О промышленных сетях
Fieldbus – именно так пишется термин, который в переводе на русский язык означает «промышленная сеть». Понятием Fieldbus можно обозначить общую сферу промышленного применения промышленных сетей, нежели принадлежность к какой-либо определенной сетевой технологии или конкретному протоколу передачи данных и типу сетевой архитектуры. Именно поэтому Fieldbus нельзя определить, как отдельный бренд.
Область промышленных сетей – это часть рынка промышленной автоматизации, на котором происходит столкновений интересов крупнейших компаний, происходит создание и внедрение наиболее передовых технологий, где не утихает война стандартов, где взлетают новички и стараются не упасть уже существующие участники рыночных отношений. Промышленные сети – это информационная среда с множеством разнообразных требований, зачастую противоречащих друг другу, в которой происходит передача информационных потоков.
Промышленная сеть характеризуется набором стандартизированных протоколов обмена разнообразными данными, которые позволяют обеспечить работоспособность оборудования при его взаимодействии с оборудованием сторонних производителей, кроме этого обеспечивается возможность взаимодействия верхнего уровня в структуре АСУ с нижним (АСУ ТП). В конечном итоге, благодаря промышленным сетям, определяется конфигурация и принципы создания систем промышленной автоматизации.
От выбора сетевой архитектуры сегодня, в ближайшем будущем будет зависеть уровень затрат на создание определенной автоматизированной системы, продолжительность её жизни, наличие способности к развитию и самообучению, т.е. если говорить профессиональным языком, то сегодняшний выбор определит завтрашнюю интегральную стоимость владения. Какие же основные требования, можно предъявить к идеальной промышленной сети:
- Требование возможности предсказать точное время получения информации;
- Требование к производительности;
- Требование устойчивость к возникающим вне промышленной сети помехам;
- Требование простоты организации и доступности физического канала передачи данных;
- Требование обеспечения приложений верхнего уровня АСУ ТП максимально удобным сервисом;
- Требование повсеместной доступности и минимальной стоимости устройств аппаратной реализации, особенно это касается коммуникационных модулей промышленных контроллеров (ПЛК), кабелей и разъемов;
- Требование достижения эффекта распределенного интеллекта, путем обеспечения максимальной доступности к необходимой информации нескольким главным сетевым узлам;
- Требование возможности организации управления и самовосстановления функционирования промышленной сети при возникновении нештатных ситуаций.
Из вышеуказанного перечня можно сделать вывод, что одни требования полностью противоречат другим, к примеру, первое противоречит второму, а третье противоречит четвертому. Так вот и получается, что промышленная сеть есть не что иное, как один огромный компромисс. А от расстановки акцентов этого компромисса зависит, насколько успешным будет решение задач, которые были поставлены перед сетевой архитектурой выбранной промышленной сети. Кроме всего прочего, к промышленным сетям можно применить результаты различных теоретических изысканий по коммуникационным сетям общего назначения. Именно поэтому в определенных кругах постоянно ссылаются на Модель Open System Interconnection (модель взаимодействия открытых систем), которая была принята Международной организацией по стандартизации (ISO).
Основными значимыми параметрами, благодаря которым можно производить сравнение промышленных сетей, и по которым можно классифицировать существующие промышленные сети являются:
- Топология сети;
- Размер объема информационного сервиса, который предоставляется промышленной сетью;
- Способ доступа к каналу физической передачи данных.
Самым распространенным типом сетевой топологии является общая шина. Основные преимущества данной топологии являются – простота обращения, легкость переконфигурирования и дешевизна. Ей не страшны неожиданные отключения или подключение устройств непосредственно во время работы. Прекрасно подходит для работы с сильно распределенными объектами. Правда, шина обладает и рядом недостатков, таких как наличие присутствия во всех точках общего трафика сети, наличие возможности потери связи при условии одиночного обрыва канала связи или при фатальном сбое одного из узлов.
Топология «кольцо» стала невероятно популярной после появления на рынке сети Token Ring компании IBM. Данная топология использует протокол (IEEE802.5) с циклической передачей маркера, который позволяет сетям обеспечить полную предсказуемость и отличную пропускную способность. Главными недостатками топологии «кольцо» являются – дороговизна создания канала связи, нерациональность использования сетевого трафика в промышленной сети и возможность потери полной синхронизации промышленной сети при условии сбоя или полного отключения какого-либо узла.
Топология «звезда» - является логическим продолжением моноканала. Обеспечивает возможность дополнительной защиты целиком всей промышленной сети от отключения или выхода из строя отдельных узлов. Также топология «звезда» предоставляет возможность существенной оптимизации сетевого трафика, за счет передачи пакетов данных лишь в те «лучи», в которых находятся получатели. Это качество является наиболее существенным для промышленных сетей, в которых возможно возникновение коллизий.