Промышленная сеть

Перейти к навигацииПерейти к поиску

Промышленная сеть — сеть передачи данных, связывающая различные датчики, исполнительные механизмы, промышленные контроллеры и используемая в промышленной автоматизации. Термин употребляется преимущественно в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУТП). Описывается стандартом IEC 61158.[]

Устройства используют сеть для:

  • передачи данных между датчиками, контроллерами и исполнительными механизмами;
  • диагностики и удалённого конфигурирования датчиков и исполнительных механизмов;
  • калибровки датчиков;
  • питания датчиков и исполнительных механизмов;
  • связи между датчиками, исполнительными механизмами, ПЛК и АСУ ТП верхнего уровня.

В промышленных сетях для передачи данных применяют:

  • электрические линии;
  • волоконно-оптические линии;
  • беспроводную связь (радиомодемы и Wi-Fi).

Промышленные сети могут взаимодействовать с обычными компьютерными сетями, в частности использовать глобальную сеть Internet.

Термин полевая шина является дословным переводом английского термина fieldbus. Термин промышленная сеть является более точным переводом и в настоящее время именно он используется в профессиональной технической литературе.[]

Достоинства

В сравнении с подключением периферийного оборудования к контроллеру отдельными проводами промышленная сеть имеет следующие достоинства:

  • в несколько раз снижается расход на кабель и его прокладку;
  • увеличивается допустимое расстояние до подключаемых датчиков и исполнительных устройств;
  • упрощается управление сетью датчиков и исполнительных механизмов;
  • упрощается модификация системы при изменении типа датчиков, используемого протокола взаимодействия, добавлении устройств ввода-вывода;
  • позволяют дистанционно настраивать датчики и проводить их диагностику.

Недостатки

  • При обрыве кабеля теряется возможность получать данные и управлять не одним, а несколькими устройствами (в зависимости от места обрыва и топологии сети остаётся возможность автономного функционирования сегмента сети и схемы управления).
  • Для повышения надёжности приходится резервировать каналы связи или использовать кольцевую топологию сети.

Виды промышленных сетей

  • Физический уровень на базе асинхронного интерфейса:
    • Modbus — один из самых известных открытых стандартов промышленных сетей.
    • P-NET — Электрическая спецификация P-NET основана на стандарте RS-485.
    • LIN — интерфейс для автомобильных систем.
    • HART — стандарт передачи данных через токовую петлю 4-20мА.
  • FF H1 — полевой протокол, аналог ProfiBus PA, разработанный Foundation Fieldbus (FF)
  • AS-Interface — дешёвая и помехозащищённая сеть для дискретных датчиков малой производительности
  • CC-Link[англ.] — семейство промышленных сетей (СС-Link, CC-Link LT, CC-Link IE), созданных при участии корпорации Mitsubishi Electric. В настоящее время развитием этого семейства сетей занимается международный консорциум CLPA.
  • CAN — спецификация физического и транспортного уровней промышленной сети для автоматизации транспорта и машиностроения. К нему существуют множество дополнений, уточняющих и дополняющих стандарт для определённых задач:
  • ProfiBus — промышленная сеть, международный стандарт, созданный с активным участием фирмы Siemens AG, содержащий ряд профилей, например:
    • ProfiBus DP
    • ProfiBus FMS
    • ProfiBus PA

Промышленные сети для автоматизации зданий

Малораспространённые в России промышленные сети автомобилей

  • FlexRay — сетевой протокол для автомобилей

Сравнительная таблица промышленных протоколов (на июнь 2012)[1]

ХарактеристикиBACnetCAN-based (SDS, DeviceNet)KNX (EIB)Fieldbus (SP-50, FoundationInitiative)Lonworks
Область примененияАвтоматизация зданияСтандарт автоматизации (J1850, J1939) • Дискретная автоматизация (SDS, DeviceNet)Автоматизация жилища • Автоматизация зданий • Задачи мониторингаПромышленные станки и приборыАвтоматизация зданий • Управления производством • Автоматизация предприятий • Транспорт • Автоматизация жилища
Уровни OSI/ISO1-2-3-×-×-×-71-2-×-×-×-×-71-2-3-4-5-6-71-2-×-×-×-×-71-2-3-4-5-6-7
Поддерживаемые среды передачиВитая пара • Коаксиальный кабель • ОптоволокноВитая пара (SDS, DeviceNet) • Альтернативные решения на основе оптоволокна для сетей CANСиловые электрические линии (FCC) • Витая пара 0,75 • Ethernet KNX/IP • RFВитая пара H1, H2 (1) • Коаксиальный кабель H2 (2,5) • Характерная безопасность передачи данных на скорости 31.25 Kbps и 1 MbpsВитая пара со свободной топологией с возможностью подачи питания • Характерная безопасность витой пары • Линии электропитания, совместимые со стандартом FCC и CENELIC • Оптоволокно • Коаксиальный кабель • RF (несколько диапазонов)
Схема доступа к среде передачиCSMA/CD • MS-TP • Удаленный доступ через модемCSMA/CRCSMA/CAПредопределенный централизованный планировщик с возможностью делегирования токенаP-персистетный CSMA/CD • Дополнительный CSMA/CR • Возможность включения системы приоритетов
Скорость передачи данных10 Mbps1 Mbps (CAN)• 1 Mbps (SDS)• 500 Kbps (DeviceNet)9600 TP, 1200 PL31,25 Kbps (H1) • 1 Mbps (H2(1)) • 2,5 Mbps (H2(2,5))до 1,25 Mbps
Максимальное адресное пространство24^8128 (SDC) • 64 (DeviceNet) • 2^11 (CAN1) • 2^29 (CAN2)57000127 узлов в сегменте, 64 сегмента32000 узлов в домене, 2^48 доменов
Поддержка маршрутизаторов сетевого уровняДАНЕТДАДА, поддержка различных скоростей маршрутизацииДА, Самообучающиеся или конфигурируемые маршрутизаторы, реализация физических и логических репиторов
АутентификацияДАНЕТНЕТНЕТДА
Поддержка совместимости сетиОпределены объекты высокого уровня • Службы управления сетью не определеныОпределены объекты высокого уровня (SDS, DeviceNet) • Служба управления сетью определена (SDS, DeviceNet) • Не существует реализация теста на совместимость с DeviceNet • Сертификационный план определен для SDS и определяется для DeviceNetОпределены объекты высокого уровня и стандартные конфигурируемые параметры • Определена и реализована служба управления сетью • Тест на совместимость определен • Сертификационная программа определена10 функциональных блоков определено, ещё 20 определяется • Поддерживается соответствие с применяемым стеком протоколов • Сертификационный план до сих пор не определенОпределены объекты высокого уровня и стандартные конфигурируемые параметры • Определена и реализована служба управления сетью • Тест на совместимость определен • Сертификационная программа определена

Ссылки

Примечания

  1. ↑ Журнал «Алгоритм Безопасности» № 6-2012