Метод передачи маркера

The Token Passing Method

В этом методе маркер, то есть право доступа к шине передается циклически от одного устройства к другому, порядок передачи зависит от прикладной задачи и определяется на стадии планирования системы.

Этот метод предлагает каждому участнику сети справедливое разделение шинных ресурсов в соответствии с их запросами.

Принцип передачи маркера используется в системах, где реакция на события возникающие в распределенной системе должна провялятся за определенное время.

Метод Master Slave

Этот метод находит свое применение как на уровне контроллеров, так и на уровне датчиков и исполнительных механизмов.

Право инициировать цикл чтения-записи на шине имеет только мастер узел. Он адресует каждого пассивного участника (Slave) передает им данные и запрашивает у них данные.

Для увеличения пропускной способности шины команды протокола должны быть максимально простыми, в рамках этого протокола решаются такие задачи, как: защита данных, обнаружение ошибок при передаче и восстановление данных.

Основные критерии выбора

Предпочтительность того или иного сетевого решения, как средства транспортировки данных можно оценить по следующим критериям:

1. Объему передаваемых данных

2. Времени передачи фиксированного объема данных

3. Удовлетворению требованию задач реального времени

4. Максимальный лимит шин

5. Допустимому числу узлов на шине

6. Помехозащищенности

7. Денежным затратам в расчете на узел

Часто улучшения по одному параметру может привести к снижению качества по другому, поэтому при выборе того или иного решения необходимо следовать принципу «разумной достаточности».

В зависимости от области применения промышленные сети можно разделить на 2 уровня:

1. Сети системного уровня, которые решают задачи по управлению производством, а так же сбором и обработкой данных на уровне промышленных контроллеров

2. Сети уровня датчиков и исполнительных механизмов. Задачи сетей этого уровня сводятся к опросу датчиков и управлению работой разнообразных исполнительных механизмов.

Промышленная сеть Industrial Ethernet

Крупные производственные установки требуют использования децентрализованных систем управления связанных друг с другом мощной информационной сетью, способной работать в сложных производственных условиях. Средства промышленной связи призваны обеспечить возможность гибкого управления, программирования и контроля работа распределенных систем управления из диспетчерских пунктов.

Одной из наиболее распространенных считается промышленная сеть Industrial Ethernet. Отличается от обычного офисного Ethernet возможностью подключения к сети помимо персональных компьютеров широкой гаммы промышленных устройств, а именно контроллеров, панелей оператора, программаторов, текстовых дисплеев, промышленных компьютеров и так далее.

Данная сеть применяется для обмена данными между программируемыми контроллерами, а так же контроллерами и интеллектуальными партнерами верхнего уровня систем управления.

Промышленный Ethernet может работать со скоростями 10 и 100 мегабит в секунду на проводных линиях связи и 1 гигабит в секунду на оптических линиях связи. Сети работающие со скоростью 100 мегабит и выше, получили название Industrial Fast Ethernet.

В сети Industrial Fast Ethernet применяется метод случайного доступа с контролем несущей и автоматическим определением коллизий, который определяет порядок передачи данных в сети.

Сеть Industrial Ethernet может работать в дуплексном режиме и полудуплексном режиме.

Сеть Industrial Fast Ethernet может работать на витой паре и на оптоволокне. Но она не поддерживает коаксиальный кабель.

Для подключения устройств к сети Industrial Ethernet необходимо установить в нее специальный коммуникационный процессор выполненный в виде модуля контроллера или платы в формате PCI для установки в персональные компьютеры.

Для преодоления ограничения на длину сети требуется применение повторителей Industrial Ethernet, оптических и электрических модулей связи OLM и ELM, а так же электрических и оптических коммутаторов ESM, OSM. Применение коммутаторов обеспечивает следующие дополнительные возможности:

1. Дуплексный режим работы

2. Автоопредление скорости передачи

3. Скоростное включение резерва

4. Резервирование с поддержкой древовидной структуры

Дуплексный режим работы повышает пропускную способность сети в два раза и увеличивает протяженность сети.

Автоопредление – это функция сетевых узлов, позволяющая производить автоматическое определение передачи данных в сети и автоматическую настройку на эту скорость передачи.

Скоростное включение резерва обеспечивает быстрое переконфигурирование сети после её отказа, что предотвращает потерю управления и аварийный останов системы.

В рассматриваемых сетях переконфигурирование сети после возникновения отказа производится менее чем за 0.3 секунды.

Алгоритм использования сетевых древовидных структур определяет правила использования Ethernet при произвольной схеме включения мостов и коммутаторов в сеть. Для предотвращения зацикливания передаваемых пакетов сеть автоматически переконфигурируется в разомкнутую древовидную структуру, даже если имеются резервные линии связи, призванные повысить надежность системы.

В случае обрыва на основной линии связи автоматически включается резервная линия ранее отключенная для предотвращения появления колец.

Техническая реализация стандартного алгоритма сетевых древовидных структур является довольно сложной и поэтому переконфигурирование сети может занимать от 30 до 60 секунд. В этот период передача данных по сети невозможна.

Для систем автоматизации время реакции на отказ сети не должно превышать 0.5 секунды. Поэтому данный алгоритм не гарантирует непрерывности управления. В сетях Industrial Ethernet и Industrial Fast Ethernet используются улучшенный алгоритм резервирования, который обеспечивает время переконфигурирования не более 0.3 секунды в сети с максимальной конфигурацией.