Программмирование контроллеров

Полезное

Программирование промышленных сетей. 04.12.2010 09:38

CAN - недорогая очень надежная основа для нескольких распространенных промышленных шин: DeviceNet, CANopen, SDS и других.

Задавшись целью найти "пуленепробиваемую" технологию для ответственных компонентов заводских сетей, разработчики DeviceNet, CANopen, SDS и прочих сетей на базе CAN в итоге выбрали готовое решение из автомобильной отрасли.

Высшая степень надежности.

Понятно, что надежность связи в транспортном средстве в буквальном смысле вопрос жизни и смерти. Сбой сети просто-напросто НЕДОПУСТИМ, вне зависимости от его причины. Сеть CAN выживает в самых суровых условиях, причем статистическая вероятность отказа составляет менее одного случая за столетие.

Прикладные программные уровни поверх CAN.

Сам по себе CAN это всего лишь низкоуровневый арбитражный протокол обмена сообщениями. Для превращения его в полнофункциональный сетевой протокол необходим дополнительный программный уровень.

Высокоуровневые протоколы типа DeviceNet могут рассматриваться как сложные наборы "макросов" для CAN-сообщений, специально предназначенные для автоматизации.

Сети автоматизации SDS и CANopen, также базируются на CAN.

Физический уровень CAN по стандарту ISO 11898 определяет в качестве среды передачи двухпроводную дифференциальную линию с импедансом 120 Ом (терминаторы).

Логический ноль регистрируется, когда на линии CAN_H сигнал выше, чем на линии CAN_L.

Логическая единица - в случае когда сигналы CAN_H и CAN_L отличаются менее чем на 0.5 В.

Использование такой дифференциальной схемы передачи делает возможным работу CAN сети в очень сложных внешних условиях.

Логический ноль - называется доминантным битом, а логическая единица-рецессивным. Эти названия отражают приоритет логического нуля на шине CAN. Универсальная шина нижнего и среднего уровней

Происхождение: Allen-Bradley, 1994 год. Основа: технология CAN (Controller Area Nerwork). Поддерживающая организация: Open DeviceNet Vendor Association (ODVA).

Типичные области применения: в основном сборочные, сварочные и транспортировочные агрегаты. Используется для одно-кабельного соединения многовходовых блоков датчиков, интеллектуальных датчиков, пневматических вентилей, считывателей штрих-кодов, приводов и операторских пультов. Особенно широкое распространение данная шина получила в автомобильной и полупроводниковой отраслях промышленности.

Достоинства: дешевизна, широкое распространение, высокая надежность, эффективное использование пропускной способности, подача питающего напряжения по сетевому кабелю.

Недостатки: ограниченная пропускная способность, ограниченный размер сообщений, ограниченная длина соединения.

DeviceNet это гибкая промышленная шина общего назначения, удовлетворяющая 80% стандартных требований, предъявляемых к прокладке кабелей внутри промышленных установок и цехов. Поскольку питающее напряжение для устройств автоматики подается по сетевому кабелю, общее число используемых кабелей и сложность разводки минимальны. Протокол DeviceNet поддерживается сотнями разнотипных устройств (от интеллектуальных датчиков до вентилей и операторских пультов) и сотнями различных производителей. Одним из самых больших достоинств DeviceNet является поддержка нескольких типов обмена сообщениями, что позволяет данной шине работать "с умом". В любой момент времени для обеспечения наиболее оперативной и информативной передачи сообщений в сети одновременно могут использоваться несколько различных методов.

Происхождение: Правительственные органы Германии в сотрудничестве с производителями средств автоматизации, 1989 год. Поддерживающая организация: Profibus Trade Organization.

•Применения: Чаще всего Profibus применяется в крупных сборочных агрегатах, механизмах транспортировки материалов и деталей и в управлении технологическими процессами. Данная шина позволяет осуществлять однокабельное соединение многовходовых блоков датчиков, пневматических вентилей, сложных интеллектуальных устройств, небольших подсетей (типа AS-I) и операторских пультов.

Достоинства: Profibus самый распространенный в мире сетевой стандарт. Версии DP, FMS и PA в целом удовлетворяют требованиям подавляющего большинства систем автоматизации.

Недостатки: Относительно высокие накладные расходы при передаче коротких сообщений, отсутствие подачи питания по шине, несколько более высокая по сравнению с другими шинами стоимость.

PROFIBUS-FMS- "Спецификация сообщений полевой шины".

Протокол Profibus FMS это формат обмена информацией между одноранговыми устройствами, обеспечивающий взаимодействие главных устройств. Главными устройствами при необходимости могут быть все устройства, подключенные к шине. Данная шина отличается более высокими накладными расходами на передачу сообщений по сравнению с Profibus DP

PROFIBUS-DP- "Децентрализованная (распределенная) периферия".

Наиболее часто используемый формат обмена сообщениями Profibus DP представляет собой сеть с опросом узлов (выделенное главное устройство периодически опрашивает состояние каждого узла сети); тем самым обеспечивается постоянный контроль состояния каждого устройства в сети (одно устройство за один цикл опроса может передавать до 244 байт полезной информации). Каждое сообщение содержит 12 дополнительных байт, вследствие чего максимальная длина всего сообщения составляет 256 байт.

PROFIBUS-PA- "Автоматизация процессов".

Протокол Profibus PA практически идентичен последнему протоколу Profibus DP с диагностическими расширениями V1 за исключением более низких уровней напряжения и тока, соответствующих требованиям обеспечения внутренней безопасности (Класс I разд. II), принятых в обрабатывающей промышленности. Протокол Profibus PA поддерживается большинством главных устройств, однако использование данного протокола предполагает наличие развязывающих преобразователей между DP и PA (такие преобразователи поставляются целым рядом компаний). Питание PA-устройств от сети осуществляется с использованием напряжений и токов, гарантирующих внутреннюю безопасность

PROFIBUS DP-V0 - Основное назначение – регулярный обмен данными ввода/вывода.

Слейв может сообщать мастеру свое состояние через диагностические сообщения.

PROFIBUS DP-V1 - Расширен ациклическим обменом. Это дает возможность настраивать слейв устройства с помощью мастера. Например, задавать диапазоны и параметры.

Это основанная на Ethernet коммуникационная технология, разработанная в качестве общей коммуникационной платформы для всех уровней автоматизации: от полевого - до уровня MES (управление производством). Некритичные ко времени данные передаются через механизм Ethernet TCP/IP. Для приложений с требованиями жесткого реального времени доступен оптимизированный механизм обмена данными на объектном уровне (Profibus DP). Технология PROFINET определяет три класса:

PROFINET 1.0 (CBA): обмен данными между управляющими контроллерами; PROFINET- SRT: система "мягкого" реального времени для связи контроллера с устройствами ввода/вывода;

PROFINET- IRT: система жесткого реального времени, в основном предназначенная для управления перемещением.

Скорость передачи 167 кбит/с, 10 Мбит/с, 100 Мбит/с и 1000 Мбит/с до 100 м.