Наши технологи построения АСУТП

Сеть CAN

Распределенная структура АСУТП предполагает наличие линий связи между узлами сети. В своих разработках мы используем сети на основе CAN.

CAN (Controller Area Network) - стандарт промышленной сети, ориентированный прежде всего на объединение в единую сеть различных исполнительных устройств и датчиков. Режим передачи сети CAN – последовательный и широковещательный.

CAN в настоящее время широко распространён в промышленной автоматизации, технологиях «умного дома», автомобильной промышленности и многих других областях.

Архитектура сети

Сеть CAN АСУТП Сеть CAN АСУТП строится по иерархическому принципу (Рисунок 1).

Отдельные узлы управления могут быть выделены в сегменты. Длина сегмента зависит от скорости обмена в сети и, как правило, не превышает 100 метров. В сегменте должен присутствовать модуль сетевого репитера (модуль «Репитер»).

Сетевой репитер является мостом CAN-интерфейса и позволяет наращивать число сегментов без сокращения их длины. Кроме функций приема/передачи, этот модуль также осуществляет контроль работоспособности узлов сети. В связи с важностью его функций этот модуль имеет горячее резервирование.

Подобным образом реализуется древовидная структура сети. Репитеры могут иметь оптические удлинители CAN-интерфейса, что позволяет увеличить расстояние между сегментами до 300 метров.

Информация по сети, в основном, передается от узлов управления (Узел управления) через репитеры к сетевому контроллеру – «Серверу сети». Также возможен обмен информацией (включая и командную) между узлами управления как одного, так и разных сегментов сети.

Сервер сети формирует массивы тегов, стеки команд и сообщений, обмениваясь через USB со SCADA-системой центрального пульта управления. Конфигурирование сети производится на сервере сети. В SCADA передается информация о состоянии всех элементов сети.

Узел управления (контроллер)

Узел управления (контроллер) АСУТП Основа узла управления - процессорный модуль, где реализуются алгоритмы управления (см. рис.2).

Он является мастером на узловой шине, на которую, в зависимости от задачи, могут подключаться модули ввода/вывода или модули – контроллеры интерфейса второго уровня. Узловая шина E-SPI - последовательно – параллельная шина. Она, как правило, находится внутри шкафа автоматики (до 10 метров), но через модули – расширители и оптическую линию может расширяться на другие шкафы (до 100 метров).

Наши процессорные модули (контроллеры) изготавливаются на базе спецпроцессоров Siemens. Процессорные модули, платы и другие компоненты изготавливаются под конкретный проект.

Все процессорные модули имеют встроенные контроллеры дублированного CAN-интерфейса.

Модули - контроллеры интерфейса второго уровня - это последовательные сети (совместимые с 1_Wire), мастером на них является процессорный модуль, абоненты – модули ввода/вывода. Среда передачи - витая пара, длина одной линии интерфейса второго уровня - до 100 метров. Через модули-расширители и оптическую линию связи модуль-контроллер интерфейса второго уровня может быть вынесен на расстояние до 200 метров.

Протокол СОНАР

Протокол СОНАР разработан специально для построения АСУТП.

СОНАР базируется на CANopen и поддерживает сетевой и транспортный уровни. В протоколе СОНАР мы используем дублированный CAN и гарантированную доставку команд и сообщений с диагностикой состояния узлов и сетевых средств.

СОНАР разрабатывался, как протокол для ответственных применений (в частности, он применяется на Европейском автоматическом грузовом космическом корабле ATV) и наиболее близок к CAN-протоколу ARING 825, разрабатываемому в настоящее время.