de formato 2 con código de función KF4 al canal principal.

5.4.19. El subsistema direccionado debe aceptar el mensaje que se le envía y generar una respuesta.

5.4.20. El mensaje de respuesta en este proceso debe estar en formato 2 (contener datos leídos) y tener el código de función KF20.

5.4.21. El monitoreo de la confiabilidad de los mensajes transmitidos y las acciones tomadas por el subsistema de control activo deben ser similares a los dados para los procesos de escritura y lectura.

6. IMPLEMENTACIÓN FÍSICA

6.1. Físicamente, la interfaz se implementa en forma de líneas de comunicación que forman un canal principal y controladores de comunicación que proporcionan conexión directa a las líneas de comunicación.

6.2. Los controladores de comunicación deben implementarse en forma de unidades funcionales que formen parte de un subsistema o en forma de dispositivos estructuralmente separados.

6.3. Las reglas para el emparejamiento e interacción de los controladores de comunicación con la parte funcional del subsistema no están reguladas por esta norma.

6.4. Para líneas de comunicación troncales se debe utilizar un cable coaxial con una impedancia característica de 75 Ohmios.

6.5. El cable coaxial debe cargarse en ambos extremos con resistencias correspondientes con una resistencia de (75 ± 3,75) ohmios. La potencia de las resistencias correspondientes debe ser de al menos 0,25 W.

Las resistencias de terminación deben conectarse a los extremos de las líneas de comunicación mediante conectores RF.

No se permite conectar a tierra o conectar líneas de comunicación a carcasas de dispositivos en subsistemas de acoplamiento.

6.6. La atenuación a lo largo de la línea de comunicación del canal principal no debe ser superior a 18 dB para una velocidad de 500 kbit/s.

6.7. La atenuación total introducida por cada ramal de la línea de comunicación del canal principal no debe exceder los 0,1 dB, incluida la atenuación determinada por la calidad del punto de unión, la atenuación en la rama y la atenuación que depende de los parámetros de entrada y salida de los circuitos de adaptación.

6.8. Los ramales de la línea de comunicación del canal principal deberán realizarse con un cable coaxial con una impedancia característica de 75 Ohmios. La longitud de cada ramal no supera los 3 m. La longitud total de todos los ramales se incluye en la longitud total del canal principal. La conexión a la línea de comunicación debe realizarse mediante conectores RF. La desactivación de cualquiera de los subsistemas no debería provocar una interrupción en la línea de comunicación.

6.9. Los controladores de comunicaciones deben contener amplificadores transceptores que proporcionen:

sensibilidad de recepción, no peor................................................. ...... ................. 240 mV

nivel de señal de salida ................................................ ..... ........................... 4 a 5V

impedancia de salida................................................ ........................................ (37,50 ± 1,88) Ohmios

6.10. La formación de señales eléctricas para su transmisión al canal principal se realiza modulando la frecuencia del reloj con las señales del mensaje transmitido. Cada bit del mensaje transmitido corresponde a un período completo de la frecuencia del reloj, y los flancos ascendente y descendente de la señal transmitida deben coincidir con la transición a través de cero de la frecuencia del reloj (Fig. 6). La correspondencia de los símbolos recibidos del canal principal con estados significativos se establece de la siguiente manera:

el símbolo “0” corresponde a la fase opuesta al símbolo anterior,