Необходими са различни мрежи, важни са различни мрежи ...
LLC "AKOM", Челябинск
Като въведение, нека видим какво е „индустриална мрежа за цифрови данни“ и за какво служи. Много специалисти работят в производството, поради естеството на своята дейност далеч от автоматизацията, а за някои терминът „индустриална мрежа“ може да не е съвсем правилно свързан с Ethernet TCP/IP мрежа, изградена с помощта на индустриално мрежово оборудване, или дори с три -фазна захранваща мрежа 380 С. В тази статия ще се опитаме да обясним значението на този термин, както се казва, "на пръсти".
Съвременното производствено оборудване, започвайки с най-простите сензори, има различни интерфейси за предаване на данни в цифров вид. Това дава възможност да се комбинират голямо разнообразие от оборудване в една мрежа и да се осигури възможността за неговото функциониране като част от автоматизирани системи и комплекси. Пример е голям офис, в който всички компютри и принтери са комбинирани в една локална Ethernet мрежа. При производството мястото на компютрите се заема от различни сензори, контролери, изпълнителни механизми, а вместо офис Ethernet мрежа се използват специализирани индустриални мрежи от различен тип за обмен на данни, които отговарят на специални изисквания за функционалност и надеждност. Така че германската компания Siemens популяризира мрежата Profibus, а американската компания Rockwell - нейните мрежи, ControlNet и DeviceNet. Почти всеки голям производител на оборудване за автоматизация може да предложи свои собствени видове индустриални мрежи за използване, като се стреми да ги превърне в стандарти в своята област.
Но в действителност няма един или няколко вида мрежи, които спокойно биха могли да се нарекат универсални, най-добрите. Пред тях се налагат твърде различни изисквания: в единия случай се изисква да се предадат няколко бита без забавяне, в другия - скоростта не е толкова важна, но количеството данни се измерва в килобайта; някъде приоритет е надеждността на данните, а някъде - цената на внедряване. Следователно в различните области на автоматизацията различни видове мрежи могат да бъдат лидери (например в областта на автоматизацията на сгради - LonWorks, дискретна автоматизация - AS-I, автоматизация на непрекъснати технологични процеси - Profibus). Също така, популярността на мрежите е силно повлияна от географското разпределение на традиционните пазари на продажби на производствени компании (в Америка мрежите DeviceNet са по-често срещани, в Германия - Profibus, в Япония - CC-Link).
Терминът „fieldbus” често може да се намери в техническата литература. Първоначално това е името на индустриалните мрежи, свързващи контролния контролер към отдалечени входно-изходни устройства и интелигентни сензори („полеви“ устройства). Тогава този термин започна да означава мрежите, свързващи този контролер с други системни контролери и работни станции на оператора.
Струва си да се обясни защо Ethernet, който е стандарт в света на офис автоматизацията, не се използва широко в индустриалната автоматизация. Факт е, че Ethernet има редица недостатъци, които значително ограничават обхвата на приложението му: непредсказуемост на времето за доставка на данни (недетерминираност), високи разходи за прехвърляне на малки обеми данни, лоша устойчивост на шум, необходимост от допълнително оборудване (ключове, захранвания), ненадеждни съединители ... Но трябва да кажа, че в момента тези недостатъци по някакъв начин са заобиколени и Ethernet е започнал да се прилага широко в производството, а не само на горното ниво на автоматизация. Вярно е, че за това, въпреки това, беше необходимо да се разработят специални протоколи, базирани на Ethernet, които получиха общото наименование Industrial Ethernet. Най-известните от тях са следните протоколи: Profinet, Modbus-TCP, EtherNet/IP, EtherCAT и Powerlink.
Без да навлизаме в подробности, можем да кажем, че Fieldbus и Industrial Ethernet мрежите се наричат общо с общия термин „индустриални цифрови комуникационни мрежи“. Индустриалната мрежа предполага използването на определена комуникационна технология за изграждане на информационна мрежа, която обединява сървъри за данни, операторски станции, интелигентни контролери, сензори и изпълнителни механизми. Тази технология дефинира както физическия начин на свързване на устройства (например RS485), така и програмно-логическия протокол за тяхното взаимодействие (например Modbus).
Може да изглежда, че с такова разнообразие изборът на най-добрия тип мрежа за конкретен проект няма да бъде труден. Всъщност дори при ясно формулирани изисквания е трудно да се даде предпочитание на някой от тях само от техническа гледна точка. Процесът на подбор също е силно повлиян от установените взаимоотношения с доставчици и производители на оборудване, възможността за получаване на техническа поддръжка и наличието на квалифициран персонал.
От такова изобилие от различни интерфейси и протоколи следва друг проблем - проблемът с несъвместимостта. Различните видове мрежи са несъвместими помежду си и оборудването от различни производители често не може да се комбинира в една система. Мрежовите шлюзове под търговската марка ANYBUS (Enibs), които се произвеждат от шведската компания HMS Industrial Networks, помагат за решаването на този проблем.
Фигура: един. Мрежов шлюз на Anybus-Communicator