Расширители – изоляторы

Другая важная особенность расширителя – развязка напряжений между двумя портами шины КОП. Расширитель физически разделяет ветви системы, так что можно размещать чувствительные устройства с одной стороны, а шумящие устройства – с другой стороны расширителя. В то время как физически устройства в системе расширителя развязаны, логически они остаются частью единой системы. Можно развязывать устройства с разными рабочими мощностями, шумящие и чувствительные приборы, понижать возможное проникновение шумовых сигналов и помех.

На рис. 2.19 показана конфигурация систем КОП, при которой чувствительные модули изолированы от высоковольтных и создающих помехи устройств.

Рис. 2.19. Система развязки приборов КОП

Например, расширитель GPIB-120A Expander фирмы National Instruments электрически буферизует и позволяет увеличить число устройств, подключаемых к системе, до 28. Он может использоваться в системах, которые требуют электрической развязки между модулями. Он специально создан для обеспечения прозрачности протокола КОП и имеет очень короткие задержки при распространении и передаче данных. Скорость обмена данными может превышать 1 Mбайт/с.

Расширители – удлинители шины КОП

Во многих задачах мониторинга, испытаний и измерений требуется расположение отдельных модулей системы на удаленном расстоянии, достигающем многих сотен метров и даже километров. Решение данных задач возможно путем использования специализированных удлинителей шины КОП.

Каждый такой удлинитель состоит из двух специальных модулей, соединяемых между собой посредством коаксиальных, волоконно-оптических или многожильных кабелей. Каждый модуль имеет один порт шины КОП и один специальный порт удаленной связи. Удаленный модуль удлинителя преобразует сообщения согласно протоколу шины КОП.

Единственной проблемой взаимодействия остается реализация процедуры параллельного опроса, которая затруднена значительными задержками распространения сигналов. Для того чтобы реакция устройства успевала достичь контроллера, необходимо изменить время параллельного опроса, и тогда не потребуется изменять прикладное программное обеспечение.

Вводя удлинитель в систему, можно увеличивать расстояние между двумя устройствами до нескольких километров (см. рис. 20). Поскольку можно присоединить 14 устройств к порту каждого удлинителя, то это позволяет увеличить число устройств до 28, при этом оставаясь в пределах требований стандарта КОП.

Каждый удлинитель передает удаленной системе КОП кодированные сигналы и декодирует сигналы, полученные от удаленной системы. Идеальные удлинители подобно расширителям должны быть прозрачны к прикладному программному обеспечению. То есть включение или удаление удлинителя из системы не должно влиять на работу. При применении удлинителей нет необходимости изменять аппаратные средства и программное обеспечение.

Тем не менее каждый удлинитель шины КОП ухудшает быстродействие системы из-за больших расстояний и задержки распространения сигналов.

Типы кабелей, используемых в удлинителях: многожильный, коаксиальный, витая пара и волокно-оптический. Каждый тип кабеля имеет особенности, которые делают его наиболее подходящим к применению в конкретной системе. Многожильный кабель наиболее дорогой, но он на коротких расстояниях имеет самую высокую скорость передачи. Коаксиальная линия или витая пара наименее дорогие, но их восприимчивость к шуму и длинные задержки при распространении сигналов делают их неподходящими для применения на очень больших расстояниях, кроме тех случаев, когда быстродействие не является определяющим фактором.

Волоконно-оптические кабели могут удлинять систему на большее расстояние с наименьшим снижением быстродействия. Они обладают превосходной помехоустойчивостью и наиболее эффективны в промышленных применениях, когда рядом высоковольтные провода и работают агрегаты. Волоконно-оптический кабель непроводящий, и это делает его подходящим для расположения на открытом воздухе, где возможно воздействие грозы. Наконец, волоконно-оптические кабели увеличивают защиту информации. Поскольку кабели передают свет вместо электрического тока, то при передаче не происходит излучения электромагнитного поля. Тракт передачи сигналов устойчив к несанкционированному прослушиванию.

Удлинитель GPIB-130 фирмы National Instrument использует многожильный кабель, который позволяет увеличить расстояние до 300 м при подключении до 28 устройств. При этом скорость передачи данных достигает 900 кбайт/с. Удлинитель GPIB-110 предназначен для удлинения шины на большие расстояния. При использовании волоконно-оптического или коаксиального кабеля шина может быть удлинена до 2 км. Для гарантии безошибочной передачи данных используется схема их проверки и восстановления.

Рис. 2.20. Схема типовой системы удлинителя шины КОП (физическая конфигурация)

Наиболее экономичное решение задачи удлинения шины КОП до 300 м – использование GPIB-110 с коаксиальным кабелем. При этом решаются также задачи защиты от шумов и развязки. Если необходима высокоскоростная передача данных, то нужно выбрать GPIB-130 с многожильным кабелем.

На рис. 2.21 и 2.22 представлены схемы включения расширителей, обеспечивающих решение сразу нескольких задач: увеличение числа модулей (более 15) в ближней зоне расположения ПК (ветвь расширения); обеспечение развязки прецизионного оборудования, расположенного также в ближней зоне (ветвь развязки); обеспечение стандартного взаимодействия с удаленными от ПК модулями (ветвь удаления).

Рис. 2.20. Комбинированное использование расширителей

Рис. 2.21. Каскадное расширение