Сетевые интерфейсы

1.

Сетевые интерфейсы
1

2.

Тема 4.2 «Сетевые интерфейсы»
1. Стандартные интерфейсы передачи данных
2. Интерфейсы последовательной передачи данных: RS232, RS-422, RS-485
3. Характеристики, область применения, электрические
параметры
2
Тема 4.2 Сетевые интерфейсы

3.

Последовательный интерфейс для передачи данных использует одну
сигнальную линию, по которой информационные биты передаются
друг за другом последовательно. Последовательная передача
позволяет сократить количество сигнальных линий и увеличить
дальность связи.
Последовательная передача данных может осуществляться
в асинхронном или синхронном режимах. При
асинхронной передаче каждому байту предшествует стартбит, сигнализирующий приемнику о начале посылки, за
которым следуют биты данных и, возможно, бит паритета
(четности). Завершает посылку стоп-бит, гарантирующий
паузу между посылками
3
Тема 4.2 Сетевые интерфейсы

4.

Асинхронная передача - передача данных, при которой интервалы времени
между направляемыми блоками данных не являются постоянными. Для
выделения в потоке данных блоков в начале и конце каждого из них
записываются старт/стопные биты. При асинхронной передаче передатчик и
приемник данных работают не зависимо друг от друга. Сигнал синхронизации
отсутствует.
Синхронная передача – подразумевается передача сигнала синхронизации.
Дуплексная передача – прием информации и передача одновременно.
Полудуплексная – прием и передача по очереди.
Симплексная – однонаправленная передача данных
Ведущий (Master) – устройство задающие режим передачи информации в сети
или между устройствами.
Ведомый, подчиненный (Slave) – устройство
Адрес устройства (узла) — уникальный двоичный код в сети,
идентифицирующий узел сети.
4

5.

Существует ряд родственных международных стандартов: RS-232,
RS-422A и RS-485.
схемы соединения
приемников и
передатчиков.
Показаны
ограничения на
длину линии (L) и
максимальную
скорость передачи
данных (V).
На физическом уровне последовательный интерфейс имеет различные
реализации, различающиеся способом передачи электрических сигналов
5

6.

RS-232
Один из самых распространенных
последовательных интерфейсов определен
в стандартах TIA-232 и CCITT V.24.
Интерфейс реализует обмен данными
между двумя устройствами (соединение
точка к точке) в дуплексном режиме на
расстоянии до 15 м.
6
Тема 4.2 Сетевые интерфейсы

7.

RS-422
Требования интеллектуальных машин к быстрым и
высокопроизводительным
средствам
передачи
данных
описываются
стандартом
RS-422.
Последовательная передача данных между двумя
устройствами осуществляется в дуплексном режиме
со скоростью до 10 Мбит/с на расстояния до 1200 м.
Интерфейс реализует как минимум один канал
передачи данных (Т) и один канал приема данных
(R). Координация приема/передачи осуществляется
при этом на основе программного квитирования. В
качестве варианта возможна передача с аппаратным
квитированием. При этом требуется наличие
каналов управления (I) и сигнализации (С). Высокая
надежность передачи достигается путем измерения
дифференциального
напряжения
между
проводниками соответствующей скрученной пары.
Паразитное напряжение, возникающее относительно
общего провода, влияния не оказывает.
7
Тема 4.2 Сетевые интерфейсы

8.

RS-485
8
Тема 4.2 Сетевые интерфейсы

9.

Этот тип последовательного интерфейса отличается не только высокой
производительностью, как и интерфейс RS-422, но также допускает многоточечное
подсоединение до 32 оконечных устройств. Электрические уровни и сопоставленные
им логические значения идентичны определяемым стандартом RS-422.
Соответствующий программно-реализуемый протокол должен в отличие от
коммуникации по чистой схеме точка-точка обеспечить возможность обращения к
каждому подключенному по многоточечной схеме оконечному устройству по адресу, а
также идентификацию этого устройства. В каждый момент времени передавать данные
может лишь одно оконечное устройство, все остальные должны в это время находиться
в режиме «слушания».
Двухпроводной шинный кабель может иметь длину до 1200 м, на его обоих концах
должны быть подключены оконечные сопротивления нагрузки (100…200 Ом).
Отдельные оконечные устройства могут удаляться от шины с использованием
ответвлений на расстояние до 5 м. При применении попарно скрученного и
экранированного кабеля максимальная скорость передачи данных составляет 10
Мбит/с.
9
Тема 4.2 Сетевые интерфейсы

10.

Сетевые интерфейсы
10

11.

Тема 4.2 «Сетевые интерфейсы»
1. Промышленные сети Profibus
2. Промышленные сети Modbus
3. HART - протоколы
11
Тема 4.2 Сетевые интерфейсы

12.

Сеть Profibus
разработана компанией Siemens
AG
для своих промышленных контроллеров
SIMATIC. Profibus обеспечивает обмен данными
между ведущими (Master) и ведомыми (Slave)
устройствами или между несколькими ведущими
устройствами и позволяет объединять разрозненные
устройства автоматизации в единую систему на
полевом уровне.
Протокол Profibus-FMS –разработан для связи и
обмене информацией ведущих устройств друг с
другом
Протокол
Profibus-DP
–
разработан
для
высокоскоростной передачи данных между ведущим
контроллером и оконечными устройствами сети
Протокол Рrofibus-PА предназначен для использования
с устройствами расположенными как в обычных зонах,
так и в зонах повышенной опасности , взрывоопасных
зонах.
12
Тема 4.2 Сетевые интерфейсы

13.

Структура АСУ ТП на базе PROFIBUS
Сети PROFIBUS могут быть реализованы с использованием одной
из следующих сред:
• Экранированная витая пара
• Искробезопасная экранированная витая пара (для PROFIBUS–PA)
• Волоконно-оптический кабель
• Беспроводные сети
13
Тема 4.2 Сетевые интерфейсы

14.

Протокол передачи данных — набор
соглашений интерфейса логического
уровня, которые определяют обмен
данными между различными программами.
Modbus был представлен в 1979 году
компанией Modicon (ныне Schneider
Electric).
14
Тема 4.2 Сетевые интерфейсы
Modbus – открытый протокол обмена
данными в малых локальных сетях.
Как правило, используется для
передачи данных через интерфейсы
RS-232, RS-485, RS-422, в сетях
TCP/IP, UDP.

15.

Modbus
В сети Modbus контроллеры, как правило, соединены по топологии ”Общая шина”.
Взаимодействие контроллеров происходит в соответствии с моделью master-slave
(ведущий-ведомый). В сети по топологии ”Общая шина” подключены устройства
(контроллеры). Стандарт Modbus допускает совместную работу до 247 контроллеров.
• Ведущее устройство может адресовать запрос любому ведомому контроллеру или
инициировать широковещательное сообщение, для всех ведомых устройств
Специальность 15.02.07 «Автоматизация
одновременно.
и производств»
ВВЕДЕНИЕ
• Ведомое устройство,технологических
определив свой процессов
адрес в запросе,
формирует ответ.
группа АП-16
15
Тема 4.2 Сетевые интерфейсы

16.

Существуют три варианта протокола ModBus:
• Modbus ASCII – текстовый протокол. В нем
используются только ASCII символы. Каждый байт
передается как два шестнадцатеричных символа.
• Modbus RTU – числовой протокол. Данные
передаются в двоичном виде. Байт, передаваемый
по сети это число протокола
(до 1200 м дальность
передачи). Разделителем пакетов служит временной
интервал.
• Modbus TCP – протокол для передачи данных в
TCP/IP сетях. Структура пакетов схожа с Modbus RTU,
данные также кодируются в двоичный формат, и
упаковываются в обычный TCP-пакет, для передачи
по IP-сетям.
16
Тема 4.2 Сетевые интерфейсы

17.

ТИПЫ ДАННЫХ MODBUS:
Тип данных
Размер
Допустимые операции
Регистр флагов (Coils)
1 бит
Запись и чтение
Дискретные входы (Discrete
Inputs)
1 бит
Чтение
Регистры хранения (Holding
Registers)
16 бит
Запись и чтение
Регистры ввода (Input Registers)
16 бит
Чтение
17
Тема 4.2 Сетевые интерфейсы

18.

HART (англ. Highway Addressable Remote Transducer) — набор
коммуникационных стандартов для промышленных сетей.
HART обеспечивает цифровую двунаправленную связь между датчиком и
вторичным прибором или контроллером. Время отклика HART около 500 мс,
скорость передачи равна 1200 бит/с. Протокол связи HART может применятся и
во взрывоопасных зонах в том случае, если развязывающие устройства
(барьеры взрывозащиты) поддерживают HART протокол.
18
Тема 4.2 Сетевые интерфейсы

19.

Частотная манипуляция сигнала (FSK) в звуковом диапазоне, которая
использует модулированные тоны для передачи цифрового сигнала,
передает цифровую информацию.
Протокол HART
функционирует согласно
принципу ведущийведомый, и все операции
связи инициируются
ведущим устройством.
19
Тема 4.2 Сетевые интерфейсы

20.

Стандартное соединение равноправных узлов, когда на сигнал 4-20 мА
накладывается частотно-модулированный сигнал (соединение точка-точка).
20
Тема 4.2 Сетевые интерфейсы