Полевые шины




Полевые шиныПолевые шины — это специальные локальные вычислительные сети, которые необходимы для передачи данных между контроллерами, серверами ввода/вывода, рабочими станциями и т.д. Термин полевая шина — это дословный перевод английского термина fieldbus.

Полевые шины делятся по двум признакам.

Полевая топология.

Протокол доступа к полевой шине.

Топология полевой шины – способ соединения между собой устройств, а также их физическое расположение.

Выделяют четыре основные разновидности.

Радиальная или «звезда.

Магистральная или «шина.

В радиальной топологии полевых шин существует главный узел под названием хост, который поочередно опрашивает присоединенные к нему полевые устройства.

В один и тот же момент времени производится обмен данными только с одним контроллером. После опрашивания первого элемента хост переключается на опрашивание второго.

В радиальной топологии все элементы не имеют отдельных адресов, потому как они между собой физически не связаны.

Недостаток – отсутствие связи между контроллерами без участия хоста. В случаи отказа хоста связь между плк становится неработоспособной. Наиболее распространенные интерфейсы для радиальной топологии – RS-232. токовая петля (сurrent loop.

Тут хостом может выступать как плк, так и сервер ввода/вывода.

Этот вариант — наиболее распространенный в сфере автоматизации. Реализуется при помощи следующих интерфейсов – RS-485. RS-232. Представляет собой параллельное соединение всех участников, поэтому при обмене данными физический сигнал поступает на входы каждого.

Для того, чтобы идентифицировать, кому именно адресован пакет, необходимо использовать протокол, в котором используется адресация всех участников. При этом у каждого контроллера должен быть свой уникальный сетевой адрес (при совпадении адресов возникает конфликт, который приводит к недетерминированному состоянию.

Каскадная и кольцевая полевые топологии используют адресацию устройств, при этом, если пакет адресован другому устройству, то он переадресовывается следующему элементу.

В этих случаях у каждого узла есть 2 порта – один для приема, другой – для передачи.

Недостаток – при отказе одного из элементов связь нарушается. При этом, в каскадной сеть разрывается на две части, и контроллеры с разных частей не могут обмениваться данными между собой, а в кольцевой изменяется направление передачи данных, в результате чего падает скорость.

По принципу организации сети делятся на две группы.

В одноранговых используется протокол по принципу голосования. Все узлы имеют одинаковый ранг при отсутствии пакетов.

В Industrial Ethernet передача данных осуществляется по таким принципам.

1) «Слушай, перед тем как говорить» — каждый плк, перед тем как отправить данные должен прослушать канал и при отсутствии данных осуществить передачу.

2) «Слушай, когда говоришь» — этот принцип состоит в том, что во время посылки данных плк отслеживает одинаковость данных, которые он передает, и которые находятся в сети. Если данные не совпадают – это значит, что другой элемент выполняет обмен, поэтому возникает конфликт и плк приостанавливает обмен данных.

3) Третий принцип состоит в том, что устройство периодически повторяет запрос с заданным интервалом времени.

В многоранговых сетях существует один или несколько главных плк, которые имеют первоочередное право на отправку данных в сеть. Такие контроллеры называются мастерами (master). Все остальные называются ведомыми (slave.

Среди многоранговых выделяют одномастерные и многомастерные.

В одномастерных присутствует один плк или сервер ввода/вывода, который имеет право посылать запросы. Все остальные прослушивают эти запросы, и если в запросе указан адрес, который отвечает данному устройству, то генерируется ответ и оправляется мастеру.

В многомастерных обмен данными осуществляется поочередно. В один и тот же момент времени существует только один мастер, все остальные – ведомые. После выполнения необходимых запросов мастер передает право на опрос другому элементу, который в свою очередь стает мастером и инициирует опрос.

Такой способ передачи данных также называется способом «передачи маркера». Самая распространенная технология для подобных сетей – token ring.

Если Вы не нашли ответа на интересующий вопрос в статье — воспользуйтесь поиском или задайте его в комментариях.