Основной особенностью шины asi является

Основной особенностью шины asi является

Ведущее устройство, блок питания, а также различные стандартные и безопасные станции (ведомые устройства) составляют основу каждой системы AS-i. Ведущее устройство обеспечивает обмен данными с ведомыми устройствами посредством циклического опроса. Блоки питания AS-i снабжают энергией ведомые устройства и датчики сети.

Сети AS-Interface могут быть подключены к контроллеру SIMATIC, SINUMERIK или другим контроллерам очень удобным для пользователя способом: с помощью модуля CM AS-i Master ST в ET 200SP для подключения ко всем контроллерам и для установки любого размера. С ведущим модулем AS-i на базовом контроллере S7-1200 для небольших решений автоматизации. Или с другими ведущими модулями AS-i от Siemens для других приложений. Интеграция так же проста, как и с другими модулями расширения контроллеров SIMATIC.

Ключевые данные по сети AS-i

  • Количество рабов: до 62
  • Количество входов / выходов: до 496 входов и 496 выходов
  • Топология: любая, линия, звезда, дерево
  • Среда: неэкранированная двухпроводная линия для передачи данных и энергии
  • Длина линии: стандартно 100 м, с возможностью расширения с помощью повторителя и удлинителя
  • Время цикла: 5 мс (типичное)
  • Передача данных: цифровые и аналоговые значения

Поставщик комплексных решений

Мы предлагаем полный набор компонентов AS-i, от ведущего устройства SIMATIC, блоков питания и ведомых устройств до системных компонентов. Ассортимент ведомых устройств AS-i предлагает все: от простых и безопасных модулей ввода / вывода для полевых устройств и шкафа управления до кнопок и сигнальных столбцов, а также позиционных переключателей с подключением AS-i вплоть до мощных пускателей двигателей и преобразователей частоты.

  • Полный ассортимент продуктов AS-i для стандартных шин и технологий безопасности от одних рук
  • Последовательная интеграция устройств AS-i в концепции программирования и диагностики SIMATIC, а также в среду разработки TIA Portal.
  • Интеграция приложений ASIsafe в программирование безопасности SIMATIC и SINUMERIK
  • Интеграция подчиненных сетей AS-i в АСУ ТП PCS 7
  • Глобальная логистика запасных частей, консультации и сервис
Содержание
  1. ASIsafe — комплексная безопасность
  2. Решение ASIsafe PROFIsafe: SIMATIC AS-i F-Link
  3. ASIsafe Solution Local: модульная система безопасности и монитор безопасности 3RK3
  4. AS-i Power24V — экономия до 50% с небольшими приложениями до 50 м
  5. Технические характеристики AS-интерфейса
  6. Шины ASI, CAN, CANopen, WorldFIP
  7. Общая характеристика промышленных сетей передачи данных. Особенности, назначение и основные функции полевых шин. Основные компоненты системы для сети AS-interface. Уровни шин CAN. Электронные спецификации устройств CANopen. Сеть WorldFIP и ее уровни.
  8. Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
  9. 1.1 Общие положения
  10. Рисунок 1.1 иллюстрирует положение, которое занимает AS-интерфейс в системе автоматизированного компьютерного управления.
  11. 1.2 Кабель ASI
  12. Кроме профилированного кабеля в AS-i используется и круглый кабель, ориентированный на специальные модули. [1]
  13. 1.3 Размер сети AS-interface
  14. До 2000 года к одному ведущему (Master) устройству в сети ASI можно было подключить 31 ведомое устройства(Slave). Затем количество ведомых устройств в одной сети было увеличено до 62 за счет разделения адресного пространства ведущего сетевого устройства на две под области A и B. AS-i использует циклический опрос ведомых устройств ведущим.
  15. Скорость передачи данных достигает 167 кбит/с. При опросе системы с 31 ведомым устройством время цикла не превышает 5 мс. При числе устройств с сети 62 — время цикла опроса не превышает 10 мс. Общая длина линий связи на сегмент без повторителей достигает 100м, с повторителями — 300 м.
  16. Адресация в сети может происходить и автоматически. Новое устройство имеет сетевой адрес 0 и не распознается ведущим устройством AS-interface.
  17. Для включения в работу ведомому устройству надо задать адрес из диапазона от 1 до 31 для стандартной (31-Slave) или от 1А до 31А и от 1В до 31В для расширенной (62-Slave) версии. Порядок присваиваемых адресов может быть произвольным. Установка сетевых адресов может выполняться с помощью ведущего сетевого устройства или с помощью специального прибора для адресации и диагностики модулей AS-i .
  18. 1.4 Топология сети AS-i
  19. 1.5 Компоненты для удлинения сети
  20. 1.6 Основные компоненты системы для сети AS-интерфейса
  21. 1.7 Межсетевой обмен данными
  22. Через модуль DP/AS-I Link Advanced,сеть Asi подсоединяется к сети PROFIBUS. В сети PROFIBUS этот модуль выполняет функции ведомого DP устройства, а в сети AS-Interface выполняет функции ведущего устройства. Он реализует одно или два ведущих устройства AS-Interface. При работе с одним встроенным интерфейсом ведущего устройства AS-Interface он способен обслуживать до 62, а с двумя встроенными интерфейсами ведущего устройства AS-Interface — до 124 ведомых устройств и в этом случае два сегмента сети AS-Interface работают независимо друг от друга.
  23. Модуль DP/AS-I Link 20E обеспечивает доступ к 62 ведомым устройствам, но не может работать в сочетании с повторителями RS485. Конфигурирование модуля может выполняться дистанционно через сеть PROFIBUS или локально спомощью встроенных в модуль кнопок.
  24. Через модуль IЕAS-i LINK PN IO сеть AS-i можно подсоединить к сети PROFINET, где он будет ведомым, а в сети AS-i ведущим устройством
  25. Таким образом, AS-i сеть становится подсистемой общей сети автоматизированного производства.
  26. 1.8 Кодирование данных и протокол AS-i interface
  27. В России интерес к CAN за последние годы сильно возрос, однако контроллерного оборудования для CAN в России крайне мало, в десятки или сотни раз меньше, чем для Modbus или Profibus. Среди протоколов прикладного уровня для работы с CAN наибольшее распространение в России получили CANopen и DeviceNet.
  28. В настоящее время CAN поддерживается 11-ю стандартами ISO, в том числе ISO — Diagnostics.
  29. CAN охватывает два уровня модели OSI: физический и канальный (таблица 1.1). Стандарт не предусматривает никакого протокола прикладного 7-го уровня модели OSI. Поэтому для его воплощения в жизнь различные фирмы разработали несколько таких протоколов: CANopen (организации CiA), SDS (фирмы Honeywell Micro Switch Division), CAN Kingdom (фирмы Kvaser), DeviceNet (фирмы Allen-Bradley, ставший Европейским стандартом в 2002 г.) и ряд других.
  30. 2.2 Физический уровень
  31. Таблица 2.1 — CAN в соответствии с моделью OSI
  32. Электрические соединения в сети CAN
  33. Витая пара может быть в экране или без, в зависимости от электромагнитной обстановки. Топология сети должна быть шинной, максимальная длина отвода от шины при скорости передачи 1 Мбит/с не должна превышать 30 см. Длину отвода можно рассчитать по формуле
  34. где — длительность переднего фронта передатчика.
  35. Основные требования к линии передачи и ее характеристикам близки к RS-485, однако в передатчиках CAN есть режим управления длительностью фронтов импульсов. Управление выполняется путем заряда емкостей затворов выходных транзисторов от источников тока, при этом величина тока задается внешним резистором. Увеличение длительности фронта позволяет снизить требования к согласованию линии на низких частотах, увеличить длину отводов и ослабить излучение электромагнитных помех.
  36. Выводы «земли» всех передатчиков сети должны быть соединены (если интерфейсы гальванически не изолированы). При этом разность потенциалов между выводами заземлений не должна превышать 2 В. Гальваническая изоляция рекомендуется при длине линии более 200 м, но не является обязательным требованием стандарта.
  37. Для электрического соединения устройств с CAN интерфейсом стандарт предусматривает два варианта. Первый вариант состоит в применении Т-образных разветвителей, которые состоят из трех 9-штырьковых разъемов D-sub, расположенных в одном корпусе, одноименные контакты которых соединены между собой. Разветвители имеют один разъем со штырьками и два — с гнездами.
  38. Второй вариант требует наличия в каждом CAN-устройстве двух разъемов. Для включения устройства в сеть кабель разрезают и на его концах устанавливают ответные части разъемов. Устройство включается буквально в разрыв линии передачи. Такой подход позволяет наращивать количество устройств и изменять топологию сети путем добавления в разрыв кабеля новых устройств и кабеля с разъемами на концах. Один из разъемов должен быть со штырьками, второй — с гнездами. Подключение устройств к шине без разъемов не допускается. Согласующий резистор должен располагаться внутри разъема, который подключается к концу кабеля. Для присоединения модулей к CAN-шине должен использоваться 9-штырьковый разъем типа D- Sub. На модуле устанавливается разъем с гнездами, на соединяющем кабеле — со штырьками. Цоколевка разъемов показана в таблице Таблица 2.2.
  39. Применение разъемов со штырьками или гнездами определяется следующим правилом: при «горячей» замене модулей питание должно оставаться только на разъемах с гнездами; это позволяет избежать случайного короткого замыкания.
  40. Отметим, что в основанном на CAN стандарте CANopen предусмотрено гораздо большее разнообразие вариантов разъемов, в том числе для плоского кабеля, RJ-10, RJ45, разъемный винтовой клеммник, и еще около десяти вариантов специальной конструкции. Допускается применение и других разъемов.
  41. Таблица 2.2 Цоколевка разъема D-sub для CAN
  42. Примечание. В каждом модуле контакты 3 и 6 должны быть соединены
  43. Стандарт устанавливает следующие скорости обмена: 1 Мбит/с, 800 кбит/с, 500 кбит/с, 250 кбит/с, 125 кбит/с, 50 кбит/с, 20 кбит/с. CAN-модули могут поддерживать не все скорости, но желательно, чтобы их количество было наибольшим.
  44. Трансивер CAN
  45. 2.3 Канальный уровень
  46. Адресация и доступ к шине
  47. В CAN сети гарантируется, что сообщение будет принято любым из узлов в одно и то же время или не будет принято ни одним из них. Это достигается благодаря широковещательной передаче и использованным методом подтверждения приема сообщений.
  48. Когда сеть свободна, любой узел может начать передачу сообщения. Но каждое сообщение имеет свой приоритет при получении доступа к шине. Поэтому передачу может осуществить только одно устройство — то, которое содержит сообщение с наивысшим приоритетом.
  49. Борьба за доступ к шине происходит следующим образом. Если два или более устройств обнаружили, что линия свободна и начали передачу сообщений одновременно, то возникший конфликт разрешается путем побитного сравнения идентификатора передаваемого сообщения с состоянием линии. В процессе арбитража (урегулирования конфликта) каждое устройство сравнивает логический уровень передаваемого бита с логическим уровнем на шине. Если эти уровни одинаковы, устройства продолжают передавать следующий бит идентификатора. Если приемник устройства показывает, что на шине доминантный уровень, а передатчик в это же время передает рецессивный уровень, то устройство сразу прекращает передачу данного сообщения. Такой механизм арбитража гарантирует, что ни информация, ни время не будут потеряны.
  50. Достоверность передачи
  51. Для обнаружения ошибок приняты следующие меры:
  52. Передача сообщений
  53. Существует 4 различных типа фреймов:
  54. Валидация сообщений
  55. Сообщение считается достоверно переданным, если не было ошибок при передаче от начала до конца фрейма. Если сообщение содержало ошибку, оно автоматически повторяется в соответствии с текущими приоритетами.
  56. Сообщение считается достоверно принятым, если не было обнаружен ошибок при его приеме. Если ошибка обнаружена, устройство посылает в шину флаг ошибки.
  57. В CAN рассматривается 5 типов ошибок:
  58. К сожалению, разработка CAN закончилась на первых двух уровнях модели OSI. Это привело к появлению множества несовместимых между собой протоколов прикладного уровня, среди которых самыми распространенными и поддерживаемыми организацией CiA являются CANopen и DeviceNet.
  59. Канальный уровень CAN, рассмотренный выше, практически невозможно использовать в SCADA-пакетах, поскольку он оперирует битами, фреймами, полями. Для написания же прикладных программ нужно использовать понятия: переменная, массив, событие, клиент, сервер, имя устройства и т. п.
  60. Рассмотрим наиболее распространенный стандарт прикладного уровня CANopen. Для упрощения применения стандарта вводятся несколько специфических для CANopen понятий. Все функциональные возможности прикладного уровня делятся между так называемыми сервисами (элементами услуг). Программные приложения взаимодействуют между собой путем вызова соответствующих сервисов прикладного уровня. Сервисы обмениваются данными с равными им (одноранговыми) сервисами через CAN-сеть с помощью определенного протокола. Этот протокол описывается в спецификации протокола сервиса.
  61. Вводится понятие сервисного примитива, который представляет собой средство (языковую конструкцию), с помощью которого программное приложение взаимодействует с прикладным уровнем. В CANopen существует четыре различных примитива:
  62. 3.2 Электронные спецификации устройств CANopen
  63. EDS поддерживается и поставляется производителем устройства. В противном случае используется EDS «по умолчанию», общий для определенного класса устройств, например, модулей аналогового ввода.
  64. EDS является текстовым файлом, использующим ASCII-коды (набор символов по стандарту ISO 646). Длина строки файла — 255 символов, строки должны оканчиваться символами CR или LF.
  65. Файл содержит несколько секций:
  66. 4.2 Физический уровень
  67. Подобные документы

ASIsafe — комплексная безопасность

Технология безопасности ASIsafe (AS-i Safety at Work) уже является частью каждой сети AS-i и может использоваться и расширяться с помощью специальных компонентов ASIsafe. Таким образом, стандартные и безопасные данные могут передаваться по одной и той же шинной системе AS-i — сертифицированной TÜV, вплоть до PL e / Cat. 4 или SIL 3. ASIsafe масштабируется от небольших островков безопасности до общесистемных архитектур Safety Integrated с превосходным безопасным ПЛК.

  • Прямая интеграция компонентов, связанных с безопасностью (например, АВАРИЙНЫЙ ОСТАНОВ, защитная дверь) в сеть AS-Interface
  • Модульная система безопасности 3RK3 поддерживает реализацию функций, связанных с безопасностью, независимо от контроллера, а также способствует полной интеграции в систему управления безопасностью с помощью SIMATIC AS-i F-Links.
  • Достижимый уровень безопасности до PL e / SIL 3
  • Полная совместимость со всеми другими компонентами AS-интерфейса в соответствии с IEC 62026-2

Основной особенностью шины asi является

Решение ASIsafe PROFIsafe: SIMATIC AS-i F-Link

Модульные SIMATIC AS-i Links на основе ET 200SP позволяют легко подключать сети интерфейса AS без сбоев к контроллерам безопасности, таким как SIMATIC или SINUMERIK. Благодаря SIMATIC AS-i F-Links преимущества AS-i также могут быть использованы в сложных приложениях безопасности. Они облегчают применение AS-интерфейса, например, при отказоустойчивом управлении SIMATIC или SINUMERIK. Выступая в качестве звеньев в технологии безопасности на основе шины, они поддерживают передачу телеграмм ASIsafe в протокол PROFIsafe в обоих направлениях. Как правило, обнаружение безопасных сигналов осуществляется с помощью надежных ведомых устройств ASIsafe. Безопасные данные обрабатываются в управлении параллельно с обработкой стандартных данных. В результате безопасной обработки система управления выдает связанные с безопасностью команды отключения, которые передаются на безопасные исполнительные механизмы, например пускатели двигателей через PROFIsafe. Кроме того, сигналы, связанные с безопасностью, могут быть дополнительно обработаны на уровне ASIsafe, например, для отключения безопасных выходов AS-i в фидерах нагрузки.

SIMATIC AS-i F-Link — на основе SIMATIC ET 200SP :

  • для больших конструкций безопасных датчиков и исполнительных механизмов
  • для обширной и сложной логики безопасности
  • для большого количества безопасных цепей отключения
  • для дальнейшей обработки, связанной с безопасностью, на верхнем уровне полевой шины

Основной особенностью шины asi является

ASIsafe Solution Local: модульная система безопасности и монитор безопасности 3RK3

Для ASIsafe Solution Local требуется всего несколько компонентов: MSS или монитор безопасности и безопасные ведомые устройства. Не требуется ни отказоустойчивого ПЛК, ни специальных мастеров. MSS контролирует безопасные датчики (например, АВАРИЙНЫЙ ОСТАНОВ), оценивает их в соответствии со своей параметризованной логикой безопасности и обеспечивает их безопасное отключение. Отключение осуществляется распределенным образом через ASIsafe в сочетании с безопасными выходами AS-i или через безопасные выходы, встроенные в устройство.

MSS и мониторы безопасности — лучший выбор:

  • со средними и малыми количествами безопасных рабов,
  • с небольшим количеством безопасных цепей отключения
  • когда технология безопасности и связанная с безопасностью обработка данных должны быть целенаправленно отделены от вышестоящего уровня полевой шины или управления
  • с управляемым количеством безопасных логических соединений

AS-i Power24V — экономия до 50% с небольшими приложениями до 50 м

Основной особенностью шины asi является

AS-i Power24V используется для особо компактных станков (например, станков) или приложений в шкафах управления. Использование уже используемых блоков питания 24 В в сочетании с модулем развязки данных способствует экономичной реализации сетей AS-i с расширением до 50 м. С помощью модуля разделения данных данные и энергия могут быть реализованы на одной линии в сети AS-i. К одному блоку питания можно подключить даже несколько модулей развязки данных для нескольких сетей AS-i, что дает дополнительное экономическое преимущество.

  • Экономия затрат и места за счет отказа от блока питания AS-i на 30 В
  • Эффективное использование одного блока питания для нескольких сетей AS-i
  • Снижение начальных затрат на AS-Interface
  • Использование имеющихся преимуществ сети AS-i, например, высокое качество данных, расширенная информация для диагностики и обслуживания, неограниченное количество подключаемых ведомых устройств.

Технические характеристики AS-интерфейса

Основной особенностью шины asi является

Интерфейс AS (AS — i), а точнее, интерфейс исполнительного устройства и датчика, представляет собой интеллектуальную шинную систему для полевого уровня, которая более просто соединяет все датчики и исполнительные механизмы в полевых условиях с системой управления верхнего уровня. , гибко и эффективно, чем любые другие. Структура сложной системы автоматизации не всегда на первый взгляд понятна. В частности, полевой уровень с его большим количеством устройств с требованиями реального времени требует четкой структуры. Именно это и обеспечивает полевая шина AS — i: через простой двухжильный кабель — желтый кабель AS — i — в сети AS — i до 62 шинных узлов могут быть подключены к ведущему устройству AS — i и одновременно снабжены мощность. Стандарт здесь — надежная передача данных в суровых условиях с высокой степенью защиты AS-интерфейса.

AS — i от Siemens все в свою пользу

  • Полный ассортимент продукции AS — i для шинных стандартов и техники безопасности из одних рук
  • Общесистемная интеграция устройств AS — i в SIMATIC, SINUMERIK и среду разработки TIA Portal
  • Интеграция приложений ASIsafe в программирование безопасности контроллера SIMATIC F
  • Централизованное конфигурирование стандартных и безопасных технологий в TIA Portal и STEP 7 Classic — всего одна инженерная среда для контроллера, AS — i master и безопасности
  • Быстрая диагностика компонентов ведущего и ведомого устройства через веб-браузер, HMI или TIA Portal
  • Планирование, расчет и проверка всей цепочки безопасности на основе AS — i Safety в инструменте оценки безопасности (одобрено TÜV)
  • Интеграция низкоуровневых сетей AS — i в АСУ ТП PCS 7
  • Глобальная логистика запасных частей, консультации и сервис

Видео:Перевод RealPars 43 - Что такое ASi?Скачать

Перевод RealPars 43 - Что такое ASi?

Шины ASI, CAN, CANopen, WorldFIP

Видео:Левые и правые шины. Асимметричные и направленные. Разница?Скачать

Левые и правые шины. Асимметричные и направленные. Разница?

Общая характеристика промышленных сетей передачи данных. Особенности, назначение и основные функции полевых шин. Основные компоненты системы для сети AS-interface. Уровни шин CAN. Электронные спецификации устройств CANopen. Сеть WorldFIP и ее уровни.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ

Кафедра автоматизации технологических процессов и производств

по дисциплине: «Комплексы технических и программных средств систем автоматизации технологических процессов и производств»

на тему: «Шины ASI, CAN, CANopen, WorldFIP»

Выполнил: студент гр. МАГ01-13-01

Проверил: профессор В.Н. Фёдоров

  • ВВЕДЕНИЕ
  • 1. AS-INTERFACE
    • 1.1 Общие положения
    • 1.2 Кабель ASI
    • 1.3 Размер сети AS-interface
    • 1.4 Топология сети AS-i
    • 1.5 Компоненты для удлинения сети
    • 1.6 Основные компоненты системы для сети AS-интерфейса
    • 1.7 Межсетевой обмен данными
    • 1.8 Кодирование данных и протокол AS-i interface
    • 2.1 Введение
    • 2.2 Физический уровень
    • 2.3 Канальный уровень
    • 3.1 Электронные спецификации устройств CANopen
    • 4.1 Происхождение
    • 4.3 Канальный уровень
      • 4.4 Прикладной уровень

      В данной работе будут рассмотрены полевые шины.

      • Главной функцией полевой шины является обеспечение сетевого взаимодействия между контроллерами и удаленной периферией (например, узлами ввода/вывода). Помимо этого, к полевой шине могут подключаться различные контрольно-измерительные приборы (Field Devices), снабженные соответствующими сетевыми интерфейсами. Такие устройства часто называют интеллектуальными (Intelligent Field Devices), так как они поддерживают высокоуровневые протоколы сетевого обмена.
      • Несмотря на нюансы реализации каждого из стандартов (скорость передачи данных, формат кадра, физическая среда), у них есть одна общая черта — используемый алгоритм сетевого обмена данными, основанный на классическом принципе Master-Slave или его небольших модификациях.

      По типу физической среды полевые шины делятся на два типа:

      — полевые шины, построенные на базе оптоволоконного кабеля. Преимущества использования оптоволокна очевидны: возможность построения протяженных коммуникационных линий (протяженностью до 10 км и более); большая полоса пропускания; иммунитет к электромагнитным помехам; возможность прокладки во взрывоопасных зонах. Недостатки: относительно высокая стоимость кабеля; сложность физического подключения и соединения кабелей;

      — полевые шины, построенные на базе медного кабеля. Как правило, это двухпроводной кабель типа “витая пара” со специальной изоляцией и экранированием. Преимущества: удобоваримая цена; легкость прокладки и выполнения физических соединений. Недостатки: подвержен влиянию электромагнитных наводок; ограниченная протяженность кабельных линий; меньшая по сравнению с оптоволокном полоса пропускания.

      Видео:Что означает МАРКИРОВКА НА ШИНАХ / Значение всех цифр и букв на резинеСкачать

      Что означает МАРКИРОВКА НА ШИНАХ / Значение всех цифр и букв на резине

      1.1 Общие положения


      Видео:Как устанавливать асимметричные шины?Скачать

      Как устанавливать асимметричные шины?

      Рисунок 1.1 иллюстрирует положение, которое занимает AS-интерфейс в системе автоматизированного компьютерного управления.

      Рисунок 1.1 — Положение ASI в пирамиде автоматизации.

      AS-interface — это система с одним ведущим (Master) устройством. Функции ведущих сетевых устройств выполняют коммуникационные процессоры (СР) пограммируемых контроллеров SIMATIC. Это позволяет использовать AS-Interface в качестве подсети PROFIBUS-DP с DP/AS-inteface Link модулем связи. Через шлюзы может выйти в другие промышленные сети: FOUNDATION Fieldbus, ModBus, Interbus, и др. AS-interface — это интерфейс подключения ведомых (Slave) устройств: датчиков и исполнительных механизмов, которые могут быть со встроенными ASi микросхемами (with As-i chip), так и без них (without As-i chip). Он осуществляет коммуникацию между ведомыми устройствами и системой управления, и обеспечивает упрощенный монтаж управляемой установки.

      Особенность и преимущество сети AS-interface в том, что обмен данными т.е. опрос датчиков, выдача команд на исполнительные механизмы и питание всех сетевых компонентов осуществляется через двухжильный (2Ч1,5мм2) стандартизированный кабель (рисункиРисунок 1.2 иРисунок 1.3). Для запуска сети нужно только правильно выполнить монтаж и задать адреса ведомых устройств, а специальный профиль оболочки кабеля исключает возможность возникновения ошибок при его монтаже. AS-interface не требует специального программирования.

      Рисунок 1.2 — AS-i кабель. Подсоединение компонентов к кабелю.

      Двужильный кабель для питания и передачи данных используется и в сетях PROFIBUS-PA , но там используется кабель MBP (Manchester Coded; Bus Powered) с заданными параметрами для систем с повышенной опасностью в соответствии c IEC 61158-2.

      Рисунок 1.3 — Размеры кабеля AS-i. Подсоединение к кабелю AS-i.

      Последней версией интерфейса является 3.0. Версия для систем с повышенной безопасностью имеет название AS-Interface Sаfe.

      Видео:Цифровые интерфейсы и протоколыСкачать

      Цифровые интерфейсы и протоколы

      1.2 Кабель ASI


      Видео:Подключаем фазные шины гребенкиСкачать

      Подключаем фазные шины гребенки

      Кроме профилированного кабеля в AS-i используется и круглый кабель, ориентированный на специальные модули. [1]


      Видео:Чем рискуешь, если на одной оси стоят симметричные шины, а на другой – асимметричныеСкачать

      Чем рискуешь, если на одной оси стоят симметричные шины, а на другой – асимметричные

      1.3 Размер сети AS-interface


      Видео:AS-Interface Полевая коммуникационная шина 20180918 100843Скачать

      AS-Interface Полевая коммуникационная шина     20180918 100843

      До 2000 года к одному ведущему (Master) устройству в сети ASI можно было подключить 31 ведомое устройства(Slave). Затем количество ведомых устройств в одной сети было увеличено до 62 за счет разделения адресного пространства ведущего сетевого устройства на две под области A и B. AS-i использует циклический опрос ведомых устройств ведущим.


      Видео:Омологация шин - показываю наглядноСкачать

      Омологация шин - показываю наглядно

      Скорость передачи данных достигает 167 кбит/с. При опросе системы с 31 ведомым устройством время цикла не превышает 5 мс. При числе устройств с сети 62 — время цикла опроса не превышает 10 мс. Общая длина линий связи на сегмент без повторителей достигает 100м, с повторителями — 300 м.


      Видео:Michelin Primacy 4+ - новые летние шины 2022.Скачать

      Michelin Primacy 4+ - новые летние шины 2022.

      Адресация в сети может происходить и автоматически. Новое устройство имеет сетевой адрес 0 и не распознается ведущим устройством AS-interface.


      Видео:Самое наглядное сравнение «шиповок» и фрикционных шин Toyo: Observe Ice-Freezer и Observe Garit GizСкачать

      Самое наглядное сравнение «шиповок» и фрикционных шин Toyo: Observe Ice-Freezer и Observe Garit Giz

      Для включения в работу ведомому устройству надо задать адрес из диапазона от 1 до 31 для стандартной (31-Slave) или от 1А до 31А и от 1В до 31В для расширенной (62-Slave) версии. Порядок присваиваемых адресов может быть произвольным. Установка сетевых адресов может выполняться с помощью ведущего сетевого устройства или с помощью специального прибора для адресации и диагностики модулей AS-i .


      Видео:лекция 403 CAN шина- введениеСкачать

      лекция 403  CAN шина- введение

      1.4 Топология сети AS-i

      Рисунок 1.4 — Топология сети AS-i.

      На рисунке Рисунок 1.5 представлена схема сети ASI на одной шине с прямым подсоединением к ведущим устройствам (Master) — программируемому контроллеру S7-1200 в комплекте с модулем питания PM 1207 и коммутационными модулями DCM 1271 и СМ 1243-2 AS-interface. К кабелюASI подключены I/O модули, к которым подключаются ведомые устройства(Slaves) — датчики и исполнительные механизмы. На рисунке Рисунок 1.6показана структура АS-i сети с ответвлением через повторитель/репитер.

      Рисунок 1.5 — Схема линейной (шина) АSI сети.

      Рисунок 1.6 — Структура АSI сети.

      Видео:Направленные шины: а если «против шерсти»?Скачать

      Направленные шины: а если «против шерсти»?

      1.5 Компоненты для удлинения сети

      Рисунок 1.7 — Схема сети с повторителем (Repeater).

      К кабелю подсоединяются модули ввода/ вывода (I/O modul-Slave), к которым подключаются датчики, исполнительные механизмы, кнопки управления, сигнальные устройства и д.р.

      К одному модулю можно подсоединить до 8-ми устройств. Модули и подсоединяемые к ним устройства могут быть активными т.е. со встроенными AS-i микросхемами (with As-i chip), так и пассивными, без микросхем (without As-i chip). Активные могут подключаться к сети непосредственным образом, пассивные — через коммуникационный модуль.

      Для большего удлиннения сети при одном ведущем устройстве используется удлиннитель сегмента AS-i (Extension Plug), позволяющий удлинить сеть до 600м (рисунок Рисунок 1.8).

      Рисунок 1.8 — Схема с удлинителями сегмента AS-i

      Видео:Как дата производства шин влияет на их качество?Скачать

      Как дата производства шин влияет на их качество?

      1.6 Основные компоненты системы для сети AS-интерфейса

      — ведущее устройство AS-интерфейса — Master;

      — ведомые устройства AS-интерфейса.

      Ведомые устройства AS-интерфейса разделяются на следующие устройства в зависимости от конструкции:

      — модули AS-интерфейса с встроенными ASi микросхемами и без, к которым подключаются кнопки управления, сигнальные устройства, датчики, ИМ и др.;

      — датчики/исполнительные механизмы со встроенным Asi микросхемами, т.е Asi-интерфейсом.

      Дополнительное оборудование Asi-интерфейса:

      — блок питания AS-интерфейса, на каждый сегмент свой

      — прибор для задания адресов, может быть встроен в Master

      — разветвители на А и B группы ведомых устройств

      — повторитель/удлинитель/репитер, создаёт новый сегмент, можно удлинить сеть до 100м

      — удлинители сегмента AS-i, для удлинения сегмента до 200м.

      На рисунке Рисунок 1.9 показано, как описанные компоненты могут быть соединены между собой. На схеме видна древовидная структура сети.

      Рисунок 1.9 — Схема ASi сети с некоторыми подсоединенными компонентами.

      Видео:50 вещей который делал каждый в NFS MWСкачать

      50 вещей который делал каждый в NFS MW

      1.7 Межсетевой обмен данными


      Видео:Шины для внедорожников. Обзор MAXXIS Razr AT (811) - флагмана всесезонных шин. Экспертный обзорСкачать

      Шины для внедорожников. Обзор MAXXIS Razr AT (811) - флагмана всесезонных шин. Экспертный обзор

      Видео:Урок №18. Цифровые интерфейсы современного автомобиля: шины данных CAN и LINСкачать

      Урок №18. Цифровые интерфейсы современного автомобиля: шины данных CAN и LIN

      Видео:Лекция 309. 1-wire интерфейсСкачать

      Лекция 309.  1-wire интерфейс

      Видео:Дата выпуска шин BRIDGESTONEСкачать

      Дата выпуска шин BRIDGESTONE

      Таким образом, AS-i сеть становится подсистемой общей сети автоматизированного производства.

      Рисунок 1.10 — Пример конфигурации подсистемы AS-i в общей сети.

      Модули IE/PB Link и IE/PB Link PN IO используются для организации обмена данными между сетями Industrial Ethernet и PROFIBUS, обеспечивая передачу данных на самый верхний уровень компьютерно автоматизированной системы

      Видео:Омологированные шины для автомобиля - чем они отличаются?Скачать

      Омологированные шины для автомобиля - чем они отличаются?

      1.8 Кодирование данных и протокол AS-i interface

      Рисунок 1.11 — Манчестерский код.

      Такой тип кодирования снижает влияние на ASI-кабель внешних помех, так так влияние помехи на фронт импульса значительно меньше, чем на сам импульс. Адрес каждого сетевого устройства записывается в его постоянной памяти. С тем чтобы обеспечить короткий AS-i цикл на низкой скорости передачи, был выбран наиболее компактный формат протокола.

      Протокол AS-Interface (рисунок Рисунок 1.12) состоит из запроса ведущего устройства, паузы ведущего устройства, ответа ведомого устройства и, соответственно, паузы ведомого устройства

      Рисунок 1.12 — Структура протокола As-i.

      Все запросы ведущего устройства имеют длину 14 бит, все ответы ведомого устройства занимают 7 бит.

      При этом период времени передачи одного бита составляет 6 мкс. Пауза ведущего устройства может занимать по времени от 3 до 10 тактов передачи бита.

      Если ведомое устройство было синхронизировано, то есть приняло сообщение ведущего устройства и ответило, то это позволяет начатьпередачу ответа ведомого устройства через 3 такта.

      Если ведомое устройство не было синхронизировано, например, это первый запрос в адрес данного ведомого устройства или запрос после воздействия помехи, то требуется на два такта больше, чем это было необходимо в первом случае.

      Если ведущее устройство после 10 тактов не приняло стартовый бит ответа ведомого устройства, можно сделать заключение, что ответ не проходит, и ведущее устройство может послать следующий запрос, например, ведомому устройству с более высоким адресом.

      SB — управляющий бит (0-это данные или параметр; 1-это команда);

      A4…A0 — адрес ведомого(1-31) устройства;

      I4…I0 — информационная часть (данные) от ведущего устройства к ведомому и от ведомого к ведущему;

      EB — признак конца телеграммы (конечный, стоп бит «1»). [3]

      В России интерес к CAN за последние годы сильно возрос, однако контроллерного оборудования для CAN в России крайне мало, в десятки или сотни раз меньше, чем для Modbus или Profibus. Среди протоколов прикладного уровня для работы с CAN наибольшее распространение в России получили CANopen и DeviceNet.


      В настоящее время CAN поддерживается 11-ю стандартами ISO, в том числе ISO — Diagnostics.


      CAN охватывает два уровня модели OSI: физический и канальный (таблица 1.1). Стандарт не предусматривает никакого протокола прикладного 7-го уровня модели OSI. Поэтому для его воплощения в жизнь различные фирмы разработали несколько таких протоколов: CANopen (организации CiA), SDS (фирмы Honeywell Micro Switch Division), CAN Kingdom (фирмы Kvaser), DeviceNet (фирмы Allen-Bradley, ставший Европейским стандартом в 2002 г.) и ряд других.

      CAN характеризуется следующими основными свойствами:

      — каждому сообщению (а не устройству) устанавливается свой приоритет;

      — гарантированная величина паузы между двумя актами обмена;

      — гибкость конфигурирования и возможность модернизации системы;

      — широковещательный прием сообщений с синхронизацией времени;

      — непротиворечивость данных на уровне всей системы;

      — допустимость нескольких ведущих устройств в сети («многомастерная сеть»);

      — способность к обнаружению ошибок и сигнализации об их наличии;

      — автоматический повтор передачи сообщений, доставленных с ошибкой, сразу, как только сеть станет свободной;

      — автоматическое различение сбоев и отказов с возможностью автоматического отключения отказавших модулей.

      К недостаткам можно отнести сравнительно высокую стоимость CAN-устройств, отсутствие единого протокола прикладного уровня, а также чрезмерную сложность и запутанность протоколов канального и прикладного уровня, изложенных в стандартах организации CAN in Automation(CiA).

      2.2 Физический уровень


      Таблица 2.1 — CAN в соответствии с моделью OSI

      Стандартом CAN не установлен. Определен стандартами , CANopen, DeviceNet, SDS, CAN, Kingdom и др.

      Канальный (передачи данных)

      Подтверждение фильтрации, уведомление о перегрузке, управление восстановлением данных

      Формирование пакетов данных, кодирование, управление доступом, обнаружение ошибок, сигнализация об ошибках, подтверждение приема, преобразование из последовательной формы в параллельную и обратно

      Обеспечение надежной передачи на уровне байтов (кодирование, контрольная сумма, временные диаграммы, синхронизация). Требования к линии передачи

      Электрические соединения в сети CAN


      Витая пара может быть в экране или без, в зависимости от электромагнитной обстановки. Топология сети должна быть шинной, максимальная длина отвода от шины при скорости передачи 1 Мбит/с не должна превышать 30 см. Длину отвода можно рассчитать по формуле


      где — длительность переднего фронта передатчика.


      Основные требования к линии передачи и ее характеристикам близки к RS-485, однако в передатчиках CAN есть режим управления длительностью фронтов импульсов. Управление выполняется путем заряда емкостей затворов выходных транзисторов от источников тока, при этом величина тока задается внешним резистором. Увеличение длительности фронта позволяет снизить требования к согласованию линии на низких частотах, увеличить длину отводов и ослабить излучение электромагнитных помех.


      Выводы «земли» всех передатчиков сети должны быть соединены (если интерфейсы гальванически не изолированы). При этом разность потенциалов между выводами заземлений не должна превышать 2 В. Гальваническая изоляция рекомендуется при длине линии более 200 м, но не является обязательным требованием стандарта.


      Для электрического соединения устройств с CAN интерфейсом стандарт предусматривает два варианта. Первый вариант состоит в применении Т-образных разветвителей, которые состоят из трех 9-штырьковых разъемов D-sub, расположенных в одном корпусе, одноименные контакты которых соединены между собой. Разветвители имеют один разъем со штырьками и два — с гнездами.


      Второй вариант требует наличия в каждом CAN-устройстве двух разъемов. Для включения устройства в сеть кабель разрезают и на его концах устанавливают ответные части разъемов. Устройство включается буквально в разрыв линии передачи. Такой подход позволяет наращивать количество устройств и изменять топологию сети путем добавления в разрыв кабеля новых устройств и кабеля с разъемами на концах. Один из разъемов должен быть со штырьками, второй — с гнездами. Подключение устройств к шине без разъемов не допускается. Согласующий резистор должен располагаться внутри разъема, который подключается к концу кабеля. Для присоединения модулей к CAN-шине должен использоваться 9-штырьковый разъем типа D- Sub. На модуле устанавливается разъем с гнездами, на соединяющем кабеле — со штырьками. Цоколевка разъемов показана в таблице Таблица 2.2.


      Применение разъемов со штырьками или гнездами определяется следующим правилом: при «горячей» замене модулей питание должно оставаться только на разъемах с гнездами; это позволяет избежать случайного короткого замыкания.


      Отметим, что в основанном на CAN стандарте CANopen предусмотрено гораздо большее разнообразие вариантов разъемов, в том числе для плоского кабеля, RJ-10, RJ45, разъемный винтовой клеммник, и еще около десяти вариантов специальной конструкции. Допускается применение и других разъемов.


      Таблица 2.2 Цоколевка разъема D-sub для CAN

      Экран кабеля (не обязательно)

      Внешнее питание (не обязательно, для питания передатчиков с гальванической изоляцией)

      Примечание. В каждом модуле контакты 3 и 6 должны быть соединены


      Стандарт устанавливает следующие скорости обмена: 1 Мбит/с, 800 кбит/с, 500 кбит/с, 250 кбит/с, 125 кбит/с, 50 кбит/с, 20 кбит/с. CAN-модули могут поддерживать не все скорости, но желательно, чтобы их количество было наибольшим.


      Трансивер CAN

      Рисунок 2.1- Структурная схема трансивера CA

      При подаче уровня логического нуля на вход (вход является инвертирующим) оба транзистора выходного каскада передатчика открываются и через нагрузку (два резистора по 120 Ом) течет ток, создающий в линии состояние, соответствующее логической единице. При этом потенциал вывода всегда будет выше, чем вывода (рисунокРисунок 2.2). Значения потенциалов, предусмотренные стандартом, приведены в таблицеТаблица 2.3. При логической единице на входе передатчика его выход переходит в высокоомное состояние и дифференциальное напряжение на линии становится равным нулю.

      Рисунок 2.2 — Пояснение понятий рецессивного и доминантного состояния

      Таблица 2.3 — Значения потенциалов на линии передачи CAN

      Для рецессивного состояния шины

      Потенциалы на выходе передатчика

      Дифференциальное напряжение на выходе передатчика

      Дифференциальное напряжение на входе приемника

      Для доминантного состояния шины

      Потенциалы на выходе передатчика

      Дифференциальное напряжение на выходе передатчика

      Дифференциальное напряжение на входе приемника

      Отметим, что наличие терминальных резисторов в CAN необходимо не только для согласования линии (как в случае RS-485), но даже для создания пути протекания тока.

      CAN передатчик имеет очень важное свойство: если один из передатчиков устанавливает в сети логический ноль, а второй — логическую единицу, то это состояние не является аварийным, как в сети на основе интерфейса RS-485, поскольку сквозного тока не возникает. В случае CAN линия остается в состоянии логической единицы. Иначе говоря, логическая единица всегда доминирует над логическим нулем. Поэтому в стандарте CAN используется понятие «доминантное состояние» (доминирующее) состояние линии для обозначения состояния линии с током, и понятие «рецессивное состояние» как противоположное доминантному (рисунокРисунок 2.2http://www.bookasutp.ru/Chapter2_6.aspx — рис. 2.21).

      Это свойство CAN обеспечивает возможность получения доступа к линии, сравнивая посылаемые в линию логические уровни с тем уровнем, который фактически устанавливается в ней: если передатчик посылает в линию рецессивное состояние, а в ней при этом остается доминантное, значит линия занята. Доступ получает тот узел сети, который может предоставить ей доминантный уровень сигнала. Узлы с рецессивным уровнем покидают линию и ждут следующего случая. Этот метод доступа справедлив и при использовании оптоволоконного канала или беспроводной сети — в этих случаях наличие света или электромагнитной волны всегда будет доминировать над их отсутствием.

      Вывод на рисункеРисунок 2.1 позволяет установить пороговое напряжение для входа и уровень синфазного напряжения в линии, когда она находится в рецессивном состоянии. Обычно . Чтобы установить уровень синфазного напряжения на линии, терминальные сопротивления делят на два по 60 Ом, соединяют их последовательно, а к точке соединения подключают вывод . При симметричной форме импульсов и относительно рецессивного состояния уменьшается уровень излучаемых помех, поскольку приращения токов в каждом из проводов витой пары при переключении логических уровней (см. рисунок Рисунок 2.2) оказываются равными по величине, но обратными по знаку и поэтому компенсируют друг-друга.

      Вывод имеет несколько назначений. Если на нем установлено состояние логической единицы, трансивер переходит в спящий режим, при котором он потребляет очень малый ток от источника питания, а на выходе устанавливается высокоомное (рецессивное) состояние. «Разбудить» его можно сигналом, поступающим в приемник из линии передачи. Подключение этого вывода к «земле» через сопротивление позволяет установить нужную длительность фронтов импульсов передатчика. Некоторые трансиверы имеют два режима: резервный и спящий, которые отличаются уровнем потребляемого тока и способом перевода в активный режим. Режим пониженного энергопотребления предусмотрен стандартом для экономии заряда аккумуляторных батарей в припаркованном автомобиле.

      Если сигнал является доминирующим слишком долго (более 1 мс), генератор импульса таймаута (на рисункеРисунок 2.1 обозначен прямоугольником с импульсом) временно отключает передатчик, поскольку в противном случае модуль может быть навсегда блокирован средствами канального уровня как отказавший.

      Стандартом предусмотрена возможность подключения к CAN сети любого количества устройств, однако практически оно ограничивается нагрузочной способностью передатчиков (100. 200) или задержкой в повторителях.

      В CAN-трансивере имеется генератор синхроимпульсов с частотой 16 МГц ±0,1%. Ширина одного бита программно устанавливается величиной от 8 до 25 импульсов синхрогенератора, обычно 8 импульсов при скорости передачи 1 Мбит/с и 16 импульсов при 20 кбит/с. Синхронизация всех узлов сети происходит в течение первого такта синхронизации. Процедура обработки битов в приемнике обеспечивает программируемую задержку импульсов синхронизации, необходимую для компенсации времени задержки прохождения сигнала в линии связи и сдвига фазы вследствие дрейфа частоты тактового генератора.

      Различают два типа синхронизации: жесткую синхронизацию с помощью стартового бита в начале сообщения и ресинхронизацию во время передачи сообщения. С помощью ресинхронизации можно подстроить интервал времени от начала синхронизации до момента, в который измеряется логический уровень принимаемого импульса данных. Интервал подстройки может быть изменен на 1. 4 такта.

      Для определения логического состояния шины уровни принимаемых сигналов измеряются на расстоянии 6-ти тактов синхрогенератора от переднего фронта импульса (бита) при скорости 1 Мбит/с и на расстоянии 14-ти тактов при скорости 20 кбит/с (для сравнения укажем, что в стандартных UART отсчеты берутся посередине импульса). Количество отсчетов может быть 1 или 3 (устанавливается программно). CAN использует синхронную передачу битов. Это повышает пропускную способность канала связи, но требует усложненного процесса синхронизации.

      Напряжение питания устройств в сети CAN должно составлять от 18 до 30 В. Выходное напряжение на 9-м контакте разъема (внешнее положительное напряжение питания) должно быть от +7 В до +13 В при токе потребления модуля не более 100 мА. Не допускается, чтобы модули были источниками тока.

      CAN использует NRZ кодирование (Non Return-to-Zero — «без возврата к нулю», «потенциальное кодирование»), при котором логическому нулю соответствует низкий уровень напряжения в линии (рецессивное состояние), логической единице — высокий уровень (доминантное состояние). Такой способ имеет следующий недостаток: в случае, когда через линию передачи транспортируется байт, который содержит все единицы (пауз между ними при NRZ кодировании нет), приемник не может отличить этот байт от паузы. Для устранения этой проблемы используется так называемый бит-стаффинг. Он состоит в том, что после каждой последовательности из 5-ти одинаковых символов подряд вставляется противоположный им символ. Например, после 5-ти единиц подряд вставляется логический ноль. Приемник, обнаружив 5 одинаковых символов подряд, удаляет следующий за ними символ, который является битом стаффинга.

      Другими свойствами CAN-трансиверов, которые предусмотрены в стандарте, являются:

      — защита от короткого замыкания проводов интерфейса между собой, на источник питания или землю. Из этих требований автоматически следует защита от изменения полярности подключения приемника и передатчика к линии, обрывов и передавливания кабеля;

      — защита от электростатических разрядов;

      — ослабление синфазного сигнала в лини;

      — защита от перегрева выходных каскадов.

      2.3 Канальный уровень


      Адресация и доступ к шине


      В CAN сети гарантируется, что сообщение будет принято любым из узлов в одно и то же время или не будет принято ни одним из них. Это достигается благодаря широковещательной передаче и использованным методом подтверждения приема сообщений.


      Когда сеть свободна, любой узел может начать передачу сообщения. Но каждое сообщение имеет свой приоритет при получении доступа к шине. Поэтому передачу может осуществить только одно устройство — то, которое содержит сообщение с наивысшим приоритетом.


      Борьба за доступ к шине происходит следующим образом. Если два или более устройств обнаружили, что линия свободна и начали передачу сообщений одновременно, то возникший конфликт разрешается путем побитного сравнения идентификатора передаваемого сообщения с состоянием линии. В процессе арбитража (урегулирования конфликта) каждое устройство сравнивает логический уровень передаваемого бита с логическим уровнем на шине. Если эти уровни одинаковы, устройства продолжают передавать следующий бит идентификатора. Если приемник устройства показывает, что на шине доминантный уровень, а передатчик в это же время передает рецессивный уровень, то устройство сразу прекращает передачу данного сообщения. Такой механизм арбитража гарантирует, что ни информация, ни время не будут потеряны.


      Достоверность передачи


      Для обнаружения ошибок приняты следующие меры:

      — передатчик сравнивает каждый бит на шине с переданным битом для подтверждения правильности передачи на уровне битов;

      — выполняется контроль циклическим избыточным кодом (CRC — Cyclic Redundancy Check);

      — используется бит-стаффинг (см. выше);

      — используется проверка каждого переданного фрейма.

      Механизм обнаружения ошибок характеризуется такими свойствами:

      — обнаруживаются все глобальные ошибки;

      — обнаруживаются все ошибки, вносимые передатчиком;

      — в сообщении обнаруживаются до 5 случайно распределенных ошибок;

      — в сообщениях обнаруживается пакет следующих друг за другом ошибок длиной до 15 бит;

      — обнаруживаются ошибки четности.

      Вероятность наличия в сообщении необнаруженных ошибок составляет менее .

      Сообщения с обнаруженными ошибками помечаются флагом в том узле, где они были обнаружены. Такие сообщения отклоняются и автоматически передаются повторно. Время от момента обнаружения ошибки до начала повторной передачи равно длительности 31-го бита, если не возникают новые ошибки.

      CAN способен различать сбои и отказы. Если произошел отказ, то отказавшее устройство отключается от сети.

      Все приемники сети проверяют целостность (непротиворечивость) полученных сообщений, подтверждают (квитируют) целостные сообщения и помечают флагом противоречивые сообщения.

      Передача сообщений


      Существует 4 различных типа фреймов:

      — DATA FRAME — «фрейм данных» — переносит данные от передатчика к приемнику;

      — REMOTE FRAME — «дистанционный фрейм» (фрейм вызова) — передается одним из устройств для того, чтобы получить от другого устройства данные в формате DATA FRAME с тем же идентификатором, что и в REMOTE FRAME;

      — ERROR FRAME — «фрейм ошибок» — передается любым устройством, обнаружившим ошибку на шине;

      — OVERLOAD FRAME — «фрейм перегрузки» — используется для запроса дополнительной задержки между предыдущими и последующими данными.

      Фрейм данных состоит из следующих полей (рисунокРисунок 2.3): начало фрейма (Start Of Frame), поле арбитража (Arbitration Field), поле контроля (Control Field), поле данных (Data Field), поле циклического избыточного кода (CRC Field), поле уведомления о приеме (ACKnowledgement Field) и поле конца фрейма (End Of Frame). Поле данных может иметь нулевую длину.

      Рисунок 2.3 — Структура фрейма данных

      Пространство между фреймами представлено рецессивным состоянием шины (которое соответствует высокому уровню на рисунке Рисунок 2.3, поскольку CAN-передатчики инвертируют логические уровни). Только при рецессивном состоянии шины устройство может начать передачу фрейма.

      Начало фрейма кодируется одним доминантным битом. Все устройства сети одновременно синхронизируют свои приемники по переднему фронту импульса этого бита.

      Формат поля арбитража различается для стандартного и расширенного формата фрейма. В стандартном фрейме поле арбитража состоит из идентификатора длинной 11 бит и RTR-бита (Remote Transmission Request — «запрос дистанционной передачи»).

      В расширенном формате поле арбитража имеет идентификатор длиной 29 бит, SRR-бит (Substitute Remote Request — «заменяющий RTR-бит»),IDE-бит (Identifier Extension Bit — «бит идентификации расширенного формата») и RTR-бит. Поле идентификатора в расширенном формате состоит из базового идентификатора и расширенного идентификатора. Базовый идентификатор определяет приоритет расширенного фрейма. RTR-бит служит для того, чтобы отличить фрейм данных от фрейма вызова. IDE-бит служит для различения стандартного и расширенного формата фреймов.

      Поле контроля включает в себя код, который указывает длину данных в поле данных, IDE-бит и один (в стандартном формате) или два (в расширенном) зарезервированных бита.

      Поле данных состоит из данных, которые должны быть переданы фреймом данных. Он может иметь длину от 0 до 8 байт по 8 бит каждый. Данные передаются младшим разрядом вперед.

      Поле CRC содержит циклический избыточный код, служащий для обнаружения ошибок во всех предшествующих ему полях фрейма, включая бит начала фрейма. Поле CRC оканчивается CRC-разделителем (рецессивное состояние) длиной в 1 бит. Стандарт CAN устанавливает алгоритм вычисления CRC. Биты стаффинга перед вычислением удаляются.

      Поле уведомления имеет длину 2 бита. Передающее устройство в этом поле посылает два рецессивных бита. Принимающее устройство отвечает доминантным битом, если сообщение принято без ошибок. Второй бит этого поля всегда является рецессивным.

      Конец фрейма представляет собой последовательность из семи рецессивных бит.

      Фрейм вызова выполняет функцию запроса данных. Он аналогичен фрейму данных, но отличается от него только отсутствием поля данных и другими значениями битов.

      Фрейм ошибок используется любым принимающим узлом, чтобы сообщить всем участникам сети о том, что передаваемое в данный момент по сети сообщение содержит ошибку. Первым полем в фрейме ошибок является флаг ошибки. Сообщение об ошибке имеет наивысший в системе приоритет, поэтому передается сразу после обнаружения ошибки и принимается всеми устройствами одновременно. Все устройства также одновременно удаляют из своей памяти сообщение, содержащее ошибку.

      Фрейм перегрузки состоит из двух полей: флага перегрузки и поля разделителя. Существуют следующие условия, при наступлении которых начинается передача фрейма перегрузки:

      — перегрузка приемника, которая требует увеличить паузу между принимаемыми им фреймами;

      — обнаружение доминантного бита на месте первого и второго бита в поле перерыва паузы между фреймами.

      Между фреймами данных, фреймом вызова и любыми другими фреймами устанавливается пауза. В отличие от этого, перед фреймами перегрузки и ошибок паузы нет, это ускоряет их доставку.

      Пауза содержит поле перерыва (3 бита) и поле простоя (произвольной длины) и, для пассивных к ошибке устройств, которые выполняли передачу предыдущего сообщения, поле приостановленной передачи.

      Фильтрация сообщений используется для выбора из всех сообщений на шине только тех, которые соответствуют маске, записанной в регистр приемника. Маска может быть настроена на отбор группы сообщений и использует идентификатор, входящий в состав поля арбитража на рисунке Отобранные сообщения помещаются в буфер приемника.

      Валидация сообщений


      Сообщение считается достоверно переданным, если не было ошибок при передаче от начала до конца фрейма. Если сообщение содержало ошибку, оно автоматически повторяется в соответствии с текущими приоритетами.


      Сообщение считается достоверно принятым, если не было обнаружен ошибок при его приеме. Если ошибка обнаружена, устройство посылает в шину флаг ошибки.


      В CAN рассматривается 5 типов ошибок:

      — ошибки передачи бита (контролируется уровень на шине и сравнивает с передаваемым. Ошибка обнаруживается во время передачи одного бита);

      — ошибка стаффинга (обнаруживается при отсутствии бита стаффинга в 6-й позиции последовательности одинаковых битов);

      — ошибка формата (обнаруживается, если при заранее фиксированном формате фрейма поле с известным значением битов содержит неправильные биты);

      — ошибка уведомления (обнаруживается трансивером, если он не находит доминантное состояние в поле уведомления о получении).

      Устройство, обнаружившее любую из перечисленных ошибок, сигнализирует об этом с помощью флага ошибки. [4]

      3. ПРИКЛАДНОЙ УРОВЕНЬ: CANOPEN

      К сожалению, разработка CAN закончилась на первых двух уровнях модели OSI. Это привело к появлению множества несовместимых между собой протоколов прикладного уровня, среди которых самыми распространенными и поддерживаемыми организацией CiA являются CANopen и DeviceNet.


      Канальный уровень CAN, рассмотренный выше, практически невозможно использовать в SCADA-пакетах, поскольку он оперирует битами, фреймами, полями. Для написания же прикладных программ нужно использовать понятия: переменная, массив, событие, клиент, сервер, имя устройства и т. п.


      Рассмотрим наиболее распространенный стандарт прикладного уровня CANopen. Для упрощения применения стандарта вводятся несколько специфических для CANopen понятий. Все функциональные возможности прикладного уровня делятся между так называемыми сервисами (элементами услуг). Программные приложения взаимодействуют между собой путем вызова соответствующих сервисов прикладного уровня. Сервисы обмениваются данными с равными им (одноранговыми) сервисами через CAN-сеть с помощью определенного протокола. Этот протокол описывается в спецификации протокола сервиса.


      Вводится понятие сервисного примитива, который представляет собой средство (языковую конструкцию), с помощью которого программное приложение взаимодействует с прикладным уровнем. В CANopen существует четыре различных примитива:

      — запрос приложения к прикладному уровню, публикуемый приложением для вызова сервиса;

      — индикация, публикуемая прикладным уровнем для приложения, чтобы сообщить о внутренних событиях, обнаруженных прикладным уровнем или чтобы показать, что сервис запрошен;

      — ответ, публикуемый приложением для прикладного уровня, чтобы ответить на ранее полученную индикацию;

      — подтверждение, публикуемое прикладным уровнем для приложения, чтобы отчитаться о результатах ранее изданного запроса.

      Cервисы также делятся на несколько типов сервисов:

      — локальный сервис — который выполняет запрос приложения без взаимодействия с другими сервисами того же ранга;

      — неподтвержденный сервис — который вовлекает в выполнение запроса один или более других одноранговых сервисов. Приложение посылает запрос к локальному сервису. Этот запрос передается далее сервису (сервисам) того же ранга;

      — подтвержденный сервис может вовлечь только один сервисный объект того же ранга. Приложение издает запрос к его локальному сервису. Этот запрос передается сервису того же ранга, который передает его другому приложению как индикацию. Другое приложение издает ответ, который передается исходному сервису, который передает его как подтверждение запрашивающему приложению;

      — сервис, инициированный провайдером — вовлекает только локальный сервис.

      CANopen предлагает серию стандартизованных коммуникационных механизмов и функций, выполняемых устройствами в сети (профилей). Серия профилей доступна и поддерживается организацией CiA (CAN in Automation); для ее использования не требуется лицензий.

      Устройство в сети CANopen представляется состоящим из трех частей:

      — коммуникационный интерфейс (к шине CAN) и программный протокол обмена;

      — интерфейс к устройствам ввода-вывода и прикладная программа.

      Коммуникационный интерфейс и программный протокол обеспечивают сервис по передаче и получению через сеть коммуникационных объектов. Словарь объектов описывает типы данных, коммуникационные объекты и прикладные объекты, использованные в устройстве для обмена через интерфейс к устройствам ввода вывода. Прикладная программа обеспечивает внутреннее управление функциями устройства и интерфейсом к устройствам ввода-вывода.

      Наиболее важной частью устройства в CANopen является словарь объектов. Под объектами понимаются типы данных, профили устройств, коммуникационные объекты, регистр ошибок. Каждый объект в словаре адресуется 16-битным индексом.

      В CANopen используются следующие типы данных: Boolean, Integer, UnsignedN, Float, Date, Time, которые имеют общепринятый смысл. Имеется также несколько сложных типов данных для PDO и SDO параметров ( Process Data Object — объект данных технологического процесса и Service Data Object — объект сервисных данных).

      Объекты PDO и SDO используются для передачи данных. Сообщения PDO позволяют передавать данные в реальном времени. Существует два типа объектов PDO. Первый из них выполняет передачу данных ( Transmit-PDO или TPDO), второй — прием данных (Receve- PDO или RPDO). Коммуникационные параметры PDO определяют его коммуникационные возможности и описываются в словаре объектов.

      Объект SDO обеспечивает доступ к словарю объектов. SDO может использоваться также для передачи групп данных от клиента к серверу и наоборот.

      Имеются также объекты специального назначения (объекты для синхронизации, объекты меток времени, объекты аварийных ситуаций), а также объекты управления сетью (объекты начальной загрузки, объекты контроля ошибок и сообщения для управления сетью).

      Коммуникационная модель CANopen определяет различные коммуникационные объекты и сервисы, а также доступные режимы запуска передачи сообщений, поддерживает передачу синхронных и асинхронных сообщений. Синхронные сообщения используются для сбора данных или управления исполнительными устройствами. Синхронные сообщения передаются относительно сообщений синхронизации, которые определяются заранее; асинхронные сообщения могут передаваться в любое время.

      В CANopen используют три типа взаимодействий между передающим и принимающим устройством:

      3.2 Электронные спецификации устройств CANopen


      EDS поддерживается и поставляется производителем устройства. В противном случае используется EDS «по умолчанию», общий для определенного класса устройств, например, модулей аналогового ввода.


      EDS является текстовым файлом, использующим ASCII-коды (набор символов по стандарту ISO 646). Длина строки файла — 255 символов, строки должны оканчиваться символами CR или LF.


      Файл содержит несколько секций:

      — информация о самом файле (имя файла, версия, дата создания, версия EDS, описание, кем создан, дата модификации и др.);

      — общая информация об устройстве (имя производителя, идентификационный код производителя, имя устройства, код устройства, номер версии, функции устройства, список поддерживаемых скоростей обмена, наличие программы начальной загрузки и др.);

      — конфигурационные параметры (длительность цикла обмена, тип устройства, тип данных, нижний и верхний предел изменения переменных, значения по умолчанию, количество каналов ввода-вывода и др.). [4]

      4.2 Физический уровень

      Подобные документы

      Понятие, особенности и уровни промышленных сетей. Сравнение протоколов передачи данных HART, Industrial Ethernet, Foundation Filedbus, CAN, Modbus, их достоинства и недостатки. Физический и канальный уровни сети Profibus. Распределение функций управления.

      презентация [812,9 K], добавлен 29.11.2013

      Назначение и классификация компьютерных сетей. Обобщенная структура компьютерной сети и характеристика процесса передачи данных. Управление взаимодействием устройств в сети. Типовые топологии и методы доступа локальных сетей. Работа в локальной сети.

      реферат [1,8 M], добавлен 03.02.2009

      Створення програмного забезпечення управління сучасним текстильним виробництвом. Застосування промислової мережи CANopen. Моделювання системи у середовищі Tracemode6 та Twidosuite. Застосування на підприємстві мікроконтролерів. Асинхронний обмін даними.

      контрольная работа [268,3 K], добавлен 23.01.2016

      Классификация компьютерных сетей. Назначение компьютерной сети. Основные виды вычислительных сетей. Локальная и глобальная вычислительные сети. Способы построения сетей. Одноранговые сети. Проводные и беспроводные каналы. Протоколы передачи данных.

      курсовая работа [36,0 K], добавлен 18.10.2008

      Монтаж и прокладывание локальной сети 10 Base T. Общая схема подключений. Сферы применение компьютерных сетей. Протоколы передачи информации. Используемые в сети топологии. Способы передачи данных. Характеристика основного программного обеспечения.

      курсовая работа [640,0 K], добавлен 25.04.2015

Поделиться или сохранить к себе:
Технарь знаток