Организация связей между компонентами системы управления

Параллельный интерфейс. В стандартную комплектацию PC входит 8-разрядный параллельный интерфейс Centronics, который предназначен для односторонней передачи информации от PC до периферийного оборудования на расстояние до 2 м. со скоростью 100 Кбайт/с.

Фирмы Intel, Xircon, Zenith и другие совместно разработали спецификацию улучшенного порта EPP (Enhanced Parallel Port), который позволяет осуществлять двунаправленную передачу по каналу прямого доступа. Для использования такого порта необходимо специальное программное обеспечение. EPP обеспечивает скорость обмена данными до 2 Мбит/с и подключение в цепочку до 64 периферийных устройств. Разработан также порт ECP (Exstendet Capability Port), который позволяет подключать до 128 устройств.

Последовательный интерфейс. В стандартную комплектацию PC входит наиболее распространенный интерфейс RS-232C, известный как CCITT V.24. В промышленности наиболее часто применяют интерфейс RS-485, который использует симметричную двухпроводную линию связи и позволяет строить сети с числом абонентов до 32 на расстояние до 1200 м.

Наиболее распространенным сетевым решением является сеть Ethernet со скоростью до 100 Мбит/с. Однако протокол Ethernet имеет недетерминированную природу, которая противоречит требованиям управления в реальном масштабе времени. Поэтому для обеспечения гарантии доставки сообщений в заданный интервал времени применяют улучшенный протокол ATM (Asynchronous Transfer Mode) со скоростью обмена 25 Мбит/с или специальную шину PROFINET, разработанную фирмой SIEMENS.

Во все центральные процессоры блоков управления SIMATIC S7 встроен MPI интерфейс. Он может быть использован для построения простых и наиболее дешевых сетевых структур. MPI интерфейс разрешает поддерживать одновременную связь одного блока управления SIMATIC S7 с несколькими программаторами или компьютерами, устройствами и системами человеко-машинного интерфейса, программируемыми контроллерами SIMATIC S7-300/400, блоками управления SIMATIC C7, системами компьютерного управления SIMATIC WinAC. При этом обмен данными может осуществляться с 16 центральными процессорами
(с использованием STEP 7 V4.x).

MPI интерфейс блоков управления SIMATIC S7 непосредственно связан с внутренней коммуникационной К-шиной центрального процессора, которая обеспечивает доступ через MPI интерфейс ко всем модулям, подключенным к К-шине. Скорость передачи данных через MPI интерфейс – 187,5 Кбит/с. Коммуникационные компоненты для MPI связи – это сетевые кабели, соединители и повторители RS 485 из спектра компонентов PROFIBUS.

Связь между PC и контроллерами. Для связи между PC и контроллерами принято применять последовательные шины. К этой группе относятся несколько европейских разработок: Profibus (DIN 19245), PROFINET, Bitbus, CAN, Interbus S, а также американская Fielbus HART.

Связь между контроллерами и приводами. Связь со следящими поводами зависит от типа привода. При использовании цифровых приводов подачи фирм INDRAMAT и Bosh связь может быть организована с помощью интерфейса SERCOS (SErial Real-time COmmunication System) – по стандарту IEC 61491.

Система SERCOS представляет собой кольцевую оптоволоконную сеть, узлами которой являются программно-аппаратные модули. Такой модуль состоит из специального однокристального контроллера и трансиверной части, причем ведущий модуль может быть оформлен в виде платы, устанавливаемой в РС. Помимо одного ведущего, все остальные модули являются ведомыми. Коммуникационная сессия осуществляется циклически с постоянной частотой, зависящей от числа ведомых модулей в сети, периодичность циклов настраивается на этапе инициализации системы. Так, управлять пятью следящими приводами можно с периодом 1 мс, а восемью приводами (максимальное число) с периодом 2 мс. В каждом цикле задаются скорость и крутящий момент, от каждого привода собирается информация о фактических значениях этих параметров. Ограничений на общее число одновременно работающих приводов практически не сущест-вует. Длина межузлового сегмента для пластиковых оптоволоконных кабелей может достигать 60 м, а для стеклянных 250 м.

Наиболее распространенным протоколом связи на уровне управления оборудованием с аппаратурой фирмы SIEMENS остается Profibus.

Возрастает признание интерфейса CAN (Controller Area Network), разработанного фирмой Bosh. Он представляет собой последовательный интерфейс, специально созданный для соединения между собой датчиков, исполнительных устройств и интеллектуальных контроллеров. Преимущества интерфейса CAN – обеспечение режима обмена в реальном масштабе времени благодаря возможности инициативной передачи данных при изменении состояния входных сигналов, высокая помехоустойчивость и протокол с коррекцией ошибок. Интерфейс CAN поддерживает коммуникационные протоколы прикладного уровня DeviceNet фирмы Allen-Bradly и CANopen, предусматривает коррекцию ошибок, а интерфейс стойкий к промышленным помехам. Скорость передачи через интерфейс CAN - 1 Мбит/с.