Полевые шины

Placeholder

Основные понятия о полевых шинах / интерфейсах и критериях выбора.

С начала 90-х годов все большее применение находят полевые шины и, в частности, открытые полевые шины такие, как Profibus , CANbus и Interbus и др. С экономической точки зрения и в зависимости от случая применения они считаются более интересными в сравнении с другими технологиями последовательной и параллельной передачи данных. Полевые шины являются экономически более оправданными и представляют технологию, которая предполагает новые приемы при разработке систем, включая решения децентрализации. Полевые шины представляют собой «нервную систему» современной техники автоматизации. Они допускают целенаправленную коммуникацию автоматизирующих компонентов — узловых точек шины — между собой.

Обмен данными

Разные полевые шины используют разные принципы обмена данными. Самые важные освещены ниже:

Master — Slave -принцип с передачей маркера (Token Passing)

Организация обмена данными управляется ведущим устройством (Мaster ). Ведомые устройства ( Slaves ) лишь отвечают на запрос ведущего. Каждому ведущему устройству отводится строго определенное время для обмена данными с ведомыми устройствами. Благодаря этому время цикла шины четко предсказуемо и, таким образом, носит характер системы реального времени. Если на шину подключены несколько ведущих, то право доступа к шине регулируется путем обмена маркером. Лишь ведущее устройство, получившее маркер, имеет право доступа к шине.

Обмен данными
с присвоением приоритета

При этом методе каждый участник и к любому моменту времени может посылать данные в шину. Для избежания конфликтов в шине или, чтобы возникшие конфликты могли быть устранены, в системе должны быть предусмотрены механизмы арбитража. Так, например, метод CSMA / CA ( Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance ) предотвращает возникновение конфликта при одновременной передаче разными устройствами, а метод именуемый CSMA / CD ( Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection ) устраняет возникшие конфликты.

Сдвиговый регистр с суммирующим протоколом

Ведущее устройство шины посылает в каждом цикле выходные данные ко всем ведомым устройствам и, как ответ, получает от них входные данные. Малый объем данных этого метода выравнивается высокой элегантностью протокола. Время цикла шины также предсказуемо, т.е. является Real Time.

Делегированный маркер

Центральный арбитр регулирует движением данных. Он распределяет делегирующий маркер по определенному алгоритму для каждого участника шины в отдельности. Если один из участников располагает делегирующим маркером, то он может передавать данные. После передачи он отдает делегирующий маркер арбитру обратно.

Выбор варианта шины

Выбор варианта шины очень зависит от каждого конкретного случая применения. Каждая из систем оптимизирована на главный случай применения. Поэтому универсальной шины не бывает. Как помощь при выборе могут служить следующие критерии:

1. Наличие уже какой-то общей системы
2. Тест и ввод в эксплуатацию
3. Возможности диагностики
4. Надежность передачи данных
5. Время реакции
6. Открытость полевой шины
7. Компоненты