WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 10 |

Для одномодовых кабелей применяют только лазерные диоды, так как при малом диаметре оптического волокна световой поток, создаваемый светодио- дом, невозможно без больших потерь направить в волокно. Поэтому более дешевые светодиодные излучатели используются только для многомодовых кабелей. В перспективе одномодовый кабель должен стать основным, благодаря своим прекрасным характеристикам.

Кстати, затухание максимальное:

– при механических повреждениях;

– на соединениях на каждом конце кабеля;

– на изгибах.

Типичная линия связи может работать на расстоянии 1–2 км без повторителей.

Кабель обычно состоит из двух световодов внутри защитной оболочки.

Например, на рис. 2.20 представлена конструкция волоконно-оптического кабеля INDOOR с плавным коэффициентом преломления с диаметром волокна 62,5 мкм и диаметром оболочки 125 мкм. Наружные размеры кабеля 6,3 х 9,8 мм.

Допустимый радиус изгиба – 100 мм, допускаемое растягивающее усилие – 500 Н, скорость передачи от 9,6 кбит/с до 12 Мбит/с.

Рис. 2.20. Структура волоконно-оптического кабеля INDOOR Представленный кабель предназначен для напольного монтажа (по нему можно ходить) для использования в закрытых помещениях, на участках, защищенных от влияния погодных условий.

Оптоволоконный кабель имеет следующие достоинства:

– высокое быстродействие до 1000 Мбит/с;

– 100% разделение потенциалов;

– нет влияния электромагнитных помех;

– не излучает помех;

– практически невозможно несанкционированное прослушивание, так как это требует нарушения целостности кабеля;

– не требует молниезащиты;

– огнестойкость;

– стоимость оптоволоконного кабеля постоянно снижается и сейчас примерно равна стоимости тонкого коаксиального кабеля.

Однако оптоволоконный кабель имеет и некоторые недостатки.

Самый главный из них – высокая стоимость монтажа. При установке разъемов необходима микронная точность. От точности скола (конца) волокна и степени его полировки сильно зависит затухание в разъеме. Для этого нужна высокая квалификация персонала и специальные инструменты. Поэтому оптоволоконный кабель продается чаще всего в виде заранее нарезанных кусков разной длины, на обоих концах которых уже установлены разъемы нужного типа.

Оптоволоконный кабель менее прочен, чем электрический. При резких перепадах температуры стекловолокно может треснуть. При механических ударах и воздействии ультразвука возможен так называемый микрофонный эффект.

Недостатком также является передача «точка-точка» (End to end) с электрическим обновлением сигнала. Для этого необходимы электрооптические устройства (рис. 2.21).

Рис. 2.21. Электрическое обновление светового сигнала У каждого участка сети световой сигнал преобразуется в электрический, затем усиливается, преобразуется вновь в световой и поступает в следующий сегмент кабеля. Отводы сложны и дороги.

Для организации дуплексной передачи между двумя узлами сети требуется два волокна по одному для каждого направления передачи.

В большинстве волоконно-оптических линий связи используются источники света большой мощности. Никогда не следует заглядывать в кабель с одного конца, чтобы убедиться, не работает ли передатчик. Если хотите убедиться в целостности кабеля нужно отсоединить его с обоих концов и для испытаний использовать лампу накаливания малой мощности. Во многих случаях излучение источника для передачи данных лежит вне видимого диапазона и его нельзя воспринимать визуально. Но, тем не менее, это вредно для зрения.

В будущем этот тип кабеля, вероятно, вытеснит электрические кабели или, во всяком случае, сильно их потеснит. Запасы меди на планете истощаются, а сырья для производства стекла более чем достаточно.

2.2.4. Беспроводная передача сигнала Для беспроводной передачи сигналов в сетях PROFIBUS используется инфракрасное излучение (подобно пульту дистанционного управления домашнего телевизора). Главное ее преимущество по сравнению с радиоканалом – нечувствительность к электромагнитным помехам, что позволяет применить ее в производственных условиях. Правда в данном случае требуется довольно высокая мощность передачи, чтобы не влияли никакие другие источники теплового (инфракрасного) излучения. Плохо работает инфракрасная связь и в условиях сильной запыленности воздуха. Инфракрасные каналы требуют дорогих приемников и передатчиков, поэтому применяют инфракрасные каналы довольно редко.

В сетях PROFIBUS для инфракрасной передачи применяются модули ILM (Infrared Link Module), позволяющие произвести беспроводное подключение PROFIBUS слэйвов на расстоянии до 15 м (рис. 2.22а).

Рис. 2.22. Беспроводная передача в инфракрасном диапазоне Возможны варианты обмена информацией по принципу «точка-точка», в которых связь осуществляется непосредственно от передатчика к приемнику, и по принципу «точка-многоточка», когда работают на сигналах, отраженных от стен, потолка и других препятствий. Однако в этом случае связь может осуществляться только в пределах одного помещения.

На рис. 2.22б показан конус распространения инфракрасного излучения от передатчика. На расстоянии 11 м от передатчика основание конуса составляет 4 м.

Преимущества беспроводной передачи:

– высокая мобильность подключенных компонентов производственного участка (например, тележек);

– отсутствие износа при подключении и отключении;

– электрическая развязка между узлами и проводной сетью.

Ограничения беспроводной передачи:

– требуется открытое пространство и желательно прямая видимость между узлами;

– скорость передачи до 1,5 Мбит/с;

– максимальное расстояние не превышает 15 м;

– в таких сетях может быть только одно ведущее звено;

– при использовании нескольких ILM передатчиков для защиты от интерференции должны выбираться соответствующие дистанции между передатчиками.

Ф 4 м 2.3. Управление доступом к шине PROFIBUS Особенностью управления доступом к шине PROFIBUS является то, что при числе абонентов (узлов, участников) сети до 127 только один абонент может предавать информацию. Все остальные абоненты анализируют, для какого абонента адресована информация, и абонент с переданным адресом принимает передаваемую информацию.

С помощью PROFIBUS-DP могут быть реализованы системы Mono-master (с одним ведущим устройством) и Multi-master (с несколькими ведущими устройствами).

На рис. 2.23 представлена система Mono-Master.

Рис. 2.23. Структура системы Mono-master При системе Mono-master на шине активен только один Master. В этом режиме работы достигается наименьшее время цикла шины.

В Multi-master системе на одной шине находится несколько активных устройств (рис. 2.24).

В данном случае реализуется гибридный способ доступа к шине. С одной стороны обеспечивается децентрализованный обмен маркером Token’ом (поанглийски означающего «опознавательный знак», т.е. особое сообщение) между активными участниками (Master’ами) и централизованного обмена Master-Slave.

Каждому PROFIBUS-участнику назначается однозначный адрес из области от до 126. Метод доступа к шине PROFIBUS не зависит от используемой среды передачи, например, медь или оптоволокно.

Активные участники упорядочены по возрастанию их адресов в логическое маркерное кольцо (Token Ring). В этом кольце маркер всегда передается от одного участника к следующему. Маркер, а вместе с ним и право на доступ к шине, передается через специальную маркер-телеграмму между активными участниками.

Время одного обращения маркера через всех активных участников называется временем обращения маркера.

Рис. 2.24. Структура системы Multi-master Адреса всех активных участников заносятся в список активных станций LAS (List of Active Station). Каждому Master’у определены адрес предыдущей станции PS (Previous Station), от которой маркер приходит, и следующей станции NS (Next Station), которой маркер передается. LAS необходим для исключения из кольца вышедших из строя Master’ов и приема вновь появившихся участников. DP Master’а делятся на два класса. Master’а 1-го класса, это те Master’а, которые обмениваются сообщениями со своими Slave’ами в своем цикле связи. Master’а же 2-го класса – это устройства разработки, программирующие и диагностирующие устройства. Они подключены к шине и могут читать данные при обмене информацией между Master’ом и Slave’ом.

Способ Master-Slave дает возможность ведущему устройству, которое имеет право передачи, обратиться к закрепленным за ним ведомым устройством. При этом ведущее устройство может передавать ведомым устройствам сообщения или получать сообщения от пассивных устройств.

2.4. Топология сетей PROFIBUS 2.4.1. Топология сетей с техникой передачи RSТехнологически система PROFIBUS с техникой передачи RS485 состоит из нагружаемой с двух сторон шины, которая, как упоминалось выше, обозначается как сегмент шины RS485. К шинному сегменту можно подключить 32 участника.

Если к системе PROFIBUS нужно подключить более 32 участников, то следует использовать повторители (Repeater – репитер). Они реализуются как восстановители сигнала. Число повторителей (RS485-репитеров) может достигать девяти. Только благодаря применению повторителей может быть достигнуто максимально возможное число участников в конфигурации PROFIBUS.

На рис. 2.25 представлена топология сети PROFIBUS с тремя сегментами и двумя повторителями. Схема включает программируемые контроллеры S7-300, S7-400, программатор PG и панель оператора OP.

Рис. 2.25. Топология сети с использованием техники передачи RSНа обоих концах каждого сегмента включается согласующая оконечная нагрузка (терминатор).

Оконечная нагрузка встроена в шинные штекеры (см. рис. 2.17) и шинные терминалы, которая при необходимости может быть включена предусмотренными переключателями, а также встроена в повторители RS485 и в модули ILM.

2.4.2. Топология с использованием встроенных оптических интерфейсов Оптические сети PROFIBUS используются, прежде всего, в следующих случаях:

а) при необходимости передачи информации на большие расстояния;

б) при необходимости высокой скорости передачи;

в) при наличии большого уровня внешних помех.

Оптический интерфейс (FO) имеют программируемые контроллеры Simatic S7400 и станции ET 200M. Для связи с сегментами, в которых используется технология передачи RS485, имеются оптический шинный терминал OBT (Optical Bus Terminal) и модуль оптической связи OLM (Optic Link Module).

С помощью OBT можно подключить отдельный узел сети, не имеющий FOпорт, или сегмент RS485. В модулях OLM имеется потенциально несвязанный электрический канал и, в зависимости от исполнения, один или два оптических канала. Модули OLM могут использоваться при скоростях передачи от 9,6 Кбит/с до 12 Мбит/с. Скорость передачи определяется автоматически.

На рис. 2.26 приведен пример шинной топологии с использованием модулей OBT и OLM. Следует обратить внимание, что OLM из-за разных технических характеристик нельзя подключать непосредственно к встроенному оптическому интерфейсу, а также и к OBT.

Рис. 2.26. Сеть PROFIBUS-DP с узлами со встроенными FO-интерфейсами Оптические порты модулей OLM оптимизированы для работы на большие расстояния. Поэтому их рекомендуется использовать при расстояниях между узлами более 300 м и при использовании только стеклянных кабелей.

2.4.3. Топология построения беспроводных сетей Как указывалось выше, в семействе сетей PROFIBUS беспроводные сети реализуются с использованием модуля инфракрасной связи ILM.

Для реализации канала точка-точка два модуля ILM размещаются напротив друг друга. Максимальное расстояние между модулями не может превышать 15 м.

Два модуля PROFIBUS ILM замещают кабельное соединение между двумя сетевыми сегментами. Но в данном сегменте сети допускается включать только ведомые устройства.

При реализации канала точка-многоточка необходимо, чтобы несколько модулей ILM находились в пределах передаваемого инфракрасного луча (рис.

2.27). Возможно использование отражателя инфракрасного луча. При использовании такого варианта следует помнить о том, что длина канала складывается из расстояния от ILM до отражателя и от отражателя до второго ILM. Ослабление сигнала также происходит из-за того, что отражатель может отражать только часть инфракрасного сигнала. Эти потери приводят к снижению максимальной длины канала.

Рис. 2.27. Сеть с использованием инфракрасных каналов 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЕТИ PROFIBUS-DP 3.1. Варианты конфигурации сетей PROFIBUS-DP Ниже рассматриваются варианты конфигурации сетей PROFIBUS-DP, создаваемых в Step 7.

На рис. 3.1 представлена конфигурация сети с простыми ведомыми DP. Под простыми ведомыми DP понимаются периферийные устройства (Slave) типа ET 200, имеющие модули ввода-вывода. В свою очередь, простые Slave’ы делятся на модульные и компактные. К модульным относятся, например, устройства ЕТ 200М, состоящие из интерфейсного модуля IM153-2F0, который связан с Master’ом и подключаемых к IM153-2F0 до 8 модулей контроллеров S7-300. К компактным Slave’ам относятся устройства типа ЕТ 200В, ЕТ 200iS, ЕТ 200L, которые состоят из клеммного блока и электронного блока для небольшого количества входов и выходов.

Роль ведущего DP исполняют программируемые логические контроллеры, например, с процессорными модулями CPU 31x-2DP, CPU 31xC-2DP или со специальными коммутационными процессорными модулями СР ….

Рис. 3.1. Конфигурация сети с простыми ведомыми DP В представленной конфигурации обмен данными между ведущим DP (Master DP) и ведомым DP (Slave DP) происходит под управлением ведущего DP.

Ведущий DP один за другим опрашивает ведомые DP, которые представлены в конфигурационной таблице при программировании сети, принимая входные данные или передавая выходные данные ведомым DP. Адреса входов и выходов назначаются автоматически при конфигурировании системы.

Эта конфигурация, как уже указывалось ранее, носит название мономастер – системы, так как к одной физической сети подключен один мастер со своей системой ведомых DP.

На рис. 3.2 представлена конфигурация сети, отличающаяся от сети рис. 3.наличием интеллектуального ведомого устройства (I-Slave). Примерами интеллектуальных ведомых DP являются станции с CPU 315-2DP, CPU 316-2DP, CPU 318-2DP.

Рис. 3.2. Конфигурация сети с интеллектуальным ведомым DP Под интеллектуальным Slave’ом понимается программируемый контроллер, например, SIMATIC S7-300 с CPU 315-2DP, который может быть таким же, как программируемый контроллер, исполняющий роль Master’a. Он может содержать одну или несколько стоек с модулями ввода-вывода как дискретных, так и аналоговых сигналов. Он управляет своим объектом автоматизации, но может по сети связываться с Master’ом, передавая ему какие-то свои данные и принимая от него необходимые для себя данные.

Например, I-Slave управляет своим объектом автоматизации, но режим работы этого объекта “Ручной” или “Автоматический” задаётся Master’ом. Master’у же от I-Slave требуется информация о возникновении на объекте, управляемом ISlave’ом, например, аварийной ситуации или состояние (движения/остановки) какого-то узла объекта.

Master’у не назначаются входные и выходные модули на интеллектуальном ведомом DP. Это делается так. I-Slave устройство выделяет промежуточную память для обмена с Master’ом (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Промежуточная память в CPU контроллера, используемого как I-Slave.

В Step 7 можно запроектировать до 32 адресных областей входов и выходов.

Каждая из этих областей может иметь длину до 32 байт. Всего можно запроектировать 244 байта входов и 244 байта выходов. Все эти адресные назначения производятся при программировании сети на этапе конфигурирования I-Slave’a.

При работе с промежуточной памятью следует придерживаться следующих правил:

- входные данные I-Slave’a всегда являются выходными данными Master’a;

всегда - выходные данные I-Slave’a всегда являются входными данными Master’a;

всегда - к данным в программе пользователя можно обращаться с помощью команд загрузки и передачи MOVE или с помощью функций SFC14 и SFC15;

- младший адрес отдельных адресных областей является начальным адресом соответствующей области адресов;

- длина, единица измерения и согласованность соответствующих адресных областей Master’a и Slave’a должна быть одинакова.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 10 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.