آگوست 6

کابل، این، یک، سگمنت، برای

گیرد که این امر زمان حقیقی بودن سیستم را زیر سوال خواهد برد. اگرچه با به روز شدن سیستم های سوییچ‌ها این امر تا حدودی مرتفع گردیده ولی همچنان زمان دقیقی برای در اختیار قرار دادن خط به یک گره وجود ندارد. همچنین لازم به ذکر است در یک شبکه صنعتی معمولاً تمامی‌اطلاعات به یک آدرس یعنی کنترل کننده نهایی یا سرور منتقل می‌گردد، لذا این آدرس دهی پیچیده تر از نوع رایج در شبکه های کامپیوتری (که کامپیوترهای مختلف می‌توانند مقصد داده‌ها باشند)
می‌باشند[5].
شکل ‏219: گلوگاه [31]
از آنجا که سه لایه دیگر در تحلیل زمانی اترنت نقشی ندارند از توضیح آنها اجتناب کرده و سراغ لایه‌های درگیر در شبکه پروفیباس می‌رویم.
2-6- تکنولوژی ارتباطات در پروفیباس
پروفیباس برای برقراری ارتباط بین دو وسیله از لایه های 1، 2 و 7 مدل OSI جهت تبادل اطلاعات استفاده می‌کند، که در ادامه به بررسی هر لایه و وظیفه آن می‌پردازیم:
شکل ‏220: لایه‌های درگیر OSI در پروفیباس [2]
2-6-1- لایه فیزیکی
2-6-1-1- انتقال با کابل مسی
در این روش در لایه فیزیکی پروفیباس برای انتقال دیتا از زوج سیم به هم تابیده شیلد دار (STP) مطابق با استاندارد EIA RS 485 موسوم به H2 استفاده می‌شود.
شکل ‏210: کابل مسی شیلددار
ارتباط RS 485 یک روش ساده و موثر برای انتقال سریع دیتاست که به صورت یک ارتباط دو سیمه
Semi-Duplex می‌باشد. یعنی اگرچه چندین وسیله مانند شکل زیر می‌تواند به آن متصل شود (Multidrop) ولی بعلت وجود ارتباط نیم دو طرفه33در هر لحظه فقط یک ایستگاه می‌تواند فرستنده باشد نه بیشتر . استفاده از RS485 چهارسیمه نیز سیستم را دو طرفه یا Full Duplex نخواهد کرد. زیرا ساختار این استاندارد بصورت نیم دو طرفه است[32].
شکل ‏211: ساختار RS485 [32]
زمانی که محیط انتقال کابل الکتریکی است و نحوه ارسال اطلاعات با استاندارد RS485 است، توپولوژی های Bus, Star, Tree وجود دارد. اما مرسوم ترین توپولوژی که با کابل الکتریکی پیاده سازی می‌شود توپولوژی Bus است که در ادامه به شرح آن می‌پردازیم[33].
شکل ‏223: ساختار Bus
شکل ‏212: ساختار Star
شکل ‏213: ساختار Tree
یک سیستم پروفیباس متشکل از یک Bus که در دو انتهای آن ترمینیتورهای 34 فعال تعبیه شده است یک سگمنت RS485 گفته می‌شود. بر اساس استاندارد RS485 ، تا حداکثر 32 ایستگاه امکان اتصال به این سگمنت را دارند. به این ایستگاهها در اصطلاح شبکه، نود گفته می‌شود.
این نود چه Master باشد چه Slave یک بار جریانی برای سگمنت محسوب می‌شود. اگر تعداد نود‌ها بیش از ظرفیت یک سگمنت باشد (یعنی سیستم پروفیباس بیش از 32 نود داشته باشد) در اینصورت باید به چندین سگمنت تقسیم شود. این سگمنت های جداگانه، توسط ریپیتر35 به هم متصل می‌شوند. در واقع ریپیتر مانند یک تقویت کننده عمل می‌کند و سطح سیگنال انتقالی را تقویت می‌نماید. استفاده از ریپیتر باعث ایجاد تاخیر و اختلاف فاز در سیگنال ارسالی می‌شود. بنابراین به علت ایجاد اعوجاج و تاخیر در سیگنال ارسالی، و عدم امکان بازیابی سیگنال، تعداد ریپیتر هایی که می‌توانند به صورت سری به کار برده شوند بر طبق استاندارد EN 50170 حداکثر 3 عدد می‌باشد. این تعداد ریپیتر، فقط سیگنال را تقویت می‌کنند و اثر چندانی در ایجاد اختلال در سیگنال ارسالی ندارند.
برخی از ریپیتر‌ها عمل بازیابی سیگنال، (Signal Refresh) را هم به طور محدود انجام می‌دهند.. اگر از این نوع ریپیتر استفاده شود حداکثر 9 عدد ریپیتر را می‌توان سری کرد و طول کلی شبکه تا 4 کیلومتر قابل افزایش است. به این نکته باید توجه داشت که در ارتباط RS485 هر ریپیتر یک load جریانی محسوب می‌شود و در نتیجه در شمارش نود‌ها باید منظور گردند. بنابراین با استفاده از هر ریپیتر از تعداد نود های مجازیک عدد کاسته می‌شود. به عنوان مثال اگرچه در یک سگمنت می‌توانیم 32 نود داشته باشیم اما با بکار بردن یک ریپیترحداکثر 31 ایستگاه می‌توانند به این سگمنت وصل شوند. دقت شود ریپیتر صرفا از این جهت یک نود محسوب می‌شود که به عنوان یک load جریانی عمل می‌کند وگرنه در پیکربندی شبکه تاثیری ندارد و به آن آدرس تخصیص داده نمی‌شود.
همانطور که ذکر شد در استاندارد RS485 یک رشته سیم تک زوج شیلددار برای انتقال دیتا کافی است. توصیه موسسه بین المللی پروفیباس بر اینست که از کابل با مشخصات زیر که کابل نوع A نامیده می‌شود استفاده گردد[2] :
جدول2-6: مشخصات کابل پروفیباس [35]
با این کابل سرعت های مختلفی بین 9.6 Kbps تا 12 Mbps قابل انتخاب است.
شکل ‏214: کابل و کانکتور پروفیباس [34]
حداکثر تا 32 وسیله را می‌توان به کابل فوق متصل نمود که یک سگمنت را تشکیل می‌دهد. طول مجاز برای یک سگمنت بستگی به سرعت انتقال دیتایی دارد که می‌خواهیم در شبکه پروفیباس برقرار باشد (مطابق جدول زیر). نکته مهم این است که سرعت انتخابی برای یک سگمنت باید به تمامی‌تجهیزات متصل به آن سگمنت اعمال شود[2].
جدول2-7: بیشترین طول سگمنت پروفیباس بر اساس سرعت انتقال دیتا [35]
187.5
93.7
Data transfer rate in kbit/s
Max.segment
length in meter
2-6-1-2- انتقال با فیبر نوری:
در لایه فیزیکی پروفیباس امکان استفاده از تکنولوژی فیبر نوری وجود دارد. این روش بر اساس استانداردهای PNO طراحی شده است. کابل نوری این امکان را فراهم می‌سازد که فاصله ایستگاههای شبکه پروفیباس تا 15 کیلومتر هم افزایش یابد. نویزهای الکترومغناطیسی بر روی سیگنال نوری اثر نمی‌کنند و ایستگاههای شبکه از نظر الکتریکی، کاملا ایزوله هستند.
با ساده تر شدن نصب و راه اندازی تجهیزات کابل نوری در سالهای اخیر، این روش انتقال دیتا از محبوبیت خاصی برخوردار شده است. به خصوص تجهیزات کابل نوری پلاستیکی که نسبت به نوع شیشه ای ساده تر و ارزانتر است کاربرد بیشتری پیدا کرده اند. کابل های فیبر نوری مشتمل بر فیبرهای پلاستیکی و شیشه ای به عنوان محیط‌های انتقال تکنولوژی انتقال نوری استفاده می‌شوند. فاصله ایستگاهها بسته به نوع کابل نوری که استفاده می‌شود در نوع شیشه ای تا 15 کیلومتر و در نوع پلاستیکی 80 متر افزایش یابد[36].
روش‌های مختلقی برای اتصال کابل نوری به ایستگاهها وجود دارد:
روش اول: تکنولوژی OLM 36
مشابه ریپیترهایی که در RS485 استفاده می‌شوند، OLM دو کابل الکتریکی ایزوله و یک یا دو کانال نوری دارد. OLM از طریق خط RS485 به ایستگاههای شبکه یا سگمنت‌های الکتریکی وصل می‌شود. در واقع OLM دو کاربرد می‌تواند داشته باشد. یکی اینکه به عنوان ریپیتر در شبکه فیبر نوری استفاده می‌شود، دوم اینکه می‌تواند شبکه فیبر نوری را به شکل کابل الکتریکی وصل کند[36].
در شکل زیر نحوه استفاده از OLM در یک شبکه پروفیباس آمده است. همانطور که در این شکل می‌بینید ایستگاههای Master و Slave با کابل الکتریکی به OLM وصل شده اند و بین خود OLM ها، فیبر نوری کشیده شده است که به کمک این نحوه اتصال حداکثر فاصله مجاز بین ایستگاهها می‌تواند افزایش یابد.
شکل ‏215: نحوه اتصال OLM به پروفیباس [36]
با استفاده از تکنولوژی فیبر نوری امکان استفاده از توپولوژی‌های حلقه و ستاره و درخت وجود دارد. مدولهای نوری یعنی OLM‌ ها در ساختار حلقه، هم می‌توانند به صورت تک حلقه ای و هم به صورت دو حلقه ای استفاده شوند. در حالت دو حلقه ای یکی از حلقه‌ها عملکرد Redundant دارد. به این معنی که اگر برای یک حلقه مشکلی پیش بیاید حلقه دیگر وارد عمل می‌شود [36].
روش دوم: تکنولوژی OLP37
OLP‌ ها می‌توانند به ایستگاه‌های Slave درحلقه کابل نوری وصل شوند. این کار از طریق یک کانکتور 9-Pin در ایستگاه Slave صورت می‌گیرد. به این ترتیب برای اتصال ایستگاههای Slave به شکل فیبر نوری لزومی‌به استفاده از OLM نیست. OLP تغذیه خود را از طریق باس متصل به ایستگاه Slave دریافت می‌کند و نیاز به منبع تغذیه جداگانه ندارد. همانطور که در شکل زیر نمایش داده شده است اتصال ایستگاه Master به یک حلقه OLP نیاز دارد و OLP تنها برای اتصال Slave به شبکه فیبر نوری استفاده می‌شود [37].
شکل ‏216: نحوه اتصال OLP به پروفیباس[37]
روش سوم: اتصال مستقیم به فیبر نوری
بعضی وسایل به صورت مستقیم امکان اتصال به شبکه فیبر نوری را دارند. یعنی یک پورت برای اتصال به شبکه کابل نوری دارند که در نتیجه برای اتصال به شبکه فیبر نوری نیاز به OLM یا OLP ندارند.
معمولا در انتهای نام این وسایل عبارت FO وجود دارد [38].
2-6-2- توپولوژی‌های شبکه پروفیباس:
در شبکه‌های الکتریکی RS485 توپولوژی می‌تواند باس یا درختی باشد که در حالت عادی باس است. باید توجه داشت که ابتدا و انتهای باس که یک سگمنت است باید توسط ترمینیتور 38بسته شود. پس در این دو نقطه ترمینیتور را بسته و برای سایر اجزای میانی باز می‌کنیم[39].
2-6-2-1- توپولوژی باس با استفاده از ریپیتر:
اگرتعداد نودها بیش از 32 باشد بناچار برای توپولوژی باس باید از ریپیتر استفاده کرد. توجه شود که ترمینیتور علاوه بر ابتدای سگمنت‌ها در نقاط اتصال به ریپیتر نیز باید بسته باشد. اگر طول کابل به حداکثر طول مجاز برسد باید از ریپیتر استفاده کنیم. در این حالت سگمنت جدیدی تشکیل نمی شود بلکه همان سگمنت توسط ریپیتر ادامه می‌یابد[39].
شکل ‏217: توپولوژی باس با استفاده از ریپیتر[39]
2-6-2-2- توپولوژی درختی با استفاده از ریپیتر:
ایجاد توپولوژی درختی فقط با استفاده از ریپیتر امکان پذیر است و هر سگمنت باس حداکثر 32 نود می‌تواند داشته باشد. ماکزیمم 9 عدد ریپیتر بصورت سری می‌توان استفاده کرد. برای سرعت انتقال 1.5Mbps فاصله بین هر دو نود متوالی نباید از حدی کمتر باشد چرا که در اتصال هر نود به کابل شبکه، خازنی ایجاد می‌شود که در سرعت‌های پایین تاثیری ندارد ولی برای سرعت 1.5Mbps به بالا ممکن است مشکلاتی ایجاد شود[39].
شکل ‏230: توپولوژی درختی با استفاده از ریپیتر
2-6-3- لایه پیوند داده:
بر طبق این مدل نحوه دسترسی به باس، امنیت داده ها، پردازش نمودن پروتکل انتقال دیتا از طریق لایه دوم انجام می‌شود. در پروفیباس لایه دوم، لایه FDL39 نامیده می‌شود. فرمت دیتا در این لایه، امنیت بالایی را در انتقال آن فراهم می‌کند.
شکل ‏231: مدل OSI در پروفیباس[2]
در این لایه کنترل فلوی اطلاعات و کنترل برقراری ارتباط و تشخیص خطا توسط LLC40 انجام می‌شود و دسترسی به باس، چرخش Token توسط MAC صورت می‌گیرد[2].
شکل ‏218: موقعیت لایه‌های LLC و MAC در مدل OSI [2]
2-6-3-1- فرمت انتقال دیتا و امنیت آن
نحوه آغاز و پایان بسته دیتا و قراردادن زمان مناسب بین ارسال بسته‌های دیتا و به کار بردن بیت Parity و کنترل از جمله مسائلی است که در تعیین دقت و امنیت داده‌ها موثر است. این موارد در شبکه پروفیباس مطابق با استاندارد IEC870-5-1 تعیین شده اند طبق استاندارد فریم اطلاعاتی از تعدادی بسته دیتا از نوع UART41 تشکیل گردیده است. بسته UART به صورت آ سنکرون و در 11 بیت مانند شکل زیر ارسال می‌شوند[40].
شکل ‏219: بسته UART [40]
• 8 بیت برای دیتا



Copyright 2018. All rights reserved.

Posted آگوست 6, 2018 by 92 in category "مقالات

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *