4.1.2 Требования и характеристика используемых пакетов программной поддержки обмена данными

В разрабатываемой системе применяется три основных коммутационных протокола: Ethernet 802.3, TCP/IP, Profibus DP.

Ethernet - это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей. В зависимости от типа физической среды стандарт IEEE 802.3 имеет различные модификации - l0Base-5, l0Base-2, l0Base-T, l0Base-FL, l0Base-FB. Для передачи двоичной информации по кабелю для всех вариантов физического уровня технологии Ethernet, обеспечивающих пропускную способность 10 Мбит/с, используется манчестерский код. Все виды стандартов Ethernet (в том числе Fast Ethernet и Gigabit Ethernet) используют один и тот же метод разделения среды передачи данных - метод CSMA/CD. Для разработанной системы применен стандарт Fast Ethernet. В ситеме применяется модификация 100Base-TX. В качестве среды передачи 100Base-TX применяются две витые пары, причем одна пара используется для передачи данных, а вторая — для их приема. Поскольку спецификация ANSI TP - PMD содержит описания как экранированных, так и неэкранированных витых пар, то спецификация 100Base-TX включает поддержку как неэкранированных, так и экранированных витых пар типа 1 и 7. Длина сегмента 100 метров, скорость передачи данных 100 Мбит/с.

TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol). Базовый протокол Интернета TCP отвечает за предоставление данных для передаваемых пакетов, и сборки их в пункте назначения. Протокол IP отвечает за доставку пакетов от источника к получателю. Когда TCP и IP встраиваются в приложения более высокого уровня, такие как HTTP, FTP, Telnet и т.д., то термином TCP/IP обобщается весь набор этих протоколов. Хотя протокол TCP/IP обычно ассоциируется с сетью Интернет, он может использоваться и в локальных сетях (ЛВС). В этом случае при невысокой загруженности магистрали он обеспечивает приемлемую скорость передачи данных. Протокол TCP/IP используется в качестве транспортного протокола для обмена информацией между узлами гибридных систем автоматизированного управления технологическими процессами.

PROFIBUS DP — протокол, ориентированный на обеспечение скоростного обмена данными между системами автоматизации (ведущими DP-устройствами) и устройствами распределённого ввода-вывода (ведомыми DP-устройствами). Протокол характеризуется минимальным временем реакции и высокой стойкостью к воздействию внешних электромагнитных полей. Оптимизирован для высокоскоростных и недорогих систем. Эта версия сети была спроектирована специально для связи между автоматизированными системами управления и распределенной периферией. Электрически близка к RS-485, но сетевые карты используют 2-х портовую рефлективную память, что позволяет устройствам обмениваться данными без загрузки процессора контроллера. Сеть отвечает требованиям международных стандартов IEC 61158 и EN 50170. Она позволяет объединять разрозненные устройства автоматизации в единую систему на уровне датчиков и приводов. PROFIBUS использует обмен данными между ведущим и ведомыми устройствами (протоколы DP и PA) или между несколькими ведущими устройствами (протоколы FDL и FMS). Сеть PROFIBUS построена в соответствии с многоуровневой сетевой моделью ISO 7498. PROFIBUS определяет следующие уровни:

• физический уровень — отвечает за характеристики физической передачи;

• канальный уровень — определяет протокол доступа к шине;

• уровень приложений — отвечает за прикладные функции.

Физически PROFIBUS разработанной системы представляет собой электрическую сеть с шинной топологией, использующую экранированную витую пару, соответствующую стандарту RS-485. Для подключения сетей к контроллеру используются:

• модули ввода дискретных сигналов SM 321;

• модули вывода дискретных сигналов SM 322.