ЧТО ТАКОЕ FIELDBUS

В наше время персональные компьютеры (ПК) становятся неотъемлемыми элементами в системах автоматизации технологических процессов. Для обмена информацией между ПК и оборудованием, находящемся на нижнем уровне, применяются сети FieldBus. FieldBus – совокупность коммуникационных методов организации функционально- и пространственно-распределённых измерительно-управляющих систем АСУТП, основанных на серийном соединении.

НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ПРОТОКОЛЫ СВЯЗИ И ИХ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

FieldBus объединяет в себе несколько наиболее распространённых протоколов связи. Тип протокола передачи данных, это, конечно, не единственный критерий для принятия решения об использовании той или иной распределённой системы управления. И всё-таки: знание эффективности различных протоколов помогает определить инженеру потенциальное быстродействие системы.

Рассмотрим особенности наиболее распространённых протоколов с точки зрения их эффективности.

Шина IES самая старая. Разработки поддерживаются объединением WORLDFIP-КЛУБ и фирмой HONEYWELL и ALLEN BRADLEY. Протокол работы шины IES называется Compel Data. Чтобы передать 8 бит информации от центрального процессора во внешнее устройство шины IES, необходимо дополнительно переслать минимум 68 протокольно-синхронизационных бит. Этот факт говорит о том, что этот протокол не подходит для передачи небольших массивов данных в разветвлённых сетях. Эффективность протокола Compel Data равна 7,3%.

Для распределённых систем с повышенной скоростью обмена данными разработаны протоколы Profibus. Это один из бесспорных лидеров, базирующийся на протоколе UART и европейском стандарте EN50170 Volume 2, Profibus. Profibus – это полносервисная технологическая магистраль, разработанная в SIEMENS. Для удовлетворения любых возможных требований фирма SIEMENS предлагает сеть Profibus с различными профилями:

• Profibus-DP (децентрализованная периферия) – для осуществления быстрой коммуникации между модулями интеллектуальной периферии.

• Profibus-FMS (Fieldbus Message Specification) – для решения сложных задач коммуникации на нижнем уровне иерархии систем управления технологическими процессами.

• Profibus-PA (Process Automation) – для приложений в автоматизации непрерывных процессов, для производств с повышенными требованиями к безопасности.

Для передачи 8 бит данных согласно протоколу Profibus-DP необходимо передать 154 бит дополнительной информации.

Этот протокол неэффективен для передачи небольших массивов информации, хотя быстродействие Profibus-DP всё-таки выше, чем IES, из-за более высокой скорости передачи информации в линии ( до 1,5 Мбит/с). Эффективность передачи этого протокола 4,6%.

Протокол WorldFIP вошёл в стандарт EN50170 и отличается наибольшей эффективностью среди протоколов, рассчитанных на линейную топологию сети. Для него характерно разделение процессов по слоям, разделённое управление шиной типа модели Producer – Distributor - Consumer, высокая скорость передачи в линии (до 2,5 Мбит/с). Эффективность этого протокола 14,3%.

Система INTERBUS-S отличается от приведённых выше примеров кольцевой топологией шины и высокой эффективностью протокола. Для передачи по этому протоколу 160 бит полезной информации используется вместе со вспомогательной информацией 208 бит. Это соответствует эффективности 76,9% . Такая эффективность предполагает наличие значительного временного резерва в небольших системах и обеспечивает высокое быстродействие в сложных системах.