Для послідовної передачі цифрових даних існує три форми зв'язку:

а) симплексний зв'язокпередбачає наявність одного передавача та одного приймача; інформація передається в одному напрямку, зв'язок здійснюється через окрему пару дротів;

Б) напівдуплексний зв'язокдопускає двонаправлену передачу даних, але з одночасно; зв'язок здійснюється по кабелю, що складається із двох або чотирьох проводів;

в) дуплексний зв'язокзабезпечує одночасну двонаправлену передачу даних, а зв'язок здійснюється також кабелю, що складається з двох або чотирьох проводів.

Для кожної із зазначених вище форм зв'язку необхідно, щоб приймальний пристрій був готовий прийняти та ідентифікувати кожен набір даних, переданий передавачем. Існують два способи вирішення цього завдання. При асинхронної передачікожному пакету даних передує старт-біт, а після передачі цього пакета даних слід стоп-біт. Таким чином, приймач чітко визначає початок та кінець повідомлення. Однак через необхідність постійної перевірки старт-і стоп-бітів швидкість передачі при даному виді зв'язку обмежена і, як правило, не перевищує 1200 біт/с.

Асинхронна передача використовується в умовах невпевненого прийому та високого рівня перешкод. Синхронна передачане вимагає старт-і стоп-бітів, передавач та приймач синхронізовані. Початок прийому-передачі даних попередньо синхронізується синхроімпульсом, а потім кожне слово пакета даних розпізнається як блок семи або восьми біт. Синхронна передача даних може забезпечувати швидкість понад 1200 біт/с і найчастіше застосовується передачі таких потоків даних, як програмні файли.

Сучасні інтелектуальні датчики та елементи управління поряд із традиційним інтерфейсом RS-232Cможуть мати також у своєму складі підсистему послідовного введення-виведення на базі інтерфейсу RS-485. Програмовані логічні контролери більшості виробників як засоби організації територіально-розподілених систем збору даних та управління містять ту чи іншу реалізацію інтерфейсів RS-422А/RS-485.

RS-232C– поширений стандартний послідовний інтерфейс. Він може бути використаний для синхронної передачі даних зі швидкістю до 20000 біт/с на відстань до 15 метрів; більш довгі дистанції швидкість передачі зменшується. інтерфейс RS-449– це більш пізній стандарт, він має покращені порівняно з RS-232 характеристики зі швидкості та відстані передачі; тут можна досягти швидкість до 10 000 біт/с на відстань до 1 км. Рівні напруги, що відповідають стандарту RS-232, становлять +12 для логічного "0" і -12 для логічного "1". інтерфейс RS-232 є в даний час стандартним для СОМ-портів персональних комп'ютерів Оскільки переважна більшість мікропроцесорів побудовано на ТТЛ-структурі(транзисторно-транзисторна логіка), де рівень логічного нуля становить 0, а логічної одиниці +5, то, очевидно, що рівні сигналів необхідно перетворювати для узгодження. Останнє досягається використанням інтегральних мікросхем – перетворювачів рівня, таких як: МС1488для перетворення ТТЛ-рівнів на рівні RS-232 і МС1489для перетворення рівнів RS-232 у ТТЛ-рівні.

Інтерфейс RS-485(EIA-485) – один із найбільш поширених стандартів фізичного рівня зв'язку (канал зв'язку + спосіб передачі сигналу).

Мережа, побудована на інтерфейсі RS-485, є приймачами, з'єднаними за допомогою кручений пари- Двох скручених проводів. В основі інтерфейсу RS-485 лежить принцип диференціальної (балансною) передачіданих. Суть його полягає у передачі одного сигналу по двох дротах. Причому по одному дроту (умовно A) йде оригінальний сигнал, а інакше (умовно B) – його інверсна копія. Таким чином, між двома проводами крученої пари завжди є різниця потенціалів (рис. А1.1).

Малюнок А1.1

Такий спосіб передачі забезпечує високу стійкість до синфазної перешкоди, що діє на обидва дроти лінії однаково. Якщо сигнал передається потенціалом в одному дроті відносно загального, як в RS-232, то наведення на цей провід можуть спотворити сигнал відносно загального, що добре поглинає наведення («землі»). Крім того, на опорі довгого загального дроту падатиме різниця потенціалів загальних точок як додаткове джерело спотворень. При диференціальній передачі таких спотворень немає, оскільки у кручений парі наведення на обидва дроти однакова. Таким чином, потенціал у однаково навантажених дротах змінюється однаково, при цьому інформативна різниця потенціалів залишається без змін.

Апаратна реалізація інтерфейсу – мікросхеми приймачів з диференціальними входами/виходами (до лінії) та цифровими портами (до портів UART-контролера). Існують два варіанти такого інтерфейсу: RS-422і RS-485.

RS-422 – дуплексний інтерфейс. Прийом та передача забезпечуються за двома окремими парами проводів. На кожній парі проводів може бути лише по одному передавачу.

RS-485 – напівдуплексний магістральний аналог інтерфейсу RS-422. Прийом та передача виконуються по одній парі проводів із поділом у часі. У мережі може бути багато передавачів, оскільки вони можуть вимикатися в режимі прийому.

Всі пристрої підключаються до однієї кручений пари однаково: прямі виходи ( A) до одного дроту, інверсні ( B) - До іншого.

Вхідний опір приймача з боку лінії зазвичай становить 12 кОм. Оскільки потужність передавача не безмежна, це створює обмеження кількості приймачів, підключених до лінії. Відповідно до стандарту RS-485, з урахуванням резисторів, що погоджують, передавач може вести до 32 приймачів. Однак, застосовуючи мікросхеми з підвищеним вхідним опором, можна підключати до лінії значно більше пристроїв (більше 100 приладів). При цьому прилади підключаються до лінії паралельно, а контролер (комп'ютер) має бути додатковим пристроєм – перетворювачем послідовного порту RS-485/RS-232.

Максимальна швидкість зв'язку в RS-485 може досягати 10 Мбіт/сек, а максимальна довжина лінії зв'язку – 1200 м. Якщо необхідно організувати зв'язок на відстані, що перевищує 1200 м, або підключити більше пристроїв, ніж допускає здатність навантаження передавача, то застосовують спеціальні повторювачі ( репітери).

Діапазон напруг логічних “1“ та “0“ у передавачі RS-485 становлять, відповідно, +1,5...+6 В та –1,5...–6 В, а діапазон синфазної напруги передавача – (–1 ...+3 У).

Значення параметрів визначені таким чином, що будь-який пристрій, що входить до складу вимірювальної інформаційної системи, зберігає працездатність за наявності на його клемах, підключених до лінії зв'язку, перешкоди загального вигляду, напруга якої знаходиться в діапазоні від -7 до +7.

Для паралельної передачі у вимірювальних інформаційних системах часто використовується стандартний інтерфейс IEEE-488 (Institute of Electrical and Electronics Engineers), званий також HP-IB(Hewlett-Packard Interface Bus)або GPIB(General Purpose Interface Bus –інтерфейсна шина загального застосування. Міжнародна електротехнічна комісія ( ПЕК) рекомендувала цей стандарт як міжнародний, тому на пострадянському просторі він носить назву цифровий інтерфейс МЕК.

інтерфейс IEEE-488 був розроблений для програмованих та непрограмованих електронних вимірювальних приладів та перетворювачів. Він розрахований на асинхронний обмін інформацією, орієнтований на сполучення пристроїв, що розташовуються відносно один одного на відстані до 20 м, та забезпечує роботу в ІІС приладів різної складності, допускає прямий обмін інформацією між ними, дистанційне та місцеве управління приладами. Описуваний інтерфейс має магістральну структуру (рис. А1.2).

Магістраль інтерфейсу складається з 24 сигнальних ліній, вісім із яких – лінії заземлення, інші лінії розбиті втричі групи. Перша група, що складається з восьми двонаправлених сигнальних ліній, є шиною даних. Вона призначена передачі даних і команд між різними приладами, приєднаними до інтерфейсу. Інша група із п'яти сигнальних ліній – шина загального керування, по ній передаються сигнали керування та стану. Остання група з трьох ліній використовується для управління передачею даних ( шина квитування).

Прилади, приєднані до інтерфейсу, можуть працювати як приймачі чи джерела повідомлень. У кожний момент часу лише один пристрій може бути джерелом інформації, тоді як приймачами повідомлень можуть одночасно працювати кілька пристроїв. Один із пристроїв на магістралі є контролеромінтерфейсу.

Загальна кількість приймачів і джерел інформації в IEEE-488 не повинна перевищувати 31 при однобайтовій адресації, а число приладів, що паралельно підключаються, - 15 (включаючи керуючий контролер).

У стандарті IEEE-488 високому рівню сигналу лінії відповідає значення напруги, рівне чи більше 2 У, а низькому рівню – значення, рівне чи менше 0,8 У.

Додаток А2

Інструкція користувача

1. Введення
1.1. Галузь застосування………………………………………………………………. 3
1.2. Короткий опис можливостей………………………………………………..... 3
1.3. Рівень підготовки користувача………………………………………………... 3

2. Призначення та умови застосування АСУ ТП «ВП»……………………………………. 4

3. Рішення системи АСУ ТП «ВП» ………………………………………………………. 5

4. Запуск системи…………………………………………………………………..……… 6

1. Введення.

1.1. Галузь застосування

Вимоги цього документа застосовуються при:

· Попередніх комплексних випробуваннях;

· Досвідченої експлуатації;

· приймальних випробуваннях;

· Промислової експлуатації.

1.2. Короткий опис можливостей

Програмний продукт «Ваговий потік» призначений для проведення аналітичної роботи, автоматизування та оптимізування процесів документообігу та міжвідомчої логістики різних відділів підприємства. Система також забезпечує можливість оперативного контролю та коригування роботи технічних процесів на підприємствах, пов'язаних з використанням вагового обладнання на елеваторах, нефе- та газосховищах, залізничних товарних станціях та інших промислових об'єктах.

Програмне забезпечення та апаратно-програмний комплекс АСУ ТП «Ваговий Потік» мають модульну структуру.

При роботі зі звітністю найчастіше використовуються: програмне забезпечення «OLE 1C» з функцією online-синхронізації (дозволяє ініціацію зважування із системи бухобліку) та програмне забезпечення "SAP RFC" з функцією online-синхронізації (формує зважування в систему бухобліку), які надає таке:

· Перевірка можливості проїзду ТЗ на територію підприємства;

· Створення документа в «1С» на факт зважування ТЗ на підприємстві;

· Повернення даних про залишок коштів на рахунку контрагента в системі «1С».;

· Пошук документа за номером транспортного засобу та повернення номера документа. Якщо документів кілька, порядок виведення визначається розробником, функція завжди повертає один документ;

повернення інформації про документ; повернення елемента довідника; внесення до документа ваги товару; видача переліку документів на дату.

1.3. Рівень підготовки користувача

Користувач повинен мати досвід роботи з ОС MS Windows (95/98/NT/2000/XP, XP-7), навик роботи з MS Office, а також мати такі знання:

· Знати відповідну предметну область;

· Знати принцип дії автомобільних ваг;

· Вміти навички підключення периферійних пристроїв.

2. Призначення та умови застосування АСУ ТП «ВП».

Диспетчеризація виробництва, транспорту, автошляхів, що успішно застосовується в багатьох галузях діяльності, починаючи від комерційних доріг та переправ, автоматичних паркінгів, закінчуючи автоматизацією роботи газодобувної галузі.

Програмно-апаратний комплекс АСУ ТП «Ваговий Потік» призначений для автоматизації промислових вагових систем (авто ваг, вагонних ваг тощо) та документообігу, конфігурації з урахуванням галузевої приналежності підприємства та особливостей обліку.

Всі системи мають можливість легкої інтеграції в інші системи, наприклад, бухгалтерські системи обліку (1С, «Турбобухгалтер», SAP, ВААN і т. д.) Системи також оснащені опцією дистанційного/віддаленого контролю. Всі наші проекти включають найпрогресивніші та унікальні програмно-апаратні рішення з використання RFID-технологій (радіочастотна ідентифікація), активні та пасивні.

АСУ ТП «Ваговий Потік» включає встановлення систем безпеки та відеоспостереження, СКУД на промислових об'єктах різного призначення та будь-якого рівня складності, з інтеграцією їх у технологічні процеси підприємства та документообіг, а також використання сучасних RFID-технологій, (активні/пасивні) .

3. Рішення системи АСУ ТП "ВП"

Типові варіанти комплектації систем АСУ ТП «Ваговий потік»

Варіанти ідентифікації подій. «Подія» - важлива складова частина, що дозволяє організувати роботу системи без людини, що виключає «ризики», пов'язані з діяльністю непорядних співробітників.

1. Інтелектуальна відео аналітика – система розпізнавання транспортних засобів, номерів ТС/вагони/контейнери;
2. RFID - радіочастотна ідентифікація (активна чи пасивна);
3. Різні датчики – індукційні, теплові датчики;
4. Введення даних про подію людиною

Виконавчі пристрої: - будь-які цифрові пристрої, у конструкції яких закладені порти підключення (COM USB, RS 232/485, мережа IP та ін.);
- будь-які аналогові пристрої з функціями включення/вимкнення (світлофори/двигуни/лампочки/шлагбауми/заслінки та ін.);
- цифрові датчики / аналізатори електронні та з сухими контактами.

Програмні компоненти АСУ ТП "ВП"
У нас існує кілька модулів АСУ ТП ВП - коротко їх функціонал описаний у специфікації, детальніше у посібнику. Нижче наведено основні програмні компоненти Системи АСУ ТП «Ваговий потік». Кожен модуль несе певні основні функції:

1. Сервер - ПО АСУ ТП "Ваговий потік"
Центральна північ ваг (WEB, SQL, УРБД)

2. Вагова програм - АСУ ТП "Ваговий Потік" Модуль авто
3. Використання різних пристроїв – АСУ ТП "Ваговий Потік" Модуль контролер +
в системі

4. Коригування, видимі/невидимі – АСУ ТП «ВП» Модуль Лабораторія

5. Додаткове робоче місце – АСУ ТП «ВП» Модуль додаткове робоче місце
(Можливість підключення віддалено або по мережі до АРМ ПВК)

4. Запуск системи

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

Мал. 2. Інтерфейс АСУ ТП «Ваговий потік»

Інтерфейсскладається з наступних елементів:

1.Меню навігації. Служить для налаштування та керування системою.

2.Кнопки перемикання між вагами. Служать для перемикання відображення стану різних ваг та індикації активних в даний момент ваг, якщо до системи підключено більше ваг.

3.Меню оператора. Служить для керування зважуванням, документами та системою контролю доступу. Перемикає зовнішній вигляд та функції панелі оператора.

4.Панель оператора. Служить для керування зважуванням, документами та системою контролю доступу. Зовнішній вигляд і функції залежать від обраної закладки в меню оператора (поз 3). При запуску системи з'являється панель керування вагою (як на рис. 2).

5.Календар. Служить для вибору результатів зважування, що відображаються на панелі протоколу зважування (поз. 7) за датою та відображення поточної дати.

6.Кнопка "Записати документ". Служить до створення нового документа.

7.Панель протоколу зважувань. Служить для відображення результатів зважування за дату, вибрану в календарі (поз. 5).

8.Панель відео. Відображає відео, яке транслюється з камер відеоспостереження.

Меню навігації(Рис.3) розташовується у верхньому лівому куті монітора і складається з наступних розділів: "Файл", "Конфігурація", "Модулі", "Вікна", "Про програму".

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

Мал. 4. Меню "Файл".

Меню «Конфігурація» (рис. 5)

Надає доступ до службових параметрів системи

«Дизайнер друкованих форм» -служить для реєстрації макетів документів

«Налаштування системи» -служить для конфігурування системи відповідно до необхідних параметрів

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

Мал. 6. Меню "Модулі".

Меню «Вікна» (Мал. 7)

Відображає список відкритих вікон та дозволяє перемикатися між ними

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

Промислові мережі передачі - це одне з основних елементів сучасних АСУ ТП. Поява промислових комунікаційних протоколів започаткувала впровадження територіально розподілених систем управління, здатних охопити безліч технологічних установок, об'єднати цілі цехи, котрий іноді заводи. Сьогодні сфера промислових комунікацій розвивається семимильними кроками: відомо понад 50 стандартів комунікаційних мереж, спеціально адаптованих для промислового застосування, щороку з'являються нові прогресивні технології передачі даних. Це не дивно, адже саме комунікаційні мережі більшою мірою визначають якість, надійність та функціональні можливості АСУ ТП загалом.

Мережі передачі даних, що використовуються в АСУ ТП, можна умовно поділити на два класи:

1. Польові шини (Field Buses);
2. Мережі верхнього рівня (операторського рівня, Terminal Buses).

1. Польові шини

Головною функцією польової шини є забезпечення мережевої взаємодії між контролерами та віддаленою периферією (наприклад, вузлами вводу/виводу). Крім цього, до польової шини можуть підключатися різні контрольно-вимірювальні прилади та виконавчі пристрої (Field Devices), забезпечені відповідними мережевими інтерфейсами. Такі пристрої часто називають інтелектуальними (Intelligent Field Devices), оскільки підтримують високорівневі протоколи мережного обміну.

Як було зазначено, існує безліч стандартів польових шин, найбільш поширеними з яких є:

1. Profibus DP;
2. Profibus PA;
3. Foundation Fieldbus;
4. Modbus RTU;
5. HART;
6. DeviceNet.

Незважаючи на нюанси реалізації кожного зі стандартів (швидкість передачі даних, формат кадру, фізичне середовище), у них є одна спільна риса - алгоритм мережевого обміну даними, що використовується, заснований на класичному принципі Master-Slave або його невеликих модифікаціях. Сучасні польові шини задовольняють суворим технічним вимогам, завдяки чому стає можливою їх експлуатація у важких промислових умовах. До цих вимог належать:

1. Детермінованість.Під цим мається на увазі, що передача повідомлення з одного вузла мережі до іншого займає строго фіксований відрізок часу. Офісні мережі, побудовані за технологією Ethernet, – це чудовий приклад недетермінованої мережі. Сам алгоритм доступу до середовища за методом CSMA/CD не визначає час, за який кадр з одного вузла мережі буде переданий іншому, і, строго кажучи, немає жодних гарантій, що кадр взагалі дійде до адресата. Для промислових мереж це неприпустимо. Час передачі повинен бути обмежений і в загальному випадку, з урахуванням кількості вузлів, швидкості передачі даних і довжини повідомлень, може бути заздалегідь розрахований.

2. Підтримка великих відстаней.Це суттєва вимога, адже відстань між об'єктами управління може часом досягати кількох кілометрів. Протокол, що застосовується, повинен бути орієнтований на використання в мережах великої протяжності.

3. Захист від електромагнітних наведень.Довгі лінії особливо схильні до згубного впливу електромагнітних перешкод, випромінюваних різними електричними агрегатами. Сильні перешкоди в лінії можуть спотворити дані до невпізнання. Для захисту від таких перешкод застосовують спеціальні екрановані кабелі, а також оптоволокно, яке через світлову природу інформаційного сигналу взагалі нечутливе до електромагнітних наведень. Крім цього, в промислових мережах повинні використовуватися спеціальні методи цифрового кодування даних, що перешкоджають їх спотворенню в процесі передачі або, принаймні, дозволяють ефективно детектувати спотворені дані вузлом, що приймає.

4. Зміцнена механічна конструкція кабелів та з'єднувачів.Тут також немає нічого дивного, якщо уявити, в яких умовах найчастіше доводиться прокладати комунікаційні лінії. Кабелі та з'єднувачі повинні бути міцними, довговічними та пристосованими для використання у найважчих умовах (у тому числі в агресивних атмосферах, в умовах підвищеного рівня вібрацій, вологості).

По виду фізичного середовища передачі даних польові шини поділяються на два типи:

1. Польові шини, побудовані з урахуванням оптоволоконного кабелю. Переваги використання оптоволокна очевидні: можливість побудови протяжних комунікаційних ліній (довжиною до 10 км і більше); велика смуга пропускання; нечутливість до електромагнітних перешкод; можливість прокладання у вибухонебезпечних зонах. Недоліки: - відносно висока вартість кабелю; складність фізичного підключення та з'єднання кабелів. Ці роботи мають виконуватися кваліфікованими фахівцями.
2. Польові шини, побудовані з урахуванням мідного кабелю. Як правило, це двопровідний кабель типу "вита пара" зі спеціальною ізоляцією та екрануванням. Переваги: ​​прийнятна вартість; легкість прокладання та виконання фізичних з'єднань. Недоліки: схильний до впливу електромагнітних наведень; обмежена довжина кабельних ліній; менша порівняно з оптоволокном смуга пропускання.

Прикладом модуля, що забезпечує підключення контролера Simatic S7-300 до мережі Profibus DP з оптоволоконним кабелем, є процесор комунікаційний CP 342-5 FO. Для підключення S7-300 до мережі Profibus DP з мідним кабелем можна використовувати модуль CP 342-5.

2. Мережі верхнього рівня

Мережі верхнього рівня АСУ ТП служать передачі даних між контролерами, серверами і операторськими робочими станціями. Іноді до таких мереж входять додаткові вузли: центральний сервер архіву, сервер промислових додатків, інженерна станція тощо. Але це вже налаштування.

Які мережі використовують на верхньому рівні АСУ ТП? На відміну від стандартів польових шин тут особливого розмаїття немає. Фактично більшість мереж верхнього рівня, що застосовуються в сучасних АСУ ТП, базуються на стандарті Ethernet (IEEE 802.3) або на його швидших варіантах Fast Ethernet і Gigabit Ethernet. При цьому зазвичай використовується комунікаційний протокол TCP/IP. У цьому плані мережі операторського рівня дуже схожі на звичайні ЛОМ, що застосовуються в офісних програмах. Широке промислове застосування мереж Ethernet обумовлено такими очевидними моментами:

1) Промислові мережі верхнього рівня об'єднують безліч операторських станцій та серверів, які в більшості випадків є персональними комп'ютерами. Стандарт Ethernet відмінно підходить для організації подібних ЛОМ; при цьому необхідно забезпечити кожен комп'ютер лише мережним адаптером (NIC, network interface card). Багато сучасних контролерів мають комунікаційні модулі для підключення до мереж Ethernet (наприклад, комунікаційний процесор CP 343-1 дозволяє підключити S7-300 до мережі Industrial Ethernet).

2) На ринку існує великий вибір недорого комунікаційного обладнання для мереж Ethernet, зокрема спеціально адаптованого для промислового застосування.

3) Мережі Ethernet мають велику швидкість передачі даних. Наприклад, стандарт Gigabit Ethernet дозволяє передавати дані зі швидкістю до 1 Gb в секунду при використанні кручений пари категорії 5. Як буде зрозуміло далі, велика пропускна спроможність мережі стає надзвичайно важливим моментом для промислових додатків.

4) Використання на верхньому рівні АСУ ТП мережі Ethernet забезпечує можливість простого стикування мережі АСУ ТП з локальною мережею заводу (або підприємства). Як правило, існуюча ЛОМ заводу базується на стандарті Ethernet. Використання єдиного мережевого стандарту дозволяє спростити інтеграцію АСУ ТП у загальну мережу підприємства.

Проте промислові мережі верхнього рівня АСУ ТП мають свою специфіку, обумовлену умовами промислового застосування. Типовими вимогами до таких мереж є:

1. Велика пропускна спроможність та швидкість передачі даних. Обсяг трафіку безпосередньо залежить від багатьох факторів: кількості технологічних параметрів, що архівуються і візуалізуються, кількості серверів і операторських станцій, використовуваних прикладних додатків і т.д. На відміну від польових мереж жорсткої вимоги детермінованості тут немає: строго кажучи, неважливо, скільки часу займе передача повідомлення від одного вузла до іншого - 100 мс або 700 мс (звісно, ​​це не важливо, поки що знаходиться в розумних межах). Головне, щоб мережа загалом могла справлятися із загальним обсягом трафіку за певний час. Найбільш інтенсивний трафік йде ділянками мережі, що з'єднує сервери та операторські станції (клієнти). Це пов'язано з тим, що на операторській станції технологічна інформація оновлюється в середньому раз на секунду, причому технологічних параметрів, що передаються, може бути кілька тисяч. Але й тут немає жорстких тимчасових обмежень: оператор не помітить, якщо інформація оновлюватиметься, скажімо, кожні півтори секунди замість однієї. У той же час, якщо контролер (з циклом сканування 100 мс) зіткнеться з 500-мілісекундною затримкою надходження нових даних від датчика, це може призвести до некоректного відпрацювання алгоритмів управління.

2. Відмовостійкість. Досягається, як правило, шляхом резервування комунікаційного обладнання та ліній зв'язку за схемою 2*N так, що у разі виходу з ладу комутатора або обриву каналу система управління здатна в найкоротші терміни (не більше 1-3 с) локалізувати місце відмови, виконати автоматичну перебудову топології та перенаправити трафік на резервні маршрути.

3. Відповідність мережного обладнання промисловим умовам експлуатації. Під цим маються на увазі такі важливі технічні заходи, як: - захист мережного обладнання від пилу та вологи; - Розширений температурний діапазон експлуатації; - Збільшений цикл життя; - Можливість зручного монтажу на DIN-рейку; - низьковольтне харчування з можливістю резервування; - міцні та зносостійкі роз'єми та конектори.

Функції промислового мережевого обладнання практично не відрізняються від офісних аналогів, проте, зважаючи на спеціальне виконання, коштує воно дещо дорожче. На малюнку 1 наведено приклад фотографії мережевих комутаторів промислового виконання, що забезпечують підтримку резервованої топології мережі.

Рис.1Промислові комутатори SCALANCE X200 виробництва Siemens (ліворуч) та LM8TX від Phoenix Contact (праворуч): монтаж на DIN-рейку

Говорячи про промислові мережі, побудовані з урахуванням технології Ethernet, часто використовують термін Industrial Ethernet, натякаючи цим їх промислове призначення. Зараз ведуться великі дискусії про виділення Industrial Ethernet в окремий промисловий стандарт, проте на даний момент Industrial Ethernet - це лише перелік технічних рекомендацій щодо організації мереж у виробничих умовах, і є, строго кажучи, неформалізованим доповненням до специфікації фізичного рівня стандарту Ethernet.

Є й інша думка про те, що таке Industrial Ethernet. Справа в тому, що останнім часом розроблено безліч комунікаційних протоколів, що базуються на стандарті Ethernet та оптимізовані для передачі критичних на час даних. Такі протоколи умовно називають протоколами реального часу, маючи на увазі, що з їхньою допомогою можна організувати обмін даними між розподіленими додатками, які критичні на час виконання та вимагають чіткої тимчасової синхронізації. Кінцева мета – досягти відносної детермінованості під час передачі даних. Як приклад Industrial Ethernet можна навести:

• Profinet;
• EtherCAT;
• Ethernet Powerlink;
• Ether/IP.

Ці протоколи різною мірою модифікують стандартний протокол TCP/IP, додаючи до нього нові алгоритми мережного обміну, діагностичні функції, методи самокоригування та функції синхронізації. При цьому канальний та фізичний рівні Ethernet залишаються незмінними. Це дозволяє використовувати нові протоколи передачі даних у існуючих мережах Ethernet із використанням стандартного комунікаційного обладнання.

Протоколи зв'язку в АСУ ТП

У сучасних системах автоматизації, внаслідок постійної модернізації виробництва, все частіше трапляються завдання побудови розподілених промислових мереж із використанням гнучких протоколів передачі.

Минули ті часи, коли десь в апаратній ставилася величезна шафа з обладнанням, до неї тяглися кілометри товстих пучків кабелів, що ведуть до датчиків та виконавчих механізмів. Сьогодні, в переважній більшості випадків, набагато вигідніше встановити кілька локальних контролерів, об'єднаних в єдину мережу, заощадивши тим самим на установці, тестуванні, введенні в експлуатацію та технічному обслуговуванні в порівнянні з централізованою системою.

Для організації промислових мереж використовується безліч інтерфейсів і протоколів передачі даних, наприклад Modbus, Ethernet, CAN, HART, PROFIBUS та ін. Вони необхідні передачі даних між датчиками, контролерами і виконавчими механізмами (ІМ); калібрування датчиків; живлення датчиків та ІМ; зв'язку нижнього та верхнього рівнів АСУ ТП. Протоколи розробляються з урахуванням особливостей виробництва та технічних систем, забезпечуючи надійне з'єднання та високу точність передачі між різними пристроями. Поряд із надійністю роботи в жорстких умовах все більш важливими вимогами в системах АСУ ТП стають функціональні можливості, гнучкість у побудові, простота інтеграції та обслуговування, відповідність промисловим стандартам.

Найбільш поширеною системою класифікації мережевих протоколів є теоретична модель OSI ( базова еталонна модель взаємодії відкритих систем, анг. Open Systems Interconnection Basic Reference Model). Специфікацію цієї моделі було остаточно прийнято у 1984 році Міжнародною Організацією зі Стандартизації (ISO). Відповідно до моделі OSI протоколи діляться на 7 рівнів, розташованих один над одним, за своїм призначенням - від фізичного (формування та розпізнавання електричних або інших сигналів) до прикладного (API для передачі інформації додатками). Взаємодія між рівнями може здійснюватися як вертикально, так і горизонтально (Рис. 1). У горизонтальній взаємодії програмам потрібен загальний протокол обміну даними. У вертикальному – за допомогою інтерфейсів.

Мал. 1. Теоретична модель OSI.

Прикладний рівень

Прикладний рівень - рівень додатків ( англ. Application layer). Забезпечує взаємодію мережі та програм користувача, що виходять за рамки моделі OSI. На цьому рівні використовуються такі протоколи: 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.

Представницький рівень

Представницький рівень ( англ. Presentation layer) - рівень подання даних. На цьому рівні може здійснюватись перетворення протоколів та стиснення/розпакування або кодування/декодування даних, а також перенаправлення запитів іншому мережному ресурсу, якщо вони не можуть бути оброблені локально. Запити програм, отримані з рівня додатків, він перетворює на формат передачі через мережу, а отримані з мережі дані перетворює на формат, зрозумілий додаткам. До цього рівня зазвичай належать такі протоколи: HTTP, ASN.1, XML-RPC, TDI, XDR, SNMP, FTP, Telnet, SMTP, NCP, AFP.

Сеансовий рівень

Сеансовий рівень ( англ. Session layer) керує створенням/завершенням сеансу зв'язку, обміном інформацією, синхронізацією завдань, визначенням права на передачу даних та підтримкою сеансу в періоди неактивності додатків. Синхронізація передачі забезпечується поміщенням потік даних контрольних точок, починаючи з яких відновлюється процес при порушенні взаємодії. Використовувані протоколи: ASP, ADSP, DLC, Named Pipes, NBT, NetBIOS, NWLink, Printer Access Protocol, Zone Information Protocol, SSL, TLS, SOCKS.

Транспортний рівень

Транспортний рівень ( англ. Transport layer) організовує доставку даних без помилок, втрат та дублювання у тій послідовності, як вони були передані. Поділяє дані на фрагменти рівної величини, поєднуючи короткі та розбиваючи довгі (розмір фрагмента залежить від протоколу, що використовується). Використовувані протоколи: TCP, UDP, NetBEUI, AEP, ATP, IL, NBP, RTMP, SMB, SPX, SCTP, DCCP, RTP, TFTP.

Мережевий рівень

Мережевий рівень ( англ. Network layer) визначає шляхи передачі даних. Відповідає за трансляцію логічних адрес та імен у фізичні, за визначення найкоротших маршрутів, комутацію та маршрутизацію, за відстеження неполадок та заторів у мережі. Використовуються протоколи: IP, IPv6, ICMP, IGMP, IPX, NWLink, NetBEUI, DDP, IPSec, ARP, RARP, DHCP, BootP, SKIP, RIP.

Канальний рівень

Канальний рівень ( англ. Data link layer) призначений для забезпечення взаємодії мереж фізично. Отримані з фізичного рівня дані перевіряє на помилки, якщо потрібно виправляє, пакує у кадри, перевіряє на цілісність, і відправляє на мережевий рівень. Канальний рівень може взаємодіяти з одним чи кількома фізичними рівнями. Специфікація IEEE 802 розділяє цей рівень на 2 підрівні - MAC (Media Access Control) регулює доступ до фізичного середовища, що розділяється, LLC (Logical Link Control) забезпечує обслуговування мережевого рівня. Використовувані протоколи: STP, ARCnet, ATM, DTM, SLIP, SMDS, Ethernet, FDDI, Frame Relay, LocalTalk, Token ring, StarLan, L2F, L2TP, PPTP, PPP, PPPoE, PROFIBUS.

Фізичний рівень

Фізичний рівень ( англ. Physical layer) призначений безпосередньо передачі потоку даних. Здійснює передачу електричних або оптичних сигналів в кабель або радіоефір і, відповідно, їх прийом і перетворення в біти даних відповідно до методів кодування цифрових сигналів. Використовувані протоколи: RS-232, RS-422, RS-423, RS-449, RS-485, ITU-T, xDSL, ISDN, T1, E1, 10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5, 100BASE-T, 1000 , 1000BASE-TX, 1000BASE-SX.

Як ви могли помітити, багато протоколів згадуються відразу на кількох рівнях. Це говорить про недопрацьованість та віддаленість теоретичної моделі від реальних мережевих протоколів, тому прив'язка деяких із них до рівнів OSI є умовною.

У світовій практиці, серед мереж загального застосування, найпоширеніший протокол HTTP (англ. HyperText Transfer Protocol - "протокол передачі гіпертексту"). Належить до прикладного та представницького рівнів теоретичної моделі OSI. HTTP базується на технології «клієнт-сервер», тобто існує споживач (клієнт), який ініціює з'єднання та надсилає запит, і постачальник (сервер), який чекає на з'єднання для отримання запиту, здійснює необхідні дії та повертає назад повідомлення з результатом. Основним типом НТТР-клієнта є браузер, наприклад, Mozilla Firefox, Opera або Microsoft Internet Explorer. HTTP зараз повсюдно використовується у Всесвітній павутині для отримання інформації з веб-сайтів.

Мал. 2. Технологія клієнт сервер.

На базі HTTP розроблено розширені протоколи: HTTPS ( англ. Hypertext Transfer Protocol Secure), що підтримує шифрування, та HTTP-NG ( англ. HTTP Next Generation), що збільшує швидкодію Web і розширює можливості промислового застосування.

Позитивні сторони:простота розробки клієнтських програм, можливість розширення протоколу шляхом додавання власних заголовків, поширеність протоколу.

Негативні сторони:великий розмір повідомлень, порівняно з двійковими даними, відсутність навігації у ресурсах сервера, неможливість використання розподілених обчислень.

створення віддалених диспетчерських пунктів, Web-програми для SCADA систем, програмне забезпечення промислових контролерів, організація відеоспостереження.

На сьогоднішній день протокол HTTP та його модифікації підтримуються обладнанням та програмним забезпеченням більшості виробників. Розглянемо деякі з них.

В обладнанні компанії Korenix серій JetNet, JetRock, JetPort, JetI/O, JetBox (побудова мереж на базі промислового Ethernet), JetWave (бездротові рішення) протоколи сімейства HTTP використовуються для організації доступу, конфігурування та керування пристроями.

Компанія ICPDAS для роботи з протоколом HTTP пропонує наступне обладнання та програмне забезпечення. Контролери серії ХРАК, WinPAC, WinCon, LinPAC, ViewPAC працюють під управлінням операційних систем Windows та Linux, із вбудованим HTTP-сервером. Програмні пакети InduSoft (SCADA), ISaGRAF, Web HMI, VXCOMM, MiniOS7 Studio також використовують HTTP-сервер для зв'язку та взаємодії з пристроями.

Керовані комутатори, вбудовані комп'ютери, обладнання бездротових промислових мереж, виробництва компанії Моха, не обходяться без використання протоколів сімейства HTTP.

Мал. 3. Сумісність протоколів сімейства Modbus.

Для організації взаємодії між елементами автоматизації у промислових мережах передачі широко застосовується комунікаційний протокол Modbus. Існують три основні реалізації протоколу Modbus, дві для передачі даних по послідовним лініях зв'язку, як мідним EIA/TIA-232-E (RS-232), EIA-422, EIA/TIA-485-A (RS-485), так і оптичним і радіо: Modbus RTU і Modbus ASCII, і передачі даних по мережах Ethernet поверх TCP/IP: Modbus TCP.

Відмінність між протоколами Modbus ASCII та Modbus RTU полягає у способі кодування символів. У режимі ASCII дані кодуються за допомогою таблиці ASCII, де кожному символу відповідає два байти даних. У режимі RTU дані передаються у вигляді 8-розрядних двійкових символів, що забезпечує більш високу швидкість передачі даних. ASCII допускає затримку до 1 секунди на відміну від RTU, де повідомлення мають бути безперервними. Також режим ASCII має спрощену систему декодування та управління даними.

Протоколи сімейства Modbus (Modbus ASCII, Modbus RTU та Modbus TCP/IP) використовують один прикладний протокол, що дозволяє забезпечити їхню сумісність. Максимальна кількість мережевих вузлів у мережі Modbus – 31. Протяжність ліній зв'язку та швидкість передачі даних залежить від фізичної реалізації інтерфейсу. Елементи мережі Modbus взаємодіють, використовуючи клієнт-серверну модель, засновану на транзакціях, що складаються із запиту та відповіді.

Зазвичай у мережі є лише один клієнт, так званий, «головний» (англ. master) пристрій, і кілька серверів - «підлеглих» (slaves) пристроїв. Головний пристрій ініціює транзакції (передає запити). Підлеглі пристрої передають дані, що запитуються головним пристроєм, або роблять запитані дії. Головний може адресуватися індивідуально до підлеглого або ініціювати передачу широкомовного повідомлення всім підлеглих пристроїв. Підлеглий пристрій формує повідомлення та повертає його у відповідь на запит, адресований саме йому.

Області промислового застосування:

Простота застосування протоколів сімейства Modbus у промисловості зумовило його широке поширення. На сьогоднішній день обладнання практично всіх виробників підтримує протоколи Modbus.

Компанія ICPDAS пропонує широкий спектр комунікаційного обладнання для організації мереж на базі протоколів сімейства Modbus: серія I-7000 (шлюзи DeviceNet, сервери Modbus, комунікаційні контролери, що адресуються); програмовані контролери серій ХРАК, WinPAC, WinCon, LinPAC, ViewPAC.

Операторські панелі виробництва Weintek, частотні перетворювачі Control Techniques для зв'язку з контролерами також використовують протокол Modbus.

Традиційно протоколи сімейства Modbus підтримуються OPC серверами SCADA систем (Clear SCADA, Control Microsystems, InTouch Wonderware, TRACE MODE) для зв'язку з елементами управління (контролерами, ЧРП, регуляторами та інших.).

Мал. 4. Мережа Profibus.

У Європі стала вельми поширеною відкрита промислова мережу PROFIBUS (PROcess FIeld BUS). Спочатку прототип цієї мережі був розроблений компанією Siemens для своїх промислових контролерів.

PROFIBUS поєднує технологічні та функціональні особливості послідовного зв'язку польового рівня. Вона дозволяє поєднувати розрізнені пристрої автоматизації в єдину систему на рівні датчиків та приводів. Мережа PROFIBUS ґрунтується на кількох стандартах і протоколах, використовує обмін даними між провідним та веденими пристроями (протоколи DP та PA) або між кількома провідними пристроями (протоколи FDL та FMS).

Мережа PROFIBUS можна асоціювати із трьома рівнями моделі OSI: фізичний, канальний та рівень додатків.

Єдиним протоколом доступу до шини всім версій PROFIBUS є реалізований на другому рівні моделі OSI протокол PROFIBUS-FDL. Цей протокол використовує процедуру доступу за допомогою маркера (token). Так само, як і мережі на базі протоколів Modbus, мережа PROFIBUS складається з провідних (master) та ведених (slave) пристроїв. Провідний пристрій може керувати шиною. Коли провідний (master) пристрій має право доступу до шини, він може передавати повідомлення без віддаленого запиту. Ведені пристрої - це звичайні периферійні пристрої, не мають прав доступу до шини, тобто вони можуть лише підтверджувати повідомлення, що приймаються, або передавати повідомлення провідному пристрою за його запитом. У мінімальній конфігурації мережа може складатися або з двох провідних або з одного ведучого і одного веденого пристрою.

Одні й самі канали зв'язку мережі PROFIBUS допускають одночасне використання кількох протоколів передачі. Розглянемо кожен із них.

PROFIBUS DP (Decentralized Peripheral - Розподілена периферія) — протокол, орієнтований забезпечення швидкісного обміну даними між провідними DP-пристроями і пристроями розподіленого ввода-вывода. Протокол характеризується мінімальним часом реакції та високою стійкістю до дії зовнішніх електромагнітних полів. Оптимізовано для високошвидкісних та недорогих систем.

PROFIBUS PA (Process Automation - Автоматизація процесу) - протокол обміну даними з обладнанням польового рівня, розташованим у звичайних або вибухонебезпечних зонах. Протокол дозволяє підключати датчики та приводи на одну лінійну шину або кільцеву шину.

PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification – Специфікація повідомлень польового рівня) – універсальний протокол для вирішення завдань з обміну даними між інтелектуальними мережевими пристроями (контролерами, комп'ютерами/програматорами, системами людино-машинного інтерфейсу) на польовому рівні. Деякий аналог промислового Ethernet зазвичай використовується для високошвидкісного зв'язку між контролерами і комп'ютерами верхнього рівня.

Всі протоколи використовують однакові технології передачі даних та загальний метод доступу до шини, тому вони можуть функціонувати на одній шині.

Позитивні сторони:відкритість, незалежність від постачальника, поширеність.

Області промислового застосування:організація зв'язку датчиків та виконавчих механізмів з контролером, зв'язок контролерів та керуючих комп'ютерів, зв'язок з датчиками, контролерами та корпоративними мережами, у SCADA системах.

Основну масу обладнання, що використовує протокол PROFIBUS, складає обладнання компанії SIEMENS. Але останнім часом цей протокол отримав застосування у більшості виробників. Певною мірою це зумовлено поширеністю систем управління з урахуванням контролерів Siemens.

Мал. 5. Мережа Profibus з урахуванням устаткування ICP DAS.

Компанія ICPDAS для реалізації проектів на базі PROFIBUS пропонує ряд провідних пристроїв: шлюзи PROFIBUS/Modbus серії GW, перетворювачі PROFIBUS в RS-232/485/422 серії I-7000, модулі та каркаси віддаленого вводу/виводу PROFIBUS серії PROFIBUS. В даний час інженерами компанії ICPDAS ведуться інтенсивні розробки в галузі створення PROFIBUS провідного пристрою.

Завантажити документ

ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ СПІЛКИ РСР

ІНТЕРФЕЙС
ДЛЯ АВТОМАТИЗОВАНИХ
СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ
РОЗРОДНАНИМИ ОБ'ЄКТАМИ

ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ

К.І. Діденко,канд. техн. наук; Ю.В. Розен; К.Г. Карнаух; М.Д. Гафанович,канд. техн. наук; К.М. Усенка; Ж.А. Гусєва; Л.С. Ланіна; С.М. Кійко

ВНЕСЕН Міністерством приладобудування, засобів автоматизації та систем управління

Член Колегії Н.І. Гореліків

ЗАТВЕРДЖЕНИЙ І ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ Постановою Державного комітету СРСР за стандартами від 30 березня 1984 р. № 1145

ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ СПІЛКИ РСР

до 01.01.90

Недотримання стандарту переслідується згідно із законом

Цей стандарт поширюється на інтерфейс, що регламентує загальні правила організації взаємодії локальних підсистем у складі автоматизованих систем управління розосередженими об'єктами, що використовують магістральну структуру зв'язку (надалі - інтерфейс).

У частині фізичної реалізації стандарт поширюється на інтерфейси агрегатних засобів, які використовують передачі повідомлень електричні сигнали.

1. ПРИЗНАЧЕННЯ І ОБЛАСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ

1.1. Інтерфейс призначений для організації зв'язку та обміну інформацією між локальними підсистемами у складі автоматизованих систем управління технологічними процесами, машинами та обладнанням у різних галузях промисловості та непромислової сфері.

поєднання з оперативно-технологічним персоналом;

поєднання з керуючими обчислювальними комплексами верхнього ярусу в ієрархічних системах.

2. ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ

2.1. Інтерфейс реалізує біт-послідовний синхронний спосіб передачі цифрових сигналів даних двопровідним магістральним каналом.

2.2. Сумарне згасання сигналу між виходом передавальної та входом приймаючої станції має бути не більше 24 дБ, при цьому згасання, що вноситься лінією зв'язку (магістральним каналом та відводами), повинно бути не більше 18 дБ, що вноситься кожним пристроєм зв'язку з лінією, - не більше 0, 1 дБ.

Примітка. При використанні кабелю типу РК-75-4-12 максимальна довжина лінії зв'язку (включаючи довжину відводів) – 3 км.

(Нова редакція, Изм. № 1).

2.5. Для представлення сигналів повинна застосовуватися двофазова модуляція з фазрозносним кодуванням.

2.6. Для кодового захисту повідомлень, що передаються, повинен застосовуватися циклічний код з виробляючим поліномом X 16 + X 12 + X 5 + 1.

2.7. З метою усунення випадкових помилок має бути передбачена можливість повторної передачі повідомлень між тими самими локальними підсистемами.

2.8. Передача повідомлень між локальними підсистемами повинна здійснюватися у вигляді обмеженого набору функціональних байтів, послідовність яких встановлюється форматом повідомлення. Інтерфейс встановлює два типи форматів повідомлень (рис. 1).

Формат 1 має фіксовану довжину і призначений передачі лише інтерфейсних повідомлень.

Формат 2 включає змінну довжиною інформаційну частину, призначену передачі даних.

Формат 2 залежно від швидкості передачі (низькошвидкісний або високошвидкісний діапазон) повинен мати вигляд 2.1 або 2.2 відповідно.

Типи форматів повідомлень

Формат 1

2.9. Формати повідомлень повинні включати такі функціональні байти:

синхронізуючий СН;

адреса викликаної локальної підсистеми АВ;

код виконуваної функції КФ;

власну адресу локальної підсистеми АС;

число байтів даних в інформаційній частині ДС, ДС1 чи ДС2;

інформаційні байти ДН1 – ДНп;

байти контрольних кодів КБ1 та КБ2.

2.8, 2.9.

2.9.1. Синхронізуючий байт СН служить для позначення початку та кінця повідомлення. Синхронізуючий байт присвоєний код?111111?.

2.9.2. Байт адреси підсистеми АВ визначає локальну підсистему, якою надсилається повідомлення.

2.9.3. Байт виконуваної функції КФ визначає операцію, яка виконується у цьому циклі зв'язку. Призначення розрядів усередині байта КФ наведено на рис. 2.

Структура байта КФ

2.9.4. Коди КФ і відповідні операції, що виконуються, вказані в таблиці.

Позначення байта	Код функції								Операція, що виконується
									Групова передача (із загальною адресацією)
									Запис-читання
									Централізоване опитування контролерів
									Передача керування магістральним каналом
									Повернення керування магістральним каналом. Повідомлення із загальною адресою не прийнято
									Повернення керування магістральним каналом. Повідомлення із загальною адресою прийнято
									Децентралізоване опитування контролерів. Відсутність запиту захоплення каналу. Повідомлення із загальною адресою не прийнято
									Запит захоплення магістрального каналу. Повідомлення із загальною адресою не прийнято
									Запит захоплення магістрального каналу. Повідомлення із загальною адресою прийнято
									Передача маркера
									Підтвердження прийому повідомлення
									Підтвердження видачі повідомлення
									Підтвердження прийому та подальшої видачі повідомлення. Відповіді на централізоване опитування
									Відсутність запиту захоплення каналу. Повідомлення із загальною адресою не прийнято
									Відсутність запиту захоплення каналу. Повідомлення із загальною адресою прийнято
									Запит на захоплення каналу. Повідомлення із загальною адресою не прийнято
									Запит на захоплення каналу. Повідомлення із загальною адресою прийнято

Нульовий розряд визначає вид повідомлення (дзвінок-відповідь), що передається магістральним каналом.

Розряд 1 набуває одиничного значення при зайнятості підсистеми (наприклад формування буфера даних).

Розряд 2 набуває одиничного значення в тому випадку, якщо в цьому циклі передається повідомлення формату 2.

Розряд 3 приймає одиничне значення повторно посилається повідомленні одній і тій же локальній підсистемі у разі виявлення помилки або відсутності відповіді.

(Змінена редакція, Зм. № 1).

2.9.5. Власна адреса локальної підсистеми, що формує повідомлення АС, видається для того, щоб повідомити адресу відповіді, що викликається підсистемі, і проконтролювати правильність її вибору.

2.9.6. Байт ДС визначає довжину інформаційної частини у форматі 2.1, причому величина двійкового коду байта ДС визначає кількість байтів ДН. Виняток становить код ????????, який означає, що передається 256 інформаційних байтів.

Байти ДС1, ДС2 визначають довжину інформаційної частини у форматі 2.2.

(Змінена редакція, Зм. № 1).

2.9.7. Байти даних ДН представляють інформаційну частину повідомлення формату 2. Кодування даних має встановлюватися нормуючими документами на локальні підсистеми, що сполучаються.

2.9.8. Контрольні байти КБ1, КБ2 утворюють контрольну частину і використовуються для визначення достовірності повідомлень, що передаються.

3. СТРУКТУРА ІНТЕРФЕЙСУ

3.1. Інтерфейс забезпечує можливість побудови розосереджених систем із магістральною структурою зв'язку (чорт. 3).

Структура з'єднання локальних підсистем

ЛC1 - ЛCn- Локальні підсистеми; МК- магістральний канал; PC- резистор узгоджуючий

3.2. Всі локальні підсистеми, що сполучаються, повинні підключатися до магістрального каналу, через який здійснюється обмін інформацією.

3.3. Для поєднання локальних підсистем з магістральним каналом у складі повинні бути передбачені контролери зв'язку. Контролери зв'язку повинні здійснювати:

перетворення інформації з форми подання, прийнятої в локальній підсистемі, у форму, яка потрібна для передачі магістральним каналом;

додавання та виділення знаків синхронізації;

розпізнавання та прийом повідомлень, адресованих даній локальній підсистемі;

формування та порівняння контрольних кодів для визначення достовірності повідомлень, що приймаються.

3.4. Обмін повідомленнями між локальними підсистемами має бути організований як циклів. Під циклом розуміється процедура передачі до магістрального каналу одного повідомлення формату 1 або 2. Декілька взаємопов'язаних циклів утворюють процес передачі.

3.5. Процес передачі повинен бути організований за асинхронним принципом: на виклики, що надсилаються до магістрального каналу, локальна підсистема повинна отримувати відповіді (за винятком групових операцій).

4. ФУНКЦІЇ ІНТЕРФЕЙСУ

4.1. Інтерфейс встановлює такі види функцій, що відрізняються за рівнями управління, які займають локальні підсистеми в процесі обміну повідомленнями:

пасивний прийом;

прийом та відповідь;

децентралізоване керування магістральним каналом;

запит захоплення магістрального каналу;

централізоване керування магістральним каналом.

(Змінена редакція, Зм. № 1).

4.2. Склад інтерфейсних функцій, що реалізуються локальною підсистемою, визначається складом задачі, що вирішується даною підсистемою та її функціональними характеристиками.

4.3. Тип локальної підсистеми визначається функцією найвищого рівня у складі передбачених. Локальна підсистема вважається активною щодо тієї функції, яку вона виконує у поточному циклі.

4.4. Відповідно до складу реалізованих інтерфейсних функцій розрізняються такі типи локальних підсистем:

пасивна керована підсистема;

керована підсистема;

керуюча підсистема;

ініціативна керуюча підсистема;

провідна підсистема.

4.4.1. Пасивна керована підсистема виконує лише впізнання та прийом адресованих їй повідомлень.

4.4.2. Керована підсистема здійснює прийом адресованих їй повідомлень і формує повідомлення у відповідності відповідно до прийнятого коду функції.

4.4.3. Керуюча підсистема повинна мати здатність:

приймати управління обміном магістральним каналом у централізованому та децентралізованому режимах;

формувати та передавати повідомлення магістральним каналом;

приймати та аналізувати відповідні повідомлення;

повертати чи передавати управління магістральним каналом після закінчення процесу передачі.

(Змінена редакція, Зм. № 1).

4.4.4. Ініціативна керуюча підсистема крім функції за п. 4.4.3 повинна мати здатність формувати сигнал запиту для захоплення магістрального каналу, приймати і надсилати відповідні повідомлення при виконанні процедури пошуку підсистеми, що запитує.

4.4.5. Провідна підсистема координує роботу всіх локальних підсистем як централізованого управління магістральним каналом. Вона здійснює:

арбітраж та передачу управління магістральним каналом однієї з керуючих локальних підсистем;

центральне керування всіма локальними підсистемами;

контроль роботи активної керуючої локальної підсистеми;

передачу повідомлень із загальною адресою для всіх (або кількох) локальних підсистем.

До магістрального каналу може бути підключена лише одна підсистема, що має активну функцію провідної.

(Змінена редакція, Зм. № 1).

5. ПОРЯДОК ОБМІНУ ПОВІДОМЛЕННЯМИ

5.1. Кожен цикл передачі повідомлення магістральним каналом повинен починатися з синхронізації всіх сполучених за інтерфейсом підсистем.

5.1.1. Для виконання синхронізації провідна або активна підсистема, що управляє, повинна передати в магістральний канал синхронізуючий байт СН. Допускається послідовно передавати кілька синхронізуючих байтів. Додаткові синхронізуючі байти до формату повідомлення не включаються.

5.1.2. Після виконання синхронізації всіх підсистем провідна або активна підсистема управляє передає в магістральний канал повідомлення формату 1 або 2, включаючи їх власні байти СН.

5.1.3. Усі байти, крім контрольних КБ1 і КБ2, передаються в магістральний канал, починаючи з молодшого розряду.

Байти КБ1, КБ2 передаються зі старшого розряду.

5.1.4. Для виключення з переданого в магістральний канал повідомлення послідовності бітів, що збігаються з кодом байта СН, кожне повідомлення має бути перетворено таким чином, що після наступних 5 символів «1» повинен включатися один додатковий символ «0». Цей символ, що приймає підсистемою, повинен відповідно виключатися з повідомлення.

5.1.5. Після передачі повідомлення, включаючи кінцевий байт СН, підсистема, що передає, повинна передати ще не менше 2 байтів СН для завершення операцій прийому, після чого цикл передачі закінчується.

5.2. Процедура управління магістральним каналом визначає послідовність операції з активізації однієї з підсистем, що управляють, для виконання процесу передачі повідомлень. Підсистеми, пов'язані за інтерфейсом, можуть функціонувати як централізованого управління магістральним каналом.

5.2.1. Процедура централізованого керування магістральним каналом передбачає наявність провідної підсистеми, яка здійснює координацію взаємодії підсистем шляхом керування передачею керування магістральним каналом.

5.2, 5.2.1. (Нова редакція, Изм. № 1).

5.2.2. При передачі управління магістральним каналом провідна підсистема призначає активну підсистему для виконання процесу передачі повідомлень. Для цього провідна підсистема повинна направити обраній підсистемі, що управляє, повідомлення формату 1 з кодом функції КФ6.

5.2.3. Керуюча підсистема після прийняття повідомлення з кодом функції КФ6 має стати активною і може виконати в одному процесі передачі кілька циклів обміну повідомленнями. Кількість циклів обміну має контролюватись та обмежуватися провідною підсистемою.

5.2.4. Після виконання передачі управління магістральним каналом провідна підсистема повинна активізувати функцію пасивного прийому і включити контрольний відлік часу. Якщо протягом встановленого часу (час очікування відповіді не повинно бути більше 1 мс) призначена активна підсистема не починає передачу повідомлень магістральним каналом, провідна підсистема повторно направляє керуючій підсистемі повідомлення формату 1 з кодом функції КФ6 і ознакою повторної передачі.

5.2.5. Якщо і при повторному зверненні керуюча підсистема не починає передачу повідомлень (не стає активною), провідна підсистема визначає її як несправну і реалізує передбачені для такої ситуації процедури.

5.2.6. Після закінчення процесу передачі активна підсистема, що управляє, повинна виконати функцію повернення управління магістральним каналом. Для цього вона повинна направити провідній підсистемі повідомлення з кодом КФ7 або КФ8.

5.2.7. Процедура децентралізованого управління магістральним каналом передбачає послідовну передачу функції активної іншим підсистемам, що управляють, шляхом передачі маркера. Підсистема, що прийняла маркер, є активною.

5.2.8. Для початкового захоплення маркера всі підсистеми, пов'язані магістральним каналом, повинні включати інтервальні таймери, причому значення часових інтервалів повинні бути у всіх підсистем різні. Підсистемі, що має більш високий пріоритет, повинен надаватися менший часовий інтервал.

5.2.9. Якщо після закінчення свого часового інтервалу підсистеми магістральний канал виявляється вільним, дана підсистема повинна вважати себе власником маркера і починати процес передачі як активна підсистема, що управляє.

5.2.10. Після завершення процесу передачі активна керуюча підсистема повинна передати управління магістральним каналом наступній керуючій підсистемі з адресою АВ = АЦ + 1, для чого вона повинна видати маркер, активізувати функцію пасивного прийому і включити контрольний відлік часу.

Як маркер використовується повідомлення формату 1 (чорт. 1) з кодом функції КФ13 та адресою АВ.

Якщо протягом встановленого часу підсистема, що отримала маркер, не починає процес передачі, передаваюча його підсистема повинна спробувати передати маркер підсистемам з наступними адресами АВ = АС + 2, АВ = АС + 3 і т.д. до тих пір, поки маркер не буде прийнято. Адреса підсистеми, що прийняла маркер, повинен запам'ятовуватися цією підсистемою як наступний до повторного початкового захоплення.

5.2.11. Будь-яка активна підсистема, що виявила несанкціонований вихід у канал зв'язку, має виконати дії згідно з п. 5.2.8.

5.2.12. У режимі децентралізованого керування магістральним каналом усі підсистеми повинні мати активну функцію пасивного прийому. У разі втрати маркера (наприклад, при відмові активної підсистеми, що управляє) повинен спрацьовувати механізм початкового захоплення маркера (пп. 5.2.8, 5.2.9) і функціонування повинно відновлюватися.

5.2.13. Будь-яка підсистема, що володіє маркером і отримала активну функцію ведучої, може захопити централізоване керування магістральним каналом і зберігати його до скасування активної функції ведучої.

5.2.7 - 5.2.13. (Введені додатково, Зм. № 1).

5.3. У режимі централізованого управління передача управління магістральним каналом може бути організована на запити від ініціативних управляючих підсистем.

5.3.1. Підсистеми повинні мати активну функцію запиту на захоплення магістрального каналу для організації передачі управління за запитами.

5.3.2. Можливі два способи організації пошуку підсистеми, що вимагає доступ до магістрального каналу, - централізований і децентралізований.

5.3, 5.3.1, 5.3.2. (Нова редакція, Изм. № 1).

5.3.3. При централізованому опитуванні провідна підсистема повинна послідовно опитати всі підключені до магістрального каналу ініціативні підсистеми, що управляють. Провідна підсистема повинна направити кожній ініціативній підсистемі, що управляє, повідомлення формату 1 з кодом функції КФ5.

Ініціативна керуюча підсистема повинна направити провідній підсистемі повідомлення у відповідь з одним з кодів функції КФ21 - КФ24 в залежності від свого внутрішнього стану. Послідовність операцій у процедурі централізованого опитування наведено на рис. 4.

5.3.4. Децентралізоване опитування забезпечує швидкий процес визначення ініціативних підсистем, що встановили запит доступу до магістрального каналу. Провідна підсистема повинна звернутися тільки до першої по черзі ініціативної підсистеми, що управляє, з повідомленням формату 1 і кодом функції КФ9.

Кожна ініціативна керуюча підсистема повинна сприймати адресоване їй повідомлення та надсилати до магістрального каналу своє повідомлення, адресоване наступній по черзі підсистемі. У повідомленні, що формується, повинен передаватися один з кодів функції КФ9 - КФ12, що характеризує стан даної підсистеми. Процедура децентралізованого опитування ілюструється характеристик. 5.

5.3.5. Провідна підсистема після запуску децентралізованого опитування активізує функцію пасивного прийому та приймає всі повідомлення, надіслані ініціативними підсистемами, що управляють. Це дозволяє провідній підсистемі після закінчення децентралізованого опитування мати інформацію про запити доступу до магістрального каналу у всіх ініціативних підсистем, що управляють.

Процес централізованого опитування підсистеми

Процес децентралізованого опитування підсистеми

Остання в ланцюзі децентралізованого опитування ініціативна підсистема, що управляє, повинна адресувати своє повідомлення провідній підсистемі, що означає кінець процедури децентралізованого опитування.

5.3.6. Якщо будь-яка підсистема не видає повідомлення в магістральний канал після звернення до неї, провідна підсистема повинна активізуватися і надіслати їй повторне повідомлення, ідентичне попередньому. У разі відсутності відповіді (або помилок) на повторний виклик провідна підсистема запускає децентралізоване опитування з наступної по черзі підсистеми, а підсистема з опитування виключається.

5.4. Процедура передачі даних може виконуватися у вигляді одного з таких процесів:

груповий запис;

записи-читання.

5.4.1. Груповий запис має виконуватися провідною підсистемою. При виконанні групового запису провідна підсистема видає в магістральний канал повідомлення формату 2, в якому адресою АВ записаний код 11111111 (255) і код функції КФ1.

5.4.2. Усі підсистеми, що реагують на групову адресу, повинні прийняти повідомлення з магістрального каналу та зафіксувати стан, що означає, що повідомлення із загальною адресою прийнято. Повідомлення у відповідь при груповому записі приймаючими підсистемами не видаються.

5.4.3. Підтвердження прийому групового повідомлення здійснюється в процесі централізованого або децентралізованого опитування, а також при поверненні управління магістральним каналом, для чого коди функцій КФ7, КФ8, КФ9 - КФ12 і КФ21 - КФ24 включений біт відповідного стану.

5.4.4. У процесі запису провідна підсистема або активна підсистема, що управляє, посилає в магістральний канал повідомлення формату 2 з кодом функції КФ2, призначене для прийому конкретної керованої підсистемою, адреса якої вказаний в байті АВ. Після видачі повідомлення активна керуюча підсистема включає контрольний відлік часу і чекає повідомлення у відповідь.

5.4.5. Адресована підсистема пізнає свою адресу і приймає повідомлення, що їй посилається. У тому випадку, якщо повідомлення прийнято без помилки, підсистема, що приймає, повинна видати в магістральний канал відповідь у вигляді повідомлення формату 1 з кодом функції КФ18.

5.4.6. У випадку, якщо в прийнятому повідомленні виявлена ​​помилка, підсистема, що приймає, не повинна видавати відповідь.

5.4.7. Активна підсистема, що управляє, за відсутності відповіді протягом інтервалу контрольного часу повинна повторно виконати передачу того ж повідомлення.

5.4.8. За відсутності відповіді повторне повідомлення дана підсистема вважається несправною і активна управляюча підсистема має виконати запропоновану для такої ситуації процедуру (включення сигналізації, виключення підсистеми з обігу, включення резерву тощо.).

5.4.9. У режимі централізованого управління магістральним каналом діалог керуючої та керованої підсистем повинен постійно контролюватись провідною підсистемою, що виконує у цей час функцію пасивного прийому повідомлень.

(Нова редакція, Изм. № 1).

5.4.10. Процес читання повинен починатися посилкою активної підсистемою, що управляє, повідомлення формату 1 з кодом функції КФ3.

5.4.11. Підсистема, якій адресовано це повідомлення, у разі справного прийому, повинна видати відповідне повідомлення формату 2 з кодом функції КФ19.

5.4.12. У разі, якщо підсистема, що викликається, не може видати дані протягом встановленого часу очікування, то вона повинна після прийняття повідомлення з функцією читання зафіксувати ознаку зайнятості підсистеми і приступити до формування масиву даних для видачі.

5.4.13. Дана керована підсистема повинна запам'ятати адресу активної керуючої підсистеми (для якої готуються дані), що звернулася до неї, і в відповідних повідомленнях іншим керуючим підсистемам встановлювати ознаку зайнятості.

5.4.14. Для зчитування підготовлених даних активна підсистема, що управляє, повинна знову звернутися до керованої підсистеми з повідомленням формату 1 з кодом функції КФ3. Якщо дані до цього часу підготовлені, то керована підсистема повинна видати повідомлення-відповідь формату 2 з кодом функції КФ19.

Ознака зайнятості підсистеми повинна зніматися тільки після передачі повідомлення формату 2 у відповідь.

5.4.15. Якщо повідомлення у відповідь прийнято активною керуючою підсистемою без помилки, то процес читання на цьому завершується.

5.4.16. При виявленні помилки або відсутності відповіді активна підсистема, що управляє, повторює звернення, а потім вживає заходів, аналогічних наведеним у пп. 5.4.7, 5.4.8.

5.4.17. Запис-читання є поєднанням процесів за пп. 5.4.4 – 5.4.15.

5.4.18. Активна підсистема, що управляє, посилає в магістральний канал повідомлення формату 2 з кодом функції КФ4.

5.4.19. Адресована підсистема повинна прийняти направлене їй повідомлення і сформувати у відповідь.

5.4.20. Відповідне повідомлення в даному процесі має бути представлене форматом 2 (містити дані, що зчитуються) і мати код функції КФ20.

5.4.21. Контроль достовірності повідомлень, що передаються, і дії активної керуючої підсистемою дії повинні бути аналогічні наведеним для процесів запису і читання.

6. ФІЗИЧНА РЕАЛІЗАЦІЯ

6.1. Фізично інтерфейс реалізується у вигляді ліній зв'язку, що утворюють магістральний канал, та контролерів зв'язку, що забезпечують безпосереднє підключення до ліній зв'язку.

6.2. Контролери зв'язку повинні виконуватися у вигляді функціональних вузлів, що входять до складу підсистеми, або у вигляді конструктивно відокремлених пристроїв.

6.3. Правила сполучення та взаємодії контролерів зв'язку з функціональною частиною підсистеми цим стандартом не регламентуються.

6.4. Для ліній зв'язку магістрального каналу слід застосовувати коаксіальний кабель з хвильовим опором 75 Ом.

6.5. Коаксіальний кабель повинен бути навантажений на обох кінцях резисторами, що узгоджують, опором (75 ± 3,75) Ом. Потужність резисторів, що узгоджують, повинна бути не менше 0,25 Вт.

Резистори, що погоджують, повинні підключатися до кінців ліній зв'язку за допомогою ВЧ-з'єднувачів.

Заземлення або з'єднання ліній зв'язку з корпусами пристроїв у підсистемах, що сполучаються, не допускається.

6.6. Загасання по лінії зв'язку магістрального каналу має бути не більше 18 дБ для швидкості 500 кбіт/с.

6.7. Сумарне згасання, що вноситься кожним відгалуженням від лінії зв'язку магістрального каналу, не повинно перевищувати 0,1 дБ, включаючи згасання, що визначається якістю точки стикування, згасання на відгалуженні та згасання, що залежить від вхідних параметрів схем узгодження.

6.8. Відгалуження лінії зв'язку магістрального каналу повинні виконуватися коаксіальним кабелем з хвильовим опором 75 Ом. Довжина кожного відгалуження - трохи більше 3 м. Сумарна довжина всіх відгалужень входить у сумарну довжину магістрального каналу. Підключення до лінії зв'язку повинно здійснюватись за допомогою ВЧ-з'єднувачів. Вимкнення будь-якої з підсистем не повинно призводити до розриву лінії зв'язку.

6.9. Контролери зв'язку повинні містити приймально-передавальні підсилювачі, що забезпечують:

чутливість до прийому, не гірше............................................ ............. 240 мВ

рівень вихідного сигналу............................................... ........................... від 4 до 5 В

вихідний опір................................................................ .............................. (37,50 ± 1,88) Ом

6.10. Формування електричних сигналів передачі в магістральний канал здійснюється модуляцією тактової частоти сигналами переданого повідомлення. Кожному біту повідомлення, що передається, відповідає повний період тактової частоти, причому передній і задній фронти переданого сигналу повинні збігатися з переходом через нуль тактової частоти (чорт. 6). Відповідність символів, що приймаються з магістрального каналу, значним станам встановлюється таким чином:

символу «0» відповідає протилежна фаза щодо попереднього символу,