Terepi buszrendszerek összehasonlítása jegyzet az Épületinformatika cím tárgyhoz

Terepi buszrendszerek összehasonlítása

Novák Balázs

Terepi buszrendszerek összehasonlítása – jegyzet az Épületinformatika cím tárgyhoz 1. Osztott intelligenciájú vezérl rendszerek, terepi buszrendszerek A vezérl -hálózat olyan készülékek csoportja, melyek különböz érzékel k (pl. h mérséklet, fényer , folyadékszint, stb.) jeleit figyelik, az érzékelt jelek alapján beavatkozókat (pl. szelepek, lámpatestek, ipari robotok stb.) vezérelnek, irányítják a készülékek közötti kommunikációt, és hozzáférést biztosítanak a hálózaton áramló adatokhoz. Mindezt egymással való, megbízható kommunikáció során. A más-más feladatot ellátó, egymástól független vezérlési vagy irányítási rendszereknek számos olyan tulajdonságai vannak, amelyek az ellátandó feladattól függetlenül közösek mindannyiukban. Ez lehet vé teszi olyan integrált vezérl hálózatok kialakítását, amelyekben a különböz feladatok együttesen jelennek meg, lehet vé téve így a feladatok közötti kapcsolat egyszer megteremtését is. Az integrált vezérl rendszerek több el nyös tulajdonsággal rendelkeznek a hagyományos vezérlési rendszerekkel szemben. Ilyen az egyszer b víthet ség és módosíthatóság. Mindezt a hálózat készülékei által használt közös buszvezeték teszi lehet vé, amelyen keresztül a résztvev egységek egymással kapcsolatot tartanak. Ezeknek az ún. terepi buszrendszereknek a készülékei pontosan definiált protokollokkal kommunikálnak egymással, mely protokollok a készülékek közötti kommunikáció szabályait határozzák meg. A hagyományos rendszereknél az egyes feladatok elkülönülten jelennek meg, melyek között a kapcsolatot erre a célra kifejlesztett átjárókkal lehet megvalósítani. Az ilyen – a különböz rendszerek eltér protokolljai és akár eltér átviteli közegei közötti kapcsolatot megteremt – átjárók telepítése és fenntartása bonyolult, és a felhasználót egy zárt, nehezen b víthet és nehezen átlátható struktúra alkalmazására kényszeríti. A hagyományos rendszereknél gyakori, hogy az adatok gy jtését, a vezérlési és szabályozási funkciókat egyetlen központi egység látja el, az érzékel k és a beavatkozók passzív eszközként viselkednek, gyakran egyenként külön jelvezetékkel egy központi egység felé. Erre mutat példát az 1. ábra, ahol két ilyen rendszer kapcsolatát láthatjuk átjáró segítségével megvalósítva. Ezzel szemben egy osztott intelligenciájú rendszerben minden egyes elem önálló intelligenciával rendelkezik, nincs szükség központi adatfeldolgozó egységre, vagyis a rendszer decentralizált. Ez egyben a vezetékezés mennyiségének csökkenésével is jár.

BME Villamos Energetika Tanszék

1


Átjáró

Központ

Érzékel k/ Beavatkozók

1.ábra: Hagyományos, centralizált rendszer

1.1 Nyílt rendszerek Önmagában a decentralizált, osztott intelligenciájú vezérlési rendszer sem jelent teljes mérték flexibilitást, ha a rendszer egyetlen gyártóhoz kapcsolódik. Ebben az esetben az adott gyártó kifejleszti a saját rendszerét, az abban alkalmazható készülékekkel, ami a kés bbiekben korlátozhatja a felhasználó mozgásterét a további fejlesztésekben. Ez egyrészt abból adódik, hogy a meglév rendszerével való kompatibilitás miatt kénytelen köt dni a már korábban kiválasztott gyártóhoz, még akkor is, ha egy másik gyártó kedvez bb tulajdonságokkal bíró rendszert ajánl. Másrészt nem biztos, hogy egyetlen gyártó képes kielégíteni a felhasználó minden igényét, a forgalmazott készülékek köre nem biztos, hogy az összes funkcionális területet lefedi. Ilyen esetben a több, különböz feladatot ellátó rendszer összekapcsolása csak bonyolult módon, az el z ekben már említett átjárók segítségével valósítható meg, ami bizonyos mérték visszalépést jelent a hagyományos rendszerek irányába. Az eltér rendszerek inkompatibilis kommunikációs protokolljai között a kapcsolatot különböz relék, egyedi átjárók valósíthatják meg. Az ilyen jelleg interfészek azonban sok esetben csak korlátozott mérték információátadást tesznek lehet vé az egyes rendszerek között. Elképzelhet ugyan ilyen módon – egyedi átjárók és szoftverek alkalmazásával – intelligens épületek és ipari alkalmazások kialakítása, de ezek költsége várhatóan nem a legkedvez bb, és egyben a közös rendszer megbízhatósága is minden bizonnyal csökken. Mindemellett a felhasználó örökre azokra lesz utalva, akik a rendszerét telepítették, és az egyedi összekapcsolásokat megvalósító átjárókat, a kapcsolódó szoftvereket kifejlesztették. A nyílt rendszerek az ilyen problémákra nyújtanak megoldást. Esetükben az alapvet – a készülékek közötti – hálózati kommunikáció szabványosított, mely szabványosítás meghatározza az alkalmazott protokollt, az adatátvitel formátumát, illetve a különböz információtípusok hálózaton belüli megkülönböztetésének módját. A gyártóknak mindössze annyit kell vállalniuk, hogy olyan készülékeket gyártanak, melyek megfelelnek a kialakított szabványoknak, ezzel lehet vé téve a különböz gyártók készülékei közötti közvetlen kommunikációt. A hálózaton található készülékek az így szabványosított formátumú információk segítségével közvetlenül szólíthatják meg egymást, anélkül, hogy egy kitüntetett központi egység beavatkozására lenne szükség, amely az egyik oldalról fogadott információt továbbadja egy másik oldalra, illetve a rendszer üzemeltetéséhez szükséges algoritmusokat tartalmazza. Ezek az algoritmusok – az ellátandó feladatok szerint – az önálló készülékekben kerülnek szétosztásra. Ez egyben a hálózati forgalom csökkenéséhez is vezethet, ugyanis nem BME Villamos Energetika Tanszék

2


feltétlenül kell minden egyes érzékel jelzését továbbítani egy központi egységnek, sok esetben a jelzés kiértékelése helyi szinten történhet. Mindez annyit jelent, hogy bármely, a hálózaton lév készülék képes információt továbbítani közvetlenül bármelyik másik készüléknek. Az információt a küld adatcsomagok formájában teszi a hálózatra, amely adatcsomagokat egy vagy több vev fogadja. A 2. ábrán a nyílt rendszerekre láthatunk egy példát, ahol a teljes rendszeren belül egységes kommunikációs protokoll van érvényben, az egyes hálózatrészek, buszszegmensek közötti kapcsolatot routerek valósítják meg. Ezek a szegmensek akár fizikailag különböz adatátviteli csatornákat is használhatnak, de kommunikációs protokolljuk megegyezik. A 3. ábra két különböz buszrendszer kapcsolatát mutatja, ahol a kapcsolatot átjáró biztosítja.

Megjelenítés

Megjelenítés

Busz

Átjáró

Router

Router

Busz A

Busz B

Busz

Érzékel k / beavatkozók

2. ábra: Nyitott vezérlési rendszer

Érzékel k / beavatkozók

3. ábra: Hierarchikus rendszer

1.2 Adatátviteli hálózatoktól a vezérlési feladatot ellátó hálózatokig Számítástechnikai hálózatok már évtizedek óta léteznek a világon. Ezek a hálózatok a nagy számítási kapacitással rendelkez számítógépek közötti kapcsolatot teremtik meg, ahol is az egyes gépek feladata bonyolult számítási m veletek végrehajtása. A kiépített hálózat célja pedig a gépek közötti nagy mennyiség adat átvitelének lehet vé tétele kés bbi feldolgozás céljára. A hálózatokon a kommunikáció különféle protokollok segítségével valósul meg. A m szaki fejl dés, az alkalmazott mikroprocesszorok, mikrokontrollerek, elektronikai eszközök egyre olcsóbbá válása lehet vé tette ezen eszközök nagy mennyiségben való alkalmazását az egyszer vezérlési feladatot ellátó eszközökben. Azonban a vezérlési feladatok számára kiépített hálózatok a számítógép-hálózatoktól némileg eltér követelményeket támasztanak a hálózatban található készülékek közötti kommunikáció területén. Így az addig használt protokollok nem optimálisak ezen feladatok ellátására. Ezek a követelmények: • gyakori és megbízható kommunikáció az eszközök között, • az információt hordozó üzenetek rövidsége, • egyenrangú eszközök. 1.3 A vezérl hálózatok elemei A vezérlési hálózatok egymással kommunikálni képes, intelligens készülékekb l állnak. A kommunikáció egy kommunikációs csatornán keresztül történik egy minden készülék által ismert protokoll segítségével. Minden egyes készülék saját, a protokollnak megfelel kommunikációt végrehajtó mikroprocesszorral, és a kommunikációs csatorna felé a villamos kapcsolatot megvalósító adó-vev egységgel rendelkezik. BME Villamos Energetika Tanszék

3


A készülékek – a feladatuknak megfelel – információkat továbbítanak egymásnak. A feladatok nem szinkronizáltak, ami maga után vonja, hogy egyszerre akár több eszköz is megpróbálhat üzenetet küldeni a kommunikációs csatornán keresztül. Ez szükségessé teszi az üzenetek továbbításának pontos szabályozását, amit a protokoll valósít meg. A protokoll definiálja az üzenetek formátumát, illetve az üzenetek adása és vétele során az eszközökre háruló feladatokat. A készülékek közötti összeköttetést megvalósító kommunikációs csatorna különböz fizikai tulajdonságokkal rendelkezhet. A csatorna típusa határozza meg az üzenettovábbítás sebességét, az egyes készülékek közötti távolságokat, csakúgy, mint magát a hálózati topológiát. Így lehetséges egyszer csavart érpáras, koaxiális kábelen történ , üvegszálas, az energiaelosztó hálózatot igénybe vev , rádiós vagy infravörös átvitelt megvalósító összeköttetés. 2. A LonWorks rendszer A LonWorks rendszer az amerikai ECHELON Corporation fejlesztése. Az ECHELON maga csak a buszrendszert fejlesztette ki, illetve a kommunikációt megvalósító ún. neuron chipet biztosítja a készülékgyártók számára. A LonWorks rendszeren belül a kommunikáció a LonTalk protokoll segítségével történik. A LonTalk protokoll az ISO/OSI referenciamodelljének megfelel en rétegzett felépítés , csomag alapú, egyenrangú kommunikációt megvalósító protokoll, kifejezetten a vezérl rendszerekre kifejlesztve. A neuron chip megvalósítja a kommunikációt az egységes protokollon keresztül, mely az ISO/OSI modell 6 szintjét fedi le. A gyártóknak mindössze csak a legfels , alkalmazási réteggel kell foglalkozniuk, vagyis a továbbítani kívánt információt a protokoll számára értelmezhet adatokká alakításával. Maga a buszrendszer önmagában még nem nyílt, mivel az egyes gyártók a saját eszközeik által átadott információkat egyedi módon is kódolhatják, viszont nem kell foglalkozniuk az egyes készülékek közötti adatátviteli módok fejlesztésével, azt megvalósítja a LonWorks rendszer. A LonWorks ilyen fajta felhasználását találhatjuk némely vagyonvédelmi alkalmazásban, mint pl. a német Securiton által fejlesztett SecuriPro t z- és vagyonvédelmi rendszerben. Az ECHELON-on belül azonban született egy kezdeményezés a LonWorks nyílt rendszerként való alkalmazására, amelyet a LonMark Association keretében valósítanak meg. A LonMark-on belül a LonWorks néhány felhasználója vállalta egységes, egymással kommunikálni képes eszközök fejlesztését. Ehhez pontosan definiálták a hálózaton belül használható üzenetek tartalmát és formáját, vagyis, hogy egy adott üzenet a résztvev eszközök mindegyike számára ugyanazt jelentse. Ezen kívül teljesen nyílttá, bárki által elérhet vé tették a protokoll leírását, mely lehet vé teszi, hogy ne csak az ECHELON által gyártott neuron chipet használó, hanem más processzort tartalmazó eszközök is alkalmasak legyenek LonWorks hálózaton belüli használatra.


4


Fa topológia, sodrott érpár LonPoint modul

Router

Modem

Interfész

PC megjelenítés

Interfész

PC Installáció

LonPoint modul

Power Line

Készülék

Modem

PC Távoli megfigyelés

Router Készülék

Fa topológia, sodrott érpár

Készülék

Interfész

Router

PC Távoli megfigyelés

1,25 Mbit/s, sodrott érpár

Készülék

Interfész

Internet szerver

Internet

PC laptop diagnosztika Internet szerver Fa topológia, sodrott érpár

Eszköz

Eszköz

4. ábra: Példa a LonWorks rendszer kialakítására

Kommunikációs csatorna típusok Maga a LonWorks protokoll médiafüggetlen, vagyis a kommunikációs csatorna bármilyen fajta átviteli hálózat lehet. Az összes fajta csatorna más-más karakterisztikával rendelkezik a rá csatlakoztatható készülékek száma, az átviteli sebesség és a megvalósítható fizikai távolságok tekintetében. Az 1. táblázatban áttekinthetjük a használt csatorna típusokat, melyek közül a TP/FT-10 jelzés , csavart érpáras, szabadon alakítható topológiának van a legjelent sebb szerepe. Ez a csatornatípus lehet vé teszi a készülékek egyszer csavart érpáron keresztüli összekötését bármilyen konfigurációban, el írás nélkül a beköt vezetékek hosszára, az elágaztatásokra; mindössze a hálózati szegmensek összes vezetékének hosszára ad korlátozást. A 4. ábra egy különböz átviteli csatornákkal kialakított rendszert mutat. 1. táblázat: A LonWorks rendszerben leggyakrabban használt csatorna típusok

Csatorna típusa

Adathordozó közeg

Átviteli sebesség

Eszközök maximális száma

TP/FT-10

Csavart érpár, szabadon alakítható topológia

78 kbit/s

64-128

1,25 Mbit/s

64

125m

5,4 kbit/s

Környezetfügg

Környezet függ

IP hálózat által meghatározott



TP/XF-1250 PL-20 IP-10

Csavart érpár, busz topológia Energiaelosztó hálózat LonWorks IP hálózaton


Maximális távolság 500 m (szabadon alakítható topológia); 2200 m (busz topológia)

5


Csatorna-hozzáférés A LonWorks rendszer egy egyedi csatorna-hozzáférési algoritmust, a predictive ppersistent CSMA (Carrier Sense Multiple Access) protokollt használja. Az Ethernet hálózatokhoz hasonlóan, a LonWorks eszközök is véletlenszer en férhetnek hozzá az átviteli csatornához, ami ütközéshez vezethet. Ennek megoldására az ütközést észlel készülékek az ütközés után várnak egy bizonyos ideig adatcsomagjaik újbóli elküldésével. Ha ez a várakozási id mindannyiuk számára ugyanannyi lenne, az eredmény az ütközés megismétl déséhez vezetne. A várakozási id k hosszának véletlenszer vé tételével az ütközések száma csökkenthet . A LonWorks rendszeren belül legalább 16 késleltetési szintet alkalmaznak, ami 16 különböz hosszúságú késleltetési id nek felel meg. Az egyedi tulajdonság annyiban nyilvánul meg, hogy a készülékek, a hálózat várható terhelését l függ en változtatják a lehetséges késleltetési szintek számát. Erre utal a protokoll elnevezésében a predictive p-persistent kifejezés. Ez annyit jelent, hogy a kiindulási 16 különböz késleltetési id kib vül maximum 1008-ra, tehát a készülékek, bizonyos esetekben 1008 különböz hosszúságú késleltetési id t használhatnak ütközés esetén a buszhozzáférésre. Az éppen használt késleltetési id k számát az eszközök a busz terheltségét l függ becslés alapján határozzák meg. Ez lehet vé teszi, hogy a rendszer kis terheltségének idején csökkenjen a késleltetések ideje, míg nagyobb terhelések idején csökkenjen az ütközések száma. Címzés Az üzenetcsomagok küldése bármely egyedi eszköz részére, eszközök csoportjának a részére, vagy az összes eszköz részére történhet. A LonWorks rendszeren belül a következ címzési típusokat különböztetjük meg: • Neuron ID. Mindeden LonWorks készülék tartalmaz egy egyedi, 48 bit hosszúságú azonosítót. Ezt az azonosítót, a Neuron ID-t, minden eszköz a gyártás során kapja, értéke nem változtatható meg. • Készülék cím. Egy rendszer telepítése során minden egyes készülékhez hozzárendelünk egy egyedi készülék címet, mely sokkal átláthatóbb üzenettovábbítást tesz a kés bbiek során lehet vé. Ez a cím három részb l tev dik össze: domain ID, subnet ID, node ID. Egy domain-ben 32385 készülék helyezhet el. A domain-t 255 subnet-re oszthatjuk, melyek mindegyike egyenként 127 készüléket, vagyis node-ot tartalmazhat. • Csoport cím. Egy csoportba a domain-en belül a készülékeket logikai kapcsolat alapján sorolhatjuk, függetlenül azok fizikai elhelyezkedését l. Egy domain-en belül maximum 256 csoportot lehet kialakítani. • Broadcast. Ezzel a címzéssel egy subnet, vagy a domain összes készülékét lehet egyszerre megszólítani. Korlátok • • •

Eszközök száma egy subnet-en belül: Domain-en belüli subnet: Összes eszköz a domain-en belül:


127 255 32385

6


3. Profibus A PROFIBUS egy európai fejlesztés nyílt buszrendszer, amelyben bármely gyártó által készített PROFIBUS készülékek képesek egymással kommunikálni. Egyaránt használható nagysebesség folyamatautomatizálásra, illetve összetett szabályozási feladatok megvalósítására. A rendszernek három különböz típusú, de egymással kompatibilis területe van: 1. Az els a PROFIBUS-DP, melyet olyan automatizált vezérlési feladatokra fejlesztettek ki, ahol nagy számú, térben elosztott I/O eszközt használnak fel. Itt a központi vezérl egységek nagy sebesség soros vonalon kommunikálnak az elosztott érzékel és beavatkozó eszközökkel (I/O egységek, szelepek, stb.). 2. A második, a PROFIBUS-PA, kifejezetten ipari folyamatok felügyeletére és szabályozására készült. Lehet vé teszi egy adott folyamat érzékel inek és beavatkozóinak egyetlen buszra való felf zését, mely egyszerre valósítja meg az eszközök kommunikációját és tápellátását. Ezt a rendszert a nagy megbízhatóság, széls séges körülmények közötti m köd képesség jellemzi. 3. A harmadik, a PROFIBUS-FMS, a rendszeren belüli általános kommunikációs feladatot látja el, lehet vé téve az elosztott alkalmazói folyamatok közös folyamatba egyesítését kommunikációs kapcsolatokon keresztül. Valójában az els két terület, DP és a PA az, ami fizikailag is elkülönül. Ez két különböz , az adott feladatra kialakított átviteli csatornát és csatornán való jelátvitelt jelent. Egy rendszeren belül, ahol az általánosabb DP és az ipari automatizálásra kifejlesztett PA változatot együttesen használják, a PA egy külön szegmenst jelent, melynek összekapcsolását a rendszer többi részével egy szegmenscsatoló biztosítja. Az FMS és a PA ugyanazon az átviteli csatornán párhuzamosan m ködik. Ez két különböz protokollt jelent, melyek ugyanazt az átviteli technológiát és buszhozzáférési módszert használják. Vannak olyan eszközök, melyek egyidej leg mindkét protokollt igénybe veszik a kívánt kommunikáció típusától függ en. A 3. ábra a PROFIBUS rendszeren belüli általános vezérlési és a nagy megbízhatóságot követel folyamatirányítási feladatok elkülönülését szemlélteti.

Internet PROFIBUS TCP/IP-n

PROFIBUS DP

PROFIBUS PA (Folyamatirányítás)

PLC RS-485

IEC 1158-2

5. ábra: A PROFIBUS rendszer felépítése


7


Átviteli technológia Az el bbiekben bemutatott rendszerterületek egyben meghatározzák a PROFIBUS-on belüli adatátvitel fajtáját és az átviteli közeget, vagyis a kommunikációs csatorna típusát is. A DP és FMS területeken az adattovábbítás legtöbb esetben RS-485 jelzés átviteli technológiával történik. Ez egy lineáris busztopológiát alkalmazó, árnyékolt csavart érpáron történ kommunikációt jelent. Egy buszszegmensre alap esetben 32 készülék csatlakoztatható, mely szám repeaterek alkalmazásával 126-ra b víthet . Az átvitel sebessége a szegmensek hosszától függ (2. táblázat), a rendszer telepítésekor a táblázat szerint egy kiválasztott értéket meg kell adni a készülékeknek. 2. táblázat: Szegmensek vezetékhosszai az adatátviteli sebesség függvényében a Profibus rendszerben, RS-485 átvitel esetén

Sebesség [kbit/sec] Távolság/ szegmens [m]

9,6

19,2

93,8

187,5

500

1500

12000

1200

1200

1200

1000

400

200

100

PA alkalmazás esetén az IEC 1158-2 szabvány szerinti átviteli technológiát használja a PROFIBUS rendszer. Ez egy szinkron, 31,36 kbit/s sebesség , csavart érpáras adatátvitelt jelent. A szegmensre ebben az esetben is 32 készülék helyezhet , ami repeaterek segítségével 126-ra b víthet . Az egységek a buszvezetéken keresztül kapják az energiát, amelyet különálló tápegység biztosít. A tápegység típusától és az alkalmazott buszvezeték keresztmetszetét l függ en a szegmensek maximális hossza 900 és 1900 méter között változhat. Olyan esetekben, amikor nagyobb átviteli sebességre, nagyobb távolságok áthidalására, vagy jobb elektromágneses zavart résre van szükség, üvegszálas átvitel is alkalmazható a PROFIBUS rendszerben. Ilyenkor a szegmenshossz a kilométeres távolságot is elérheti. Buszhozzáférés A PROFIBUS rendszer mindhárom típusa ugyanazt a master-slave alapú buszhozzáférési módszert használja. A buszon két fajta egység fordulhat el : a magasabb rangú aktív master-ek, és az alacsonyabb rangú passzív slave-ek, mely utóbbiak kommunikációját egy master egység kezeli. A master egységek irányítják a buszon a kommunikációt. Ezek azok az egységek, melyek, ha a buszhozzáférési jog (vezérjel - token) hozzájuk kerül, kérelem nélkül kezdeményezhetnek adattovábbítást. A slavek különböz I/O egységek, szelepvezérl k, stb. lehetnek, amelyeknek nincs buszhozzáférési joguk, k adatot csak a master utasítására továbbíthatnak, illetve kérhetnek. Ha a buszon több master egység található, akkor közöttük egy logikai gy r alakul ki (6. ábra), amelyben minden master egy el re meghatározott körbefordulási id n belül meghatározott id tartamra megkapja a tokent. Ilyenkor a master kommunikációt kezdeményezhet a többi masterrel és a hozzárendelt slave egységekkel. A token továbbadása a master-címek növekv sorrendjében történik, vagyis egy adott címmel rendelkez eszköz a sorban utána következ , magasabb címmel rendelkez nek adja tovább a vezérjelet.


8


Logikai vezérl gy r Master (aktív) egységek

PLC

PLC

PROFIBUS

Slave (passzív) egységek

6. ábra: Logikai vezérl gy r a PROFIBUS rendszerben

Az eszközök elérése A PROFIBUS-FMS rendszerben az eszközökhöz – az alkalmazói folyamatok által elérhet – virtuális eszközök vannak rendelve, melyek más készülékek, a vezérlési folyamatok részére elérhet ek, olvashatóak, vagy írhatóak. A virtuális eszközön keresztül a valódi eszköznek csak bizonyos változói láthatóak. Az FMS eszköz összes kommunikációs objektuma egy objektumkönyvtárban van eltárolva. Ezek a kommunikációs objektumok saját indexszel és névvel rendelkeznek, melyek alapján címezhet ek. Az objektumkönyvtár a kommunikációs objektumok leírását, struktúráját, adattípusát, bels eszközcímekkel való kapcsolatát és a buszon való megnevezésüket tartalmazza. A statikus kommunikációs objektumokat az eszköz gyártója határozhatja meg el re, vagy a buszrendszer konfigurálásakor definiálhatóak. Az FMS öt statikus kommunikációs objektum típust ismer: 1. Egyszer változó 2. Tömb - Azonos típusú egyszer változók sorozata 3. Rekord - Különböz típusú egyszer változók sorozata 4. Tartomány (domain) 5. Esemény (event) A dinamikus kommunikációs objektumok el re megadhatók, vagy az FMS szolgáltatások felhasználásával definiálhatók, törölhet k, megváltoztathatók. Az FMS két dinamikus kommunikációs objektum típust ismer: 1. Program hívás, 2. Változó lista - Egyszer változók, tömbök vagy rekordok sorozata Az FMS a kommunikációs objektumok címzésére a logikai címzést támogatja. A hozzáférés egy rövid címen (index) keresztül történik, ami egy el jel nélküli 16 bites szám. Minden objektumnak egyedi indexe van. Lehet ség van az objektumok nevével vagy fizikai címükkel való címzésére.


9


4. CAN A CAN (Controller Area Network) vezérlési rendszert els sorban a járm ipar elvárásainak fejlesztették ki. Manapság már sok járm tartalmaz, a felhasználó biztonságát és kényelmét növel , intelligens vezérl elektronikát, mely érzékeli és feldolgozza a járm üzemvitele közben adódó információkat. Ehhez egyre több érzékel re és beavatkozóra van szükség, amelyek összehangolt m ködését valósítja meg a CAN rendszer. A CAN által nyújtott el nyöket az ipari felhasználók is felfedezték, ezzel megkezd dött a rendszer ipari automatizálási és vezérlési folyamatokban való használata. Így felhasználják különféle gépgyártó-soroknál, textilgyártásban, liftek vezérlésére is. A CAN protokoll az ISO/OSI modell fizikai és adatkapcsolati rétegét valósítja meg, vagyis definiálja a kommunikációs csatornán az adatok átvitelének módját, a kódolásukat, illetve a hálózatra kapcsolódó eszközök buszhozzáférését. Ez, a LonWorks-hoz hasonlóan, önmagában még nem tekinthet nyílt rendszernek, ugyanis nem meghatározott a buszon továbbított adatok értelmezésének eljárása. Ez utóbbi követelményt a CAN-ra épül két nyílt buszrendszer, a CANopen illetve a DeviceNet teszik elérhet vé az ISO/OSI modell hetedik, alkalmazási rétegének rendszeren belüli meghatározásával. Ez egyenrangú készülékek közötti kommunikációt tesz lehet vé, ahol az eszközök – melyek akár különböz gyártóktól is származhatnak – egymás közötti információátadása pontosan definiálva van. Adatátvitel A CAN rendszer soros buszrendszer, átviteli közegként egy érpárt használ, mely lehet árnyékolt, vagy árnyékolatlan csavart érpár. Egy buszvonal hossza függ az átviteli sebességt l, a maximális hossz 1 km (50 kbit/s átviteli sebesség mellett). Egy buszvonalon 64 buszrésztvev helyezhet el. A vonal hossza, illetve a résztvev k száma növelhet bridge-ek, vagy repeaterek alkalmazásával. A maximális átviteli sebesség 1 Mbit/s (ilyenkor a maximális megengedett vezetékhossz 40 m). A CAN rendszer alapesetben nem használ címeket, hanem minden üzenet tartalmához egy egyedi azonosítót rendel, mely egyben az üzenet prioritását is meghatározza. Ennek a buszhozzáféréskor van jelent sége: Több résztvev adása esetén a magasabb prioritású üzenet marad a buszon érvényben. A résztvev k mindegyike fogadja a buszra került összes üzenetet, majd annak tartalma alapján dönti el, hogy számára jelent e feldolgozandó információt vagy sem. Ha az üzenet neki szól, elfogadja, ha nem, elveti. Mivel a protokoll nem használ egyedi címeket, könnyen megvalósítható a több résztvev nek szóló broadcast, illetve multicast üzenetek továbbítása, ahol a broadcast üzenet az összes buszon található résztvev nek szól, míg multicast esetén a résztvev k egy csoportjának. A CANopen és DeviceNet rendszerek ellenben megvalósítják a készülékek megkülönböztetését az egyedi üzenetazonosítók segítségével. A 11, vagy 29 bites azonosító egy kijelölt részét a készülékek megjelölésére használják. A buszhozzáférési konfliktusok az üzenetazonosítókon alapuló bitenkénti döntés módszerével oldhatók fel. A buszon a „0” a domináns az „1”-el szemben. A résztvev k adás közben is folyamatosan, bitenként figyelik a buszt, és ha a leadott üzenetükt l eltér bitet olvasnak vissza – „1”-el szemben „0”-át – befejezik az üzenet továbbítását. Ilyenkor egy magasabb prioritású adat van a buszon, mely felülírja az alacsonyabbat. A sikertelen üzenet továbbítására akkor kerül sor újból, amikor a busz felszabadul. Ez egy ún. nem destruktív üzenettovábbítási mód, mivel nem fordulhat el olyan eset, hogy egyszerre az összes adni kívánó résztvev megszünteti az adást, hanem a legmagasabb prioritású üzenet megszakítás nélkül kerül továbbításra.


10


5. INTERBUS Az INTERBUS els sorban ipari folyamatirányításra kifejlesztett master/slave alapú vezérl rendszer, amely különféle érzékel k és beavatkozók kapcsolatát teszi lehet vé egy buszvezetéken keresztül. Az eltér gyártók eszközeinek kompatibilitását a pontosan meghatározott INTERBUS szabványok garantálják. Az adatátvitel történhet hagyományos csavart érpárral, üvegszálon, rádiós, de akár infravörös összeköttetésen keresztül is, illetve biztosított a rendszer TCP/IP protokollhoz való kapcsolata, ami az Interneten történ információátvitelt teszi lehet vé. Topológia Az INTERBUS gy r elrendezés topológiát használ, ami azt jelenti, hogy minden egyes eszköz egy zárt átviteli vonalra van felf zve, amely egy központi, az adatforgalmat irányító master egységb l indul, és oda is érkezik vissza. Ez a kialakítás a rendszer telepítésekor nem látszik, ugyanis az oda- és vissza-irányú vezetékek egyetlen buszkábelben vannak elhelyezve, így a kialakított rendszer struktúrája fa topológiára hasonlít. A gy r topológia lehet vé teszi a hatékony hibakeresést, illetve hiba esetén, a vonalon, a meghibásodás helye el tt lev készülékek további üzemben maradását. Ez utóbbit – a minden készülékben megtalálható – vonalcsatoló egység teszi lehet vé, mely ilyenkor automatikusan leválasztja a meghibásodott hálózatrészt vagy készüléket. Leágazásokkal a hálózatban 16 szintet lehet kialakítani, összesen 4096 I/O pont telepítésével. A buszvezetéken fogadott jelet a résztvev k mindegyike feler sítve küldi tovább, ami nagyobb méret hálózat kiépítését teszi lehet vé. Csavart érpáras átvitel esetén két résztvev között maximálisan 200 méter távolság engedhet meg, a teljes vonalhossz maximum 13 km. Az átviteli sebesség 500 kbit/s (7. ábra). A topológián belül több szintet, illetve egységet különböztetünk meg. A legels a master egység, vagy vezérl panel, mely az adatforgalmat irányítja a buszon, output adatokat küld a kívánt egységeknek, input adatokat fogad, és figyeli az adatátvitelt. Ez az az egység, amely egyben az információátadást is biztosítja a magasabb szinten elhelyezked busznak, vagy TCP/IP hálózatnak. Az INTERBUS masterb l indul ki a f vonal, vagy remote bus, melyre speciális I/O eszközök, vagy buszterminálok (Bus Terminal) kapcsolhatóak. A f vonalon található készülékek általában saját, különálló energiaellátással rendelkeznek, de bizonyos esetekben az energiaellátást a f vonal vezetékének igénybevételével is meg lehet oldani. A buszterminálokkal a f vonal leágaztatása, lokális buszszegmensek kialakítása lehetséges. A repeaterként viselked buszterminál hozza létre a kapcsolatot a f vonal és a lokális vonalon található készülékek között, illetve lehet vé teszi egy buszszegmens ki- és bekapcsolását. A f vonal és a szegmens között galvanikus elválasztást biztosít, a jeleket feler sítve továbbítja egyik oldalról a másikra. A lokális vonalon lév I/O készülékek kommunikációjához szükséges energia ellátását is megvalósítja, míg az I/O eszközök kapcsolásához szükséges feszültséget minden eszköznél különállóan kell megoldani. Az eddig felsorolt topológiai egységek els sorban a buszvezeték szétosztására alkalmasak egy épületen, vagy gyáregységen belül, követve a topológiával az épület felépítését. Azonban egy adott folyamatirányítási feladatra, ahol egy gép, vagy gépsor elosztott érzékel it kell bekötni a teljes irányítási rendszerbe, az INTERBUS egy különálló topológiai egységet biztosít: a hurkot (loop). Egy hurkon belül az irányítási feladat érzékel it lehet egy kéteres, árnyékolatlan vezetékre felf zni. Ez a vezeték egyszerre biztosítja az I/O egységek számára a kommunikációt és az energiaellátást is. A hurok, a f vonallal és a lokális vonalakkal szemben, már valódi gy r struktúrájú, vagyis a hurokcsatolóból kiinduló vezeték nem feltétlenül kell ugyanazon a nyomvonalon visszatérjen, ahol elindult.


11


Master

BT - buszterminál I/O - bemeneti/kimeneti egység M - master (irányító) egység

BT I/O

F vonal

BT

BT I/O I/O

INTERBUS Master

M

I/O

I/O

I/O

BT BT

I/O

I/O

I/O

I/O BT

I/O I/O

BT

I/O I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

BT

Hurok

I/O

Slave-ek

7. ábra: Az INTERBUS topológiája. a, gy r kialakítása; b, hálózati szintek

Adatátvitel Az INTERBUS rendszerben a készülékek fizikai címeit a topológiában elfoglalt helyük határozza meg. A cím hozzárendelése a gy r n elfoglalt hely szerint automatikusan történik. Az egységek közötti információátvitel egy speciális, ún. keretösszegzési (summation frame; 8. ábra) eljárással valósul meg. Ezen eljárás során az eszközök nem küldenek saját táviratot külön-külön minden egyes üzenet esetén. Adataikat a master egység által, a ciklusid ben kiadott keret egy el re definiált helyére írják be, illetve onnan olvassák ki. A keretet a készülékek a buszon a felf zés sorrendjében adják tovább egymásnak. Ez a módszer lehet vé teszi az egy id ben történ információadást és vételt, valamint nincs szükség külön távirat küldésére egy résztvev kimeneti adatainak továbbításához, illetve bemeneti adatainak vételéhez. Az eszközök ciklikus lekérdezését a master egység biztosítja, így nem fordulhat el , hogy egy-egy résztvev nem tud hozzáférni a buszhoz, és emiatt nem tudja adatait továbbítani. Mivel a master adja ki a táviratot, melyhez az összes I/O modul hozzáteszi saját információit, egyetlen, fejlécet, vezérl és ellen rz információkat tartalmazó keretre van szükség, amelyet nem kell minden eszköznek újra és újra létrehozni. Az információtovábbításhoz szükséges id ezzel is csökken. Master

INTERBUS keret

Fejléc, stb.

Adatok

1. résztvev

2. résztvev

3. résztvev

4. résztvev

8. ábra: Az INTERBUS summation frame eljárása


12


6. Instabus EIB (KNX) Az instabus EIB els sorban épületvillamosításra kifejlesztett nyílt buszrendszer. Fejlesztése az 1980-as években kezd dött vezet német készülékgyártók összefogásával. Decentralizált, vagyis nincs kitüntetett készülék a hálózaton, minden résztvev egyenrangú, saját azonosítóval, fizikai címmel rendelkezik. Az adatátvitel csavart érpáron keresztül történik 9600 bit/s sebességgel. Topológia A rendszer több hierarchikus szintre osztható (9. ábra). A legkisebb egység a vonal, amelyen 64 db résztvev helyezhet el, de ezek száma vonaler sít k segítségével 255-re b víthet . A vonal topológiailag lehet buszrendszer (felf zött), csillag alakú vagy fastruktúrájú. A vezeték tetsz leges helyen elágaztatható, a lényeg az, hogy minden résztvev villamos összeköttetésben legyen egymással és a tápegységgel. A készülékek energiaellátása a buszvezetéken keresztül történik, minden egyes vonalon önálló tápegységgel. TC

TC

TC

VC

VC

VC

VC

R1

R1

R1

R1

R2

R2

R2

R2

R3

R3

R3

R3

256

256

256

256

VC TC Rx

– vonalcsatoló – tartománycsatoló – buszrésztvev

9. ábra: Az instabus EIB topológiája

A következ fokozat a hierarchiában a tartomány. A tartomány 15 db vonalat fog össze vonalcsatolókon, és a tartományi f vonalon keresztül egyetlen egységgé. Az EIB rendszer legmagasabb egysége a 15 tartományt összefogó gerincvonal, melyre az egyes tartományok tartománycsatolókkal kapcsolódnak. Ezzel egy buszrendszeren belül a megengedhet készülékek száma 57375, de ez tovább b víthet a tartományi f vonalakon, illetve a gerincvonalon elhelyezett készülékekkel. Címzés Az instabus EIB rendszer kétféle címformátumot használ: Az egyik a fizikai cím, amely a készülékek egyedi azonosítója, a másik a logikai vagy csoportcím, amely az ellátandó funkciók alapján kerül kiosztásra. A rendszer a fizikai címet csak az egyes résztvev k üzembe helyezése során, ill. szervízelési és diagnosztikai munkák esetén használja. Az üzemvitel során, normál esetben, a táviratban mindössze, mint forráscím van rögzítve.


13


A gyakorlati üzem során, azaz a táviratforgalomban, a logikai vagy más néven csoportcím használatos. Ez nem a busz topológiájához igazodik, hanem a rendszer üzemi funkcióihoz. Egy-egy csoportcímhez azokat a készülékeket kell hozzárendelni, melyek a funkciójuk szerint összetartoznak, azaz a m ködés során egymásnak üzeneteket küldenek. Az adó által küldött minden egyes távirat tartalmazza a tervezés folyamán megadott csoportcímet. Mindegyik résztvev érzékeli a buszon a táviratot, kiolvassa a benne megadott csoportcímet és megvizsgálja, vajon a távirat neki szól-e vagy sem. Egy buszrésztvev höz több csoportcím is rendelhet . Ha egy résztvev a buszon táviratot érzékel, azt mindig csak akkor veszi, ha magát a táviratban bejegyzett csoportcímmel megszólítva érzi (és az átvitel sikeres volt). Különben elejti a táviratot. Buszhozzáférés Az EIB rendszer eseményvezérelt, ami annyit jelent, hogy csak akkor ad egy résztvev táviratot, ha valamilyen esemény történt. Egyes készülékeknél beállítható a ciklikus adás is, vagyis az információ meghatározott id közönkénti rendszeres továbbítása. Az EIB rendszer véletlenszer ütközésmentes (CSMA/CA) eljárást használ a buszhozzáférés során. Minden résztvev folyamatosan lehallgatja a buszt, és figyeli, hogy egy másik résztvev elkezdett-e már adni. Ha a busz szabad, bármelyik résztvev elkezdhet adni. Ütközés esetén a magasabb prioritású adó késlekedés nélkül folytatja adását, míg az alacsonyabb prioritású megszakítja és egy kés bbi id pontban kísérli meg újra. Ezt a CAN rendszerhez hasonló, nem-destruktív üzenettovábbítási mód teszi lehet vé.


14


7. P-Net Az európai P-Net rendszert folyamautomatizálási feladatokra, illetve különböz ipari gyártósorok vezérlésére fejlesztették ki. A rendszerre épül alkalmazások találhatóak a textiliparban, a mez gazdaságban, er m vek irányítási folyamataiban, hajógépek vezérlésében és az épületautomatizálási területen is. A P-Net a kevés, néhány érzékel t és beavatkozót igényl alkalmazásoktól, a több ezer buszrésztvev t összefogó feladatokig sok területen alkalmazható. A P-Net az RS485 szabványú árnyékolt, sodrott érpáras közegen történ adatátvitelre épül. Ez a közeg ismétl k közbeiktatása nélkül maximum 1200 méter buszhosszat enged meg. Egy P-Net buszszegmensre maximum 125 buszrésztvev kapcsolható. A készülékek között átvitt adattípusok binárisak, illetve lebeg pontos értékek lehetnek. Ez utóbbiak a különböz érzékel k által mért (h mérséklet, nyomás, feszültség, áram, stb.) értékeket tartalmazzák, pontosan meghatározott formátumban, így minden egyes érték az összes résztvev számára ugyanazt jelenti. Így pl. egy h mérsékleti érték minden esetben celsius fokban kerül a buszra. A bináris adatok az eszközök (szelepek, kapcsolók, stb.) állapotát jelzik. A rendszer adatátviteli sebessége 76800 bit/s. Topológia Egy P-Net hálózatot ún. multiport masterek segítségével kisebb egységekre, cellákra (cell) lehet osztani. A cellákra való felosztás pl. egy gyáregység különálló folyamatinak a szétválasztását, topológián belüli elkülönítését követheti. Ez lehet vé teszi, hogy egy cellát, vagyis egy különálló folyamatot úgy kikapcsolhassunk, hogy közben a rendszer többi eleme fennakadás nélkül tovább m ködhessen. Egy cellán belüli szoftver- vagy hardverhiba nincs hatással más cellákra. Az egyes részek között általában nincs is szükség nagy mennyiség adatforgalomra, mindössze néhány állapot lekérdezésére, esetleg beavatkozók ki- és bekapcsolására. A cellás felosztást figyelhetjük meg a 10. ábrán.

MASTER

SLAVE

SLAVE

P-Net

Multi-port MASTER

Multi-port MASTER SLAVE

P-Net

SLAVE P-Net

MASTER

SLAVE

Multi-port MASTER MASTER

SLAVE P-Net

SLAVE

SLAVE

MASTER

10. ábra: A P-Net topológiája


15


Mindez nem azt jelenti, hogy egy résztvev t egy másik cellában található master nem szólíthatna meg, vagy ezt esetleg egyedi módon teheti. Minden egyes résztvev direkt módon címezhet . A topológia ilyen felosztása abból a szempontból is el nyös, hogy az egyes részeken belüli helyi adatforgalom mértéke nincs hatással a rendszer többi összetev jére. Ez a teljes rendszerre nézve az adott id alatt átvihet adatmennyiség növekedését jelenti. Buszhozzáférés A készülékek közötti kommunikáció irányított, master/slave alapú. A slave egységek a buszon az üzenetek – keretek (frame) – fogadását és küldését a folyamatirányítási, vagyis érzékelési és beavatkozási funkciójukkal párhuzamosan végzik. Ez annyit jelent, hogy egy feladat végrehajtását azonnal megkezdik, mihelyst az els , a feladatra vonatkozó adatbájtok megérkeznek, a keret további adatainak feldolgozása ezután a feladat végrehajtásával egy id ben zajlik. Egy master által kiadott keret maximum 65 adatbájtot tartalmazhat. Ha egy üzenet ennél hosszabb, akkor annak átvitele több részletben történik. A P-Net több masteres buszrendszer, egy buszszegmensen maximum 32 master egységet lehet elhelyezni. A masterek között, a Profibushoz hasonlóan, de attól némileg eltér módon, egy logikai vezérjel halad körbe. A vezérjel továbbadása egy következ masternek nem igényel külön üzenetet a buszon, egy bizonyos ciklusid leteltével automatikusan megtörténik egy, ún. virtuális vezérjel átadási folyamat során.

Adat a buszon Hozzáférés számláló

3.

4.

1.

2.

3.

4. 60

50 40 30 20

Szabad buszperiódus számláló

11. ábra: Virtuális vezérjel átadás a P-Net rendszerben

Minden master egység saját címmel (node address) rendelkezik, amely a master szegmensen belüli sorszámát adja meg. A masterek egy számlálóval figyelik a busz szabad állapotának hosszát, vagyis, hogy hány üzenettovábbítási periódus telt el úgy, hogy a buszon nem történt adattovábbítás. Ha a buszon üzenet jelenik meg, a számláló automatikusan nullázódik. Ezt a számlálót egy másik, ún. hozzáférés számláló (access counter) figyeli. A szabad buszperiódus számláló … 40, 50, 60 … értékeinél a hozzáférés számláló eggyel növeli saját értékét. Ez azt fogja megmutatni, hogy a szegmensen belül éppen hányadik master jogosult a buszhozzáférésre. A szegmensen lév masterek számának elérése után a számláló 1-re vált, vagyis a buszhozzáférésre ismét az 1-es számú master lesz jogosult. Ezt, a virtuális vezérjel átadási folyamatot, szemlélteti a 11. ábra.


16


8. LCN Az LCN (Local Control Network) egy német fejlesztés buszrendszer, kifejezetten épületautomatizálási funkciók megvalósítására. A többi buszrendszert l eltér en, egy speciális adatátviteli közeget használ a készülékek közötti táviratforgalomban, mégpedig egy egyszer er sáramú kábelt, melyet a nulla és a fázisvezet mellé lehet elhelyezni. Az adatátvitelt ez a plusz vezeték és a nulla vezet párosa valósítja meg. Ezzel a buszvezeték elhelyezése egyszer vé válik. Egy hagyományos villanyszereléssel készült, intelligenciát nem tartalmazó, épületen belüli villamos hálózat könnyen továbbfejleszthet elosztott intelligenciát alkalmazó épületfelügyeleti hálózattá. Az így kialakított buszon a résztvev k energiaellátása közvetlenül az energiaátviteli hálózatról történik, nincs szükség különálló tápegységre. Az egyes készülékek egyenként több be- illetve kimenttel, hozzájuk kapcsolódó funkcióval (pl. id zítés) rendelkeznek, így akár egyetlen eszközzel is megvalósítható egy helyi szabályozási vagy vezérlési feladat. Topológia Az LCN busz topológiája tetsz leges fa struktúrájú lehet. Két szintet különböztetünk meg a rendszeren belül (12. ábra): Az alsó szinten, található buszszegmensek mindegyikére maximum 250 eszköz csatlakoztatható. Az így kialakított szegmenshossz maximum 1 km lehet, 9600 bit/s átviteli sebességgel. Ez másodpercenként 100 távirat továbbítását teszi lehet vé a buszon. Egy rendszerben, szegmenscsatolók segítségével, 120 buszszegmens kapcsolható össze. A szegmenscsatolók a szegmensbuszon keresztül kommunikálnak egymással, ahol az adatátvitel sebessége jóval meghaladja az egyszer szegmensét: A szegmensbuszon másodpercenként 1000 távirat átvitele is lehetséges 300 és 2500 kbit/s adatátviteli sebesség mellett. Lehet ség van a rendszer egyes különálló részeinek optikai kábelen történ összekapcsolására, mellyel maximum 2 km távolság hidalható át.

LCN-szegmensbusz

Szegmenscsatolók

SK

SK

LCN-busz

Modul

Modul

Modul

LCN-busz

Modul

Modul

12. ábra: LCN busz topológiája.


17


Címzés Az LCN rendszer m ködése parancsorientált, ami annyit jelent, hogy a végrehajtandó funkciók az érzékel khöz, kapcsolókhoz vannak hozzárendelve. Minden egyes parancstávirat tartalmazza a vezérelni kívánt beavatkozó címét és a vezérléshez kapcsolódó egyéb funkciókat is, így pl. id zítést. Ezzel megvalósítható, hogy egy-egy beavatkozó máshogy viselkedjen a kapott távirattól függ en, vagyis más-más érzékel más-más feladat végrehajtására utasíthatja a kérdéses beavatkozó egységet. A parancsok leírásához egy távirat legalább 24 adatbitet tartalmaz. A buszra kiadott táviratokat az azt vev egységek minden esetben nyugtázzák. Pontosabban azt, hogy a táviratban kiadott utasítás végrehajtása megtörtént-e, vagy valamilyen oknál fogva ez nem volt megvalósítható. A nyugtázás egy külön távirattal történik, melyben a parancs visszautasításának az oka is megtalálható. A résztvev k megszólítása egyedileg, vagy csoportosan történhet. Egy csoportba korlátlan számú résztvev foglalható. 9. Összehasonlítás Mint láthattuk, a bemutatott buszrendszerek között m ködésükben és felépítésükben jelent s eltérések vannak. Ez abból is adódik, hogy els sorban milyen célra fejlesztették ki ket. Talán a LonWorks tekinthet a legsokoldalúbbnak, mivel itt mind az átviteli közeg fajtája, mind az átviteli sebesség területén tág lehet ségek állnak a felhasználó rendelkezésére. Segítségével mind a gyorsabb ipari folyamatautomatizálási feladatok, mind a kisebb kommunikációs sebességet igényl épületautomatizálás megvalósítható. Jelenleg több millió LonWorks készülék m ködik világszerte. Leginkább a tengerentúlon elterjedt, de Európában is egyre növekszik felhasználásának mértéke, els sorban speciális folyamatautomatizálásai alkalmazásokban. Az európai épületautomatizálás területén az instabus EIB-é a vezet szerep. Az instabus EIB-t kifejezetten épületautomatizálás céljára fejlesztették ki, bizonyos lassabb ipari folyamatok irányítása ugyan megvalósítható vele, de nem ez az els dleges feladata. Hasonlóan épületautomatizálási feladatot lát el az LCN, melynek el nye, hogy felhasználásával, egy hagyományos villanyszereléssel készült épületben, könnyebben lehet intelligens vezérl hálózatot kialakítani. Az LCN német fejlesztés , els sorban Európában terjed, a vele megvalósított rendszerek száma ma már eléri az ezret. A csak épületautomatizálásra kifejlesztett rendszereket jellemzi a legkisebb adatátviteli sebesség a vizsgált buszrendszerek közül, de egy épület irányítása, világításának, f tésének, vezérlése nem is igényel nagy sebességet. Ezen eseményvezérelt irányítási folyamatok, mint pl. egy lámpa fel vagy lekapcsolása, jóval kisebb üzenetforgalmat igényelnek a buszon, mint egy ipari folyamat automatizálása, ezért célszer bb esetükben valamilyen véletlenszer buszhozzáférési protokoll használata. A Profibus, CAN, Interbus és P-Net rendszerek mindegyikét ipari folyamatautomatizálási célra fejlesztették ki. Ez együtt jár a nagyobb átviteli sebességgel. A Profibus, Interbus és P-Net esetében a kommunikáció irányított, master-slave alapú. Ez a fajta kommunikáció kizárja annak a lehet ségét, hogy egy-egy résztvev esetlegesen nem, vagy csak kés n férjen hozzá a buszhoz, ami ismét csak az ipari folyamatok esetén elengedhetetlen követelmény. Természetesen ezek a rendszerek is alkalmasak különböz épületfelügyeleti funkciók megvalósítására, így liftek, szell zés, klímaberendezések vezérlésére is.


18


Ezen hét buszrendszeren kívül számos egyéb rendszer is létezik. A teljesség igénye nélkül ezek közül néhányat felsorolva: BACnet, BITBUS, Fieldbus Foundation, DIN – Messbus, WorldFIP, stb. A 3. táblázatban a vizsgált buszrendszerek fontosabb tulajdonságainak összehasonlítását láthatjuk. 3.táblázat: Terepi buszrendszerek összehasonlítása LonWorks

PROFIBUS

Kommunikáció típusa

Egyenrangú

Irányított (master/slave)

Buszhozzá- férés

predictive ppersistent CSMA

Master/slave, logikai token

fa

x

-

-

látszólagos

x

x

x

csillag

x

-

-

-

x

-

x

lineáris busz

x

x

x

-

x

-

x

gy r

-

-

-

x

-

-

-

sodrott érpár

x

x

x

x

x

x

-

üvegszál

x

x

-

x

x

-

-

IR

x

-

-

x

x

-

-

rádiós

x

-

-

x

x

-

-

er sáramú hálózat

x

-

-

-

x

-

Topológia

Átviteli közeg

CAN

INTERBUS

Egyenrangú


EIB (KNX)

P-Net

LCN

Egyenrangú


?

Nem destruktív nem destruktív master/slave Keretösszegzés CSMA/CA CSMA/CA virtuális vezérjel

speciális Átviteli sebesség [kbit/s] * Kapcsolat TCP/IPvel Nyílt rendszer?

?

x

78 - 1250

9,6 - 12000

van LonMark

50 - 1000

500

9,6

76,8

9,6

van

van

van

van

?

?

igen

CANopen, DeviceNet

igen

igen

igen

?

* Az átviteli sebesség értékek minden esetben a csavart érpáras kommunikációra vonatkoznak


19

Terepi buszrendszerek összehasonlítása Irodalom: [1] Introduction to the LonWorks System – Echelon Corp. [2] LonWorks product catalog – Echelon Corp. [3] www.echelon.com [4] PROFIBUS technical description – PROFIBUS Nutzerorganisation e.V., 1999. [5] www.profibus.com [6] CiA Draft Standard 102 Version 2.0 - CAN Physical Layer for Industrial Applications – 1994. [7] www.can-cia.de [8] INTERBUS basics – Interbus Club [9] www.interbusclub.com [10] Dr. Kovács Károly – instabus EIB [11] www.eiba.com [12] The P-Net Fieldbus for Process Automation – P-Net User Organization, 1996. [13] www.lcn.de [14] Elektromosipari zsebkönyv 2001/2002 – Magyar Mediprint Szakkiadó Kft. 2001. [15] Magyarországi Terepbusz Tudásközpont - www.iit.bme.hu/traficc/ [16] INFIDA – The Internet Fieldbus Database – www.infoside.de/infida


20

Terepi buszrendszerek összehasonlítása jegyzet az Épületinformatika cím tárgyhoz

Recommend Documents