Общие требования к системе fieldbus

Fieldbus - это полностью цифровая двунаправленная многоточечная коммуникационная система, используемая для связи приборов на объектах с системами в операторской. В число приборов на объектах могут входить трансмиттеры, регулирующие и отсечные клапаны, двигатели, насосы, весы, устройства считывания штрих- кода, мультиплексоры, многоканальные регуляторы, программируемые логические контроллеры, портативные устройства связи и т.п. Одно из самых основных свойств системы fieldbus состоит в том, что она поддерживает двунаправленную связь со множеством переменных величин. Физически в fieldbus могут использоваться три вида топологий межсоединений: двухточечная, древовидная и моноготочечная. Для соединения нескольких низкоскоростных систем fieldbus с высокоскоростной могут служить устройства сопряжения (мосты). Тип используемых средств зависит от приложения. Витая пара - наиболее дешe:вое средство, широко применяемое и удобное для установки. Оптоволоконные средства обеспечивают защиту от электромагнитных помех. Избыточность кабелей представляется необходимой, но способность продолжать работу в случае любых возможных отказов намного важней. Весьма значима также гальваническая изоляция, поскольку плохая изоляция между сенсорами может стать причиной серьe:зных проблем. В большинстве случаев сеть fieldbus должна подводить электропитание к связываемым ею приборам. Важным фактором является техника безопасности на определe:нных видах производств, в частности в горном деле. Среднее число приборов, присоединe:нных к сети может колебаться от 50 до 200 при длине сети 100 1000 м. Помимо физического соединения приборов сеть должна обеспечивать выполнение следующих функций:

• взаимодействие оборудования, поступившего от различных изготовителей
• простое добавление и удаление устройств
• отсоединение устройства для проведения ремонта и последующее его включение в сеть, при которых не создаются помехи для работы других устройств и пользовательской задачи, а также не оказываются воздействия на динамику всей сети
• сигнализацию о том, что промышленный прибор вышел из строя или находится в ремонте
• возможность проверки всего комплекса оборудования из заданной точки или из всех точек сети
• способность определять текущее состояние любого присоединe:нного устройства с помощью специального устройства сети fieldbus
• возможность устройств сети fieldbus подавать запрос на самоконтроль прибора, обнаруживать в сети новое устройство, подавать запрос на идентификацию прибора
• простую модификацию процесса, физическое добавление или удаление приборов при незначительной модификации пользовательского программного обеспечения

На пользовательском уровне система fieldbus должна обладать:

• возможностью пересылать циклические и ациклические данные
• двумя или четырьмя уровнями приоритетов для сообщений
• способностью: считывать и записывать значения переменных в режимах "точка-точка", групповом или широковещательном
• приводить в действие исполнительные устройства
• определять текущее состояние сенсоров и их возбуждения
• запоминать конфигурацию устройств
• проводить точную идентификацию прибора
• синхронизировать работу двух станций

Каждая система fieldbus должна, таким образом поддерживать общую Службу сообщений fieldbus (FMS), чтобы обеспечивать выполнение перечисленных пользовательских требований. Спецификации fieldbus должны поддерживать также временно присоединe:нные устройства, такие как портативные терминалы (HTT) для калибровки. Горизонтальный информационный поток в fieldbus характеризуется главным образом передачей коротких сообщений в заданное время. Интеграция fieldbus в глобальную среду должна быть возможна для вертикальных информационных потоков, направленных на диспетчерский уровень.

Большая часть горизонтальных информационных потоков будет в основном циклического типа с временем цикла длиной 0,25..2 с с типичной длиной 1..5 байт на одно присоединe:нное устройство, с задержками в передаче сообщений порядка 100 мс. Приведeнные цифры достаточно типичны. Требования тем не менее широко различаются для разных типов производств и особо строги для ядерных объектов.