Компьютеры и микропроцессоры стремительно проникают в нашу жизнь. В современных системах автоматизации даже механические клапаны и задвижки, некогда абсолютно пассивные, теперь способны общаться - воспринимать команды и информировать о своих рабочих состояниях, поскольку имеют микропроцессорное управление.
С открытием межгосударственных, и прежде всего, экономических границ отечественные специалисты смогли не только познакомиться с самыми современными технологиями в области построения систем комплексной автоматизации, но и активно их использовать. Сам по себе интересен тот факт, что в настоящее время в среде специалистов по автоматизации ведутся споры не о том, на каких микросхемах построена память или какая использована элементная база, а прежде всего о том, использование каких технологий сегодня даст хороший потенциал возможностей завтра.
Основная цель построения распределенных систем автоматизации - удешевление и упрощение технологий и управления производством и эксплуатацией системы за счет обеспечения технологии сквозного сетевого доступа: от мощных компьютеров и многофункциональных контроллеров до интеллектуальных пассивных элементов (датчиков, регуляторов и т.п.). При этом такая сеть должна удовлетворять всем современным требованиям по функциональности, надежности и открытости.
Другими словами, на первый план выступают так называемые промышленные сети. В мире насчитывается уже несколько десятков типов таких сетей. Комплектующие изделия к ним выпускают сотни компаний. Современные системы управления невозможны без применения промышленных сетей.
Технология построения единой информационной сети, объединяющей компьютеры, интеллектуальные контроллеры, программаторы, панели оператора, датчики и исполнительные механизмы, определяется одним термином -fieldbus (полевая шина или промышленная сеть).
Fieldbus - это, во-первых, некий физический способ объединения устройств (например, с помощью интерфейса RS-485) и, во-вторых, программно-логический протокол их взаимодействия.
Из-за насыщенности рынка предложениями в этой области чрезвычайно актуальна сама проблема выбора решения. Действительно, когда на рынке вращаются около 50 fieldbus-систем, то без четко сформулированных критериев сложно отдать предпочтение какой-либо из них. Первый и, может быть, главный вопрос, на который необходимо получить ответ: что лучше использовать - фирменное решение от одной компании или решение, опирающееся на стандарты, поддерживаемые большим числом фирм?
Объединение в одну цифровую сеть нескольких устройств - это только начальный шаг к организации их эффективного и надежного взаимодействия. Там, где коммуникационные системы однородны, т.е. построены из устройств одного производителя, аппаратно-программные проблемы, как правило, решены. Но когда речь идет о построении систем с использованием устройств различных производителей, то неизбежно возникают вопросы их совместимости.
Системы, работающие по уникальным протоколам связи и производимые и поддерживаемые одной компанией, получили название закрытых систем. Большинство таких систем зародилось в те времена, когда проблемы интеграции изделий от разных производителей не считались актуальными. Успешно же интегрировать в единую систему изделия от различных производителей позволяет использование принципов открытых систем. Частнофирменные решения - это интеллектуальная собственность отдельных компаний, и использование таких технологий ограничивается необходимостью получения лицензионного права пользования. Другое дело - открытые системы, открытые технологии, открытые сети.
Сеть считается открытой, если она удовлетворяет следующим критериям. Это:
- наличие полных опубликованных спецификаций с возможностью их приобретения за разумные деньги;
- наличие критического минимума доступных компонентов (интерфейсные кристаллы и готовые изделия) от ряда независимых поставщиков;
- организация хорошо разработанного процесса ратификации возможных дополнений к стандартам и спецификациям.
Более коротко это можно сформулировать так: каждый желающий имеет возможность использовать то, что уже наработано, или выполнять собственные разработки, в том числе и такие, которые могут использоваться другими.
Если fieldbus-технология относится к открытым системам, то она должна обладать следующим рядом принципиальных качеств:
- включаемостью (interconnectivity), то есть возможностью свободного физического включения в общую сеть устройств от различных производителей;
- взаимодействием (interoperability), то есть возможностью построения работоспособной сети на основе включения компонентов от различных поставщиков;
- взаимозаменяемостью (interchangeability) -возможностью замены компонентов аналогичными устройствами от других производителей.
Очевидно, что конечной целью создания открытой промышленной сети является м достижение именно взаимозаменяемости отдельных ее компонентов. Это возможно, если спецификации протоколов полные и существует отлаженная система тестирования и сертификации новых изделий.
Результаты исследований рынка промышленных сетей, предоставленные независимыми маркетинговыми компаниями, свидетельствуют о постоянном росте открытых fieldbus-систем (около 20 % в год). Однако до сих пор существенную долю рынка занимают и закрытые (частнофирменные) решения.
Однако книг на русском языке, в том числе и учебников, по данной тематике автору найти не удалось, и о многих таких сетях информацию можно получить только из Интернета. Все это побудило автора обобщить имеющуюся у него информацию по промышленным сетям, полученную из отечественных научных журналов, рекламных проспектов, фирменной технической документации, иностранных специализированных повторяющихся изданий, интернет-сайтов, материалов лекций по курсу «Вычислительные машины, системы и сети», читаемых автором в течение ряда лет в Дзержинском политехническом институте, и оформить её в виде учебного пособия для студентов специальности 210200 «Автоматизация технологических процессов и производств». Данное пособие будет полезно студентам при выполнении курсовых и дипломных проектов, а также специалистам по автоматизации технологических процессов и производств в их практической работе.