Компьютерные сети в сау (profibus и can)

В системах SCADAна нижнем уровне используются компьютерные сети специального типа для связи между собой различных элементов САУ. Существует около трех десятков различных типов таких сетей. Широко распространен, особенно в Европе, тип сетиPROFIBUS, созданный первоначально в Германии.

PROFIBUSпозволяет использовать для передачи информации витую пару проводников с волновым сопротивлением 150 ом на максимальное расстояние 100 – 1200 м между повторителями со скоростью соответственно 12Mbit/s- 9.6kbit/s(чем дальше, тем медленнее). При использовании оптоволоконных кабелей расстояние между повторителями достигает 15 км. Используются также специальные наборы функций – профили для различных областей применения сети. Эти наборы стандартизованы и информация о них открыта (open), например, для управления движениями существует профиль РROFIdrive.

В Беларуси имеет большое развитие производство грузовых автомобилей, автобусов, троллейбусов, большегрузных самосвалов и другой колесной техники. Эти технические средства постепенно насыщаются большим количеством САУ с применением ЭВМ. Для обмена данными здесь применяется специальный тип сети – CAN(ControllerAreaNetwork). В этой сети для передачи данных на расстояние используется шина (bus) и не имеется центральной ЭВМ (hostcomputer). Создание сетиCANпервоначально было начато немецкой фирмойRobertBoschGmbHв 1983 г. В настоящее время использование сетиCANобязательно на автомобилях, производимых в Евросоюзе.

Развитию данного типа сети способствовало очень быстрое развитие всего автомобилестроения. Немалую роль сыграла в этом сильная конкуренция производителей и отсюда значительные ассигнования на создание новых разработок, это продолжается и сейчас в связи с созданием электроавтомобилей, как показано на рис ниже. Сами по себе электронные средства, применяемые в автомобилях, ничем существенно не отличаются от других, применяемы в аналогичных условиях вибрации, влажности и т.д. Поэтому стандарт CANприменяется и в других областях промышленной автоматизации во многом благодаря низкой стоимости контроллеров и процессоров дляCAN. Здесь важно отметить, что некоторые производители электронного оборудования преуспевают благодаря работе на определенный успешный сектор экономики.

Рисунок . Применение частотно-регулируемого привода в электроавтомобиле.

Все установленное на машине автоматическое оборудование подключается к отдельным узлам (node), связанным проводной шиной (bus), как показано на рис. . При скорости передачи1 Mbit/sмаксимальное расстояние между узлами равно 40 м. Это расстояние можно увеличивать до 500 м, но при этом скорость снижается до 125kbit/s. В каждый момент времени на шину может передавать данные только один узел. Это стандартное правило для канала передачи сообщений, так как два и более передатчика на канале создают помехи друг другу, что исключает правильную работу канала. К узлу

B U S

Рисунок . Схема узла в компьютерной сети CAN

могут подключаться через процессор (hostprocessor) различные элементы САУ: датчики (sensor1, 2..), управляющие устройства (controldevice1, 2..), исполнительные элементы (actuator1, 2..). Узлы имеют различный приоритет при передаче сообщений, аналогично приоритету прерываний от различных устройств в ПК. Например, в автомобиле высокий приоритет имеют тормоза, в их работе должна быть минимальная задержка.

Процессор на рис. расшифровывает полученные сообщения и отсылает их нужному управляющему устройству или исполнительному элементу, а также определяет, какие сообщения нужно передавать от датчиков и управляющих устройств и передает их контроллеру. Контроллер накапливает последовательно полученные от трансивера биты в законченные сообщения, выставляет прерывание процессору и передает ему сообщение. При передаче, наоборот, контроллер побитно передает полученное от процессора сообщение в трансивер. При приеме данных трансивер работает как адаптер уровня сигналов между шиной и контроллером, а также как электрическая защита контроллера от перенапряжений, которые возможны в шине. При передаче от также работает как адаптер. Трансиверы в связи имеют функцию приемо-передатчиков (transmitter-receiver).