«1С:Шина» — это программный продукт класса «Сервисная шина предприятия» (в англоязычной терминологии — Enterprise Service Bus, ESB), обеспечивающий обмен данными между различными информационными системами.
В основе работы лежит принцип асинхронного обмена сообщениями между информационными системами, которые взаимодействуют посредством «1С:Шины». Сообщение – блок данных произвольного содержания, который передается от информационной системы — отправителя информационным системам — получателям. Асинхронность подразумевает, что система-отправитель не взаимодействует с системами-получателями, а взаимодействует только с посредником – «1С:Шиной». В свою очередь «1С:Шина» взаимодействует с получателями по мере их доступности и готовности.
«1С:Шина» позволяет настраивать маршрутизацию передаваемых через нее сообщений, то есть по содержимому сообщения определять, какие из взаимодействующих систем должны получить это сообщение. Также есть возможность трансформировать сообщение в процессе доставки. Для описания взаимодействия информационных систем посредством «1С:Шины» предоставляется специальная среда разработки. В ней разработчик может декларативно настраивать маршрутизацию и трансформацию сообщений с использованием встроенного языка.
Для взаимодействия с «1С:Шиной» в платформе «1С:Предприятие» есть механизм сервисов интеграции. Используя возможности этого механизма, разработчик может обеспечить отправку исходящих и обработку входящих сообщений. Высокая скорость (тысячи сообщений в минуту) обмена с «1С:Шиной» обеспечивается за счет встраивания механизма непосредственно в платформу «1С:Предприятие». При этом реализуется гарантированная доставка сообщения: сообщение сохраняется на каждом отрезке пути до системы-получателя.
Помимо взаимодействия с информационными системами на платформе «1С:Предприятие», используя сервисы интеграции, 1С:Шина:
- Позволяет обмениваться по протоколу AMQP для подключения к внешним брокерам сообщений.
- Позволяет обмениваться сообщениями с брокером сообщений Apache ActiveMQ Artemis.
- Поддерживает возможность выполнять HTTP-запросы к внешним системам для получения или отправки данных, вызовов REST API или WEB-сервисов.
Поддерживает обмен сообщениями в виде файлов, сохраненных в файловой системе или на FTP-сервере. Также такие сообщения могут порождаться при изменении файлов в файловой системе или на FTP-ресурсах. Эти возможности позволяют одинаково успешно решать привычные задачи обмена данными и реализовывать более сложные сценарии взаимодействия. «1С:Шина» – серверное решение, которое устанавливается и настраивается отдельно. Администратор может управлять его работой в удобном графическом интерфейсе. Процесс настройки и эксплуатации продукта состоит из нескольких шагов, которые позволяют достаточно быстро и относительно просто выполнить настройку обмена сообщениями, а также контролировать уже запущенные к обмену потоки. В ходе разработки продукта силами нескольких наших партнеров-франчайзи и клиентов были реализованы пилотные проекты внедрения «1С:Шины», с которыми рекомендуем вам ознакомиться по ссылкам ниже:
- Внедрение «1С:Шины» для нужд нефтесервисного холдинга «ТНГ-Групп».
- Внедрение продукта «1С:Шина» в Тамбовском государственном университете им. Г.Р. Державина.
- Использование «1С:Шины» в компании «Альфа партнер».
- Внедрение продукта «1С:Шина» в сети «Магазин постоянных распродаж».
Участники пилотных проектов отметили следующие преимущества:
- Тесная и удобная интеграция с системами на платформе «1С:Предприятие» при возможности работы с другими внешними приложениями.
- Простая установка и настройка.
- Понятный интерфейс и возможность мониторинга доставки сообщений.
- Отправитель не зависит от состояния получателей.
- Гарантированная доставка:
- повтор доставки при отсутствии подтверждения;
- хранение до доставки.
- определение множества адресатов сообщения.
Содержание- Шины и протоколы в промышленной автоматике: как всё это работает
- Нижний уровень или полевая шина — то, с чего всё начинается
- Верхний уровень: от гирлянды до целой рабочей станции
- «Древние» протоколы передачи данных: Modbus и HART
- Второе поколение протоколов или не совсем промышленные шины ISA, PCI(e) и VME
- Как работают современные промышленные шины и протоколы
- 🎬 Видео
Видео:Виды топологий локальных сетей | Звезда, кольцо, шинаСкачать
Шины и протоколы в промышленной автоматике: как всё это работает
Наверняка многие и вас знают или даже видели, каким образом управляются большие автоматизированные объекты, например, атомная станция или завод со множеством технологических линий: основное действо часто происходит в большой комнате, с кучей экранов, лампочек и пультов. Это комплекс управления обычно называется ГЩУ — главный щит управления для контроля за производственным объектом.
Наверняка вам было интересно, как всё это работает с точки зрения аппаратной и программной части, и какие там используются протоколы передачи данных. В этой статье мы разберемся, как различные данные попадают на ГЩУ, как подаются команды на оборудование, и что вообще нужно, чтобы управлять компрессорной станцией, установкой производства пропана, линией сборки автомобиля или даже канализационно-насосной установкой.
Видео:03. Основы устройства компьютера. Память и шина. [Универсальный программист]Скачать
Нижний уровень или полевая шина — то, с чего всё начинается
Этот неясный для непосвященных набор слов используется, когда нужно описать средства общения устройств управления с подведомственным оборудованием, например, модулями ввода-вывода или измерительными устройствами.
Под устройствами управления мы подразумеваем ПЛК, т.е. программируемые логические контроллеры (англ. PLC), или ПКА, т.е. программируемые контроллеры автоматизации (англ. PAC). Между ПЛК и ПКА есть некоторые различия, однако, в рамках данной статьи они не существенны, поэтому для упрощения будем использовать общий термин «контроллер».
В русскоязычном сообществе асушников канал общения между контроллером и другими устройствами обычно называют «полевой шиной», потому что он отвечают за передачу данных, которые приходят с «поля».
«Поле» — это глубокий профессиональный термин, обозначающий тот факт, что некое оборудование (например, датчики или исполнительные механизмы), с которым взаимодействует контроллер, находятся где-то далеко-далеко, на улице, в полях, под покровом ночи. И неважно, что датчик может быть расположен в полуметре от контроллера и измерять, допустим, температуру в шкафу автоматики, все равно считается, что он находится «в поле». Чаще всего сигналы с датчиков, приходящие в модули ввода-вывода все-таки преодолевают расстояния от десятков до сотен метров (а иногда и больше), собирая информацию с удаленных площадок или оборудования. Собственно, поэтому шина обмена, по которой контроллер получает значения с этих самых датчиков, называется обычно полевой шиной или реже шиной нижнего уровня или промышленной шиной.
Тут следует отметить, что в Европе и США полевым уровнем считаются только сами устройства, расположенные «в поле», но не среда передачи данных. В российских реалиях термин «полевая шина» или «шина нижнего уровня», пожалуй, слегка размыт и обозначает способ передачи данных от модулей ввода-вывода к контроллеру и наоборот.
Общая схема автоматизации промышленного объекта
Итак, электрический сигнал от датчика проходит некое расстояние по кабельным линиям (чаще по обычному медному кабелю с некоторым количеством жил), к которым подсоединяются несколько датчиков. Затем сигнал попадает в модуль обработки (модуль ввода-вывода), там он преобразуется в понятный контроллеру цифровой язык. Далее этот сигнал по полевой шине попадает непосредственно в контроллер, где и обрабатывается уже окончательно. На основе таких сигналов и строится логика работы самого контроллера. Существует и обратный путь: от контроллера команда управления по полевой шине попадает в модуль вывода, где преобразуется из цифрового вида в аналоговый и поступает по кабельным линиям к исполнительным механизмам и различным устройствам (на схеме выше не указаны).
Видео:Основы компьютерных сетей - принципы работы и оборудованиеСкачать
Верхний уровень: от гирлянды до целой рабочей станции
Верхним уровнем называют все то, к чему может прикасаться обычный смертный оператор, который управляет технологическим процессом. В простейшем случае верхний уровень представляет собой набор лампочек и кнопочек. Лампочки сигнализируют оператору о неких происходящих событиях в системе, кнопочки служат для подачи команд контроллеру. Такую систему часто называют «гирлянда» или «ёлка», потому что выглядит очень похоже (как можно убедиться по фотографии в начале статьи).
Если оператору повезло больше, то в качестве верхнего уровня ему достанется панель оператора — некий плоскопанельный компьютер, который тем или иным образом получает данные для отображения от контроллера и выводит их на экран. Такая панель обычно монтируется на сам шкаф автоматики, поэтому взаимодействовать с ней приходится, как правило, стоя, что вызывает неудобства, плюс качество и размер изображения — если это малоформатная панелm — оставляет желать лучшего.
Ну и, наконец, аттракцион невиданной щедрости — рабочая станция (а то и несколько дублирующих), представляющая собой обычный персональный компьютер.
Для наглядного отображения информации на рабочих станциях и плоскопанельных компьютерах используют специализированное программное обеспечение — SCADA-системы. На человеческий язык SCADA переводится как система диспетчерского управления и сбора данных. Она включает в себя множество компонентов, таких как человеко-машинный интерфейс, визуализирующий технологические процессы, систему управления этими процессами, систему архивирования параметров и ведение журнала событий, систему управления тревогами и т.д. Всё это дает оператору полноценную картину происходящих на производстве процессов, а также возможность ими управлять и оперативно реагировать на отклонения от технологического процесса.
Оборудование верхнего уровня обязано взаимодействовать неким образом с контроллером (иначе зачем оно нужно?). Для такого взаимодействия используются протоколы верхнего уровня и некая технология передачи, например, Ethernet или UART. В случае с «ёлкой» таких изощрений, конечно, не нужно, лампочки зажигаются с использованием обычных физических линий, никаких мудреных интерфейсов и протоколов там нет.
В общем-то, этот верхний уровень менее интересен, нежели полевая шина, поскольку этого верхнего уровня может вообще не быть (из серии нечего там смотреть оператору, контроллер сам разберется, что и как нужно делать).
Видео:Урок №18. Цифровые интерфейсы современного автомобиля: шины данных CAN и LINСкачать
«Древние» протоколы передачи данных: Modbus и HART
Мало кто знает, но на седьмой день создания мира Бог не отдыхал, а создавал Modbus. Наравне с HART-протоколом, Modbus, пожалуй, самый старый промышленный протокол передачи данных, он появился аж в 1979 году.
В качестве среды для передачи изначально использовался последовательный интерфейс, затем Modbus реализовали поверх TCP/IP. Это синхронный протокол по схеме «мастер-слейв» (главный-подчиненный), в котором используется принцип «запрос-ответ». Протокол довольно тяжеловесный и медленный, скорость обмена зависит от характеристик приемника и передатчика, но обычно счет идет чуть ли не на сотни миллисекунд, особенно в реализации через последовательный интерфейс.
Более того, регистр передачи данных Modbus является 16-битным, что сразу же накладывает ограничения на передачу типов real и double. Они передаются либо по частям, либо с потерей точности. Хотя Modbus до сих пор повсеместно используется в случаях, когда не нужна высокая скорость обмена и потеря передаваемых данных не критична. Многие производители различных устройств любят расширять протокол Modbus своим исключительным и очень оригинальным образом, добавляя нестандартные функции. Поэтому данный протокол имеет множество мутаций и отклонений от нормы, но все же до сих пор успешно живет в современном мире.
Протокол HART тоже существует с восьмидесятых годов, это промышленный протокол обмена поверх двухпроводной линии токовой петли, в которую напрямую включаются датчики 4-20 мА и другие приборы с поддержкой протокола HART.Для коммутации линий HART используются специальные устройства, так называемые HART-модемы. Также существуют преобразователи, которые на выходе предоставляют пользователю уже, допустим, протокол Modbus.
Примечателен HART, пожалуй, тем, что помимо аналоговых сигналов датчиков 4-20 мА в цепи передается и цифровой сигнал самого протокола, это позволяет соединить цифровую и аналоговую часть в одной кабельной линии. Современные HART-модемы могут подключаться в USB-порт контроллера, соединяться по Bluetooth, либо же старинным способом через последовательный порт. Десяток лет назад по аналогии с Wi-Fi появился и беспроводной стандарт WirelessHART, работающий в диапазоне ISM.
Видео:СПРОСИ ЭКСПЕРТА: Выпуск 1. Чем отличается шина данных от ETL?Скачать
Второе поколение протоколов или не совсем промышленные шины ISA, PCI(e) и VME
На смену протоколам Modbus и HART пришли не совсем промышленные шины, такие как ISA (MicroPC, PC/104) или PCI/PCIe (CompactPCI, CompactPCI Serial, StacPC), а также VME.
Настала эра вычислителей, имеющих в своем распоряжении универсальную шину передачи данных, куда можно подключать различные платы (модули) для обработки некоего унифицированного сигнала. Как правило, в этом случае процессорный модуль (вычислитель) вставляется в так называемый каркас, который обеспечивает взаимодействие по шине с другими устройствами. Каркас, или, как его любят называть трушные автоматизаторы, «крейт», дополняется необходимыми платами ввода-вывода: аналоговыми, дискретными, интерфейсными и т.д., либо все это слепливается в виде бутерброда без каркаса — одна плата над другой. После чего это многообразие на шине (ISA, PCI, etc.) обменивается данными с процессорным модулем, который таким образом получает информацию с датчиков и реализовывает некую логику.
Контроллер и модули ввода-вывода в каркасе PXI на шине PCI. Источник: National Instruments Corporation
Все бы ничего с этими шинами ISA, PCI(e) и VME, особенно для тех времен: и скорость обмена не огорчает, и расположены компоненты системы в едином каркасе, компактно и удобно, горячей замены плат ввода-вывода может и не быть, но пока еще и не очень хочется.
Но есть ложка дегтя, и не одна. Распределенную систему довольно сложно построить в такой конфигурации, шина обмена локальная, нужно что-то придумывать для обмена данными с другими подчиненными или равноправными узлами, тот же Modbus поверх TCP/IP или какой другой протокол, в общем, удобств маловато. Ну и вторая не очень приятная штука: платы ввода-вывода обычно ждут на вход какой-то унифицированный сигнал, и гальванической развязки с полевым оборудованием у них нет, поэтому нужно городить огород из различных модулей преобразования и промежуточной схемотехники, что сильно усложняет элементную базу.
Промежуточные модули преобразования сигнала с гальванической развязкой. Источник: DataForth Corporation
«А что с протоколом обмена по промышленной шине?» — спросите вы. А ничего. Нет его в такой реализации. По кабельным линиям сигнал попадает с датчиков на преобразователи сигналов, преобразователи выдают напряжение на дискретную или аналоговую плату ввода-вывода, а данные с платы уже читаются через порты ввода/вывода, средствами ОС. И никаких специализированных протоколов.
Видео:Интеграционные шиныСкачать
Как работают современные промышленные шины и протоколы
А что теперь? К сегодняшнему дню классическая идеология построения автоматизированных систем немного поменялась. Роль сыграли множество факторов, начиная с того, что автоматизировать тоже должно быть удобно, и заканчивая тенденцией на распределенные автоматизированные системы с удаленными друг от друга узлами.
Пожалуй, можно сказать, что основных концепций построения систем автоматизации на сегодняшний день две: локализованные и распределенные автоматизированные системы.
В случае с локализованными системами, где сбор данных и управление централизовано в одном конкретном месте, востребована концепция некоего набора модулей ввода-вывода, соединенных между собой общей быстрой шиной, включая контроллер со своим протоколом обмена. При этом, как правило, модули ввода-вывода включают в себя и преобразователь сигнала и гальваническую развязку (хотя, разумеется, не всегда). То есть конечному потребителю достаточно понять, какие типы датчиков и механизмов будут присутствовать в автоматизированной системе, сосчитать количество требуемых модулей ввода-вывода для разных типов сигналов и соединить их в одну общую линейку с контроллером. В этом случае, как правило, каждый производитель использует свой любимый протокол обмена между модулями ввода-вывода и контроллером, и вариантов тут может быть масса.
В случае распределенных систем справедливо все, что сказано в отношении локализованных систем, кроме этого, важно, чтобы отдельные компоненты, например, набор модулей ввода-вывода плюс устройство сбора и передачи информации — не очень умный контроллер, который стоит где-нибудь в будке в поле, рядом с краном, который перекрывает нефть, — могли взаимодействовать с такими же узлами и с главным контроллером на большом расстоянии с эффективной скоростью обмена.
Как разработчики выбирают протокол для своего проекта? Все современные протоколы обмена обеспечивают довольно высокое быстродействие, поэтому зачастую выбор того или иного производителя обусловлен не скоростью обмена по этой самой промышленной шине. Не так важна и реализация самого протокола, потому что, с точки зрения разработчика системы, это все равно будет черный ящик, который обеспечивает некую внутреннюю структуру обмена и не рассчитан на вмешательство извне. Чаще всего обращают внимание на практические характеристики: производительность вычислителя, удобство применения концепции производителя к поставленной задаче, наличие нужных типов модулей ввода-вывода, возможность горячей замены модулей без разрыва шины и т.д.
Популярные поставщики оборудования предлагают собственные реализации промышленных протоколов: например, всем известная компания Siemens разрабатывает свою серию протоколов Profinet и Profibus, компании B&R — протокол Powerlink, Rockwell Automation — протокол EtherNet/IP. Отечественное решение в этом списке примеров: версия протокола FBUS от российской компании Fastwel.
Есть и более универсальные решения, которые не привязаны к конкретному производителю, такие как EtherCAT и CAN. Мы подробно разберем эти протоколы в продолжении статьи и разберемся, какие из них лучше подходят для конкретных применений: автомобильной и аэрокосмической промышленности, производства электроники, систем позиционирования и робототехники. Оставайтесь на связи!
🎬 Видео
лекция 403 CAN шина- введениеСкачать
Шина CAN. Часть 1. Разбираемся как работает CAN bus, разберем кадр данных до "костей".Скачать
Информатика 7 класс (Урок№7 - Программное обеспечение компьютера.)Скачать
MCP2515, контроллер CAN шины с интерфейсом SPIСкачать
STM32 CAN шина. Часть 1. Настройка и странности HALСкачать
Передача данных - шина SPIСкачать
STM32 CAN шина. Часть 2. Фильтрация и демонстрация работыСкачать
Цифровые интерфейсы и протоколыСкачать
Руководство по обработке шин для начинающихСкачать
1С:Шина: презентация продукта, примеры интеграцииСкачать
AS-Interface Полевая коммуникационная шина 20180918 100843Скачать
Топологии сетей | Курс "Компьютерные сети"Скачать
Шины ввода-выводаСкачать
Виды топологий локальных сетей ¦ Звезда, кольцо, шинаСкачать
![03. Основы устройства компьютера. Память и шина. [Универсальный программист]](https://i.ytimg.com/vi/mjiJutISb6U/0.jpg)
