Сетевые решения систем автоматизации базируются на использовании общепризнанных стандартов организации обмена данными и обслуживания устройств децентрализованной периферии:

• Industrial Ethernet (IEEE 802-3 и IEEE 802.3u) - международный стандарт организации обмена данными на верхних уровнях через локальные или глобальные информационные сети.
• PROFINET (IEC 61158) - новый открытый коммуникационный стандарт, который существенно расширяет функциональные возможности обмена данными и охватывает большой спектр требований по использованию Ethernet в системах автоматизации.
• PROFIBUS (IEC 61158/EN 50170) - стандарт построения сетей полевого уровня.
• AS-Interface (EN 50295) - международный стандарт организации связи с датчиками.
• EIB (EN 50090, ANSI EIA 776) - сеть для автоматизации технических систем зданий и сооружений.
• SINAUT ST7 - организация распределенных систем мониторинга и управления процессом в распределенных конфигурациях на основе станций управления SIMATIC S7, с использованием сети WAN (Wide Area Network).

Эффективность работы современных промышленных производтсв во многом зависит от гибкости применяемых систем автоматизированного управления. Крупные промышленные установки требуют использования нескольких децентрализованных систем управления, связанных друг с другом сильной информационной сетью, способной работать в сложных промышленных условиях. Одним из международных стандартов информационных сетей промышленного назначения, поддерживаемых концерном Siemens, является стандарт Industrial Ethernet (IEEE 802.3 - Ethernet).

Каналы связи и топологии сети

Сети Industrial Ethernet работают по принципу CSMA/CD (шина доступа с автоматическим определением коллизий) и позволяют использовать для передачи данных:

• Электрические каналы связи на основе витых пар (ITP - Industrial Twisted Pair) с двойным экранированием, IE FC TP кабелей для быстрого монтажа и ТР кордов.

• Оптические каналы связи на основе широкораспространенных пластиковых и стеклянных оптоволоконных кабелей.

В зависимости от состава компонентов на основе электрических и оптических каналов связи могут создаваться линейные, звездообразные и кольцевые сети. И, конечно, в составе одной сети допускается комбинированное использование электрических и оптических каналов связи.

К Industrial Ethernet могут подключаться:

• Контроллеры SIMATIC S7/ WinAC.

• Персональные и промышленные компьютеры.

• Средства визуализации SIMATIC HMI.

• Сертифицированные системы других производителей.

Сеть Ethernet является лидером в области коммуникационных технологий. Она обладает огромной пропускной способностью, не имеет ограничений на количество станций, используется в промышленных и офисных условиях, обеспечивает поддержку IT технологий, обладает множеством других преимуществ. Однако у сети Ethernet есть и существенный недостаток - отсутствие определенного времени доставки сообщений, что существенно ограничивает возможные сферы применения этой сети для организации обмена данными между системами автоматизации.

Новый открытый коммуникационный стандарт PROFINET (IEC 61158) устраняет выше указанные недостатки и существенно расширяет функциональные возможности обмена данными и охватывая широкий спектр требований по использованию Ethernet в системах автоматизации.

PROFINET ориентирован на организацию системно-широкого обмена данными между всеми иерархическими уровнями управления предприятием, существенно упрощает вопросы проектирования систем промышленной связи, распространяет использование высокоуровневых IT стандартов на полевой уровень управления, позволяет использовать существующие в большом количестве каналы связи и сетевые компоненты Ethernet, а также дополнять эти сети специализированными компонентами. PROFINET обеспечивает поддержку всех существующих стандартных механизмов обмена данными через Ethernet, но и параллельно с обменом данными между системами автоматизации в реальном масштабе времени, что не моло важно.

Каналы связи и топологии сети

Для организации обмена данными между системами в сети PROFINET могут использоваться электрические (витые пары), оптические и беспроводные каналы связи Ethernet. В зависимости от вида используемых каналов для построения сети может использоваться самый разный набор сетевых компонентов. Кроме того, обеспечивается поддержка всех топологий, характерных для сети Industrial Ethernet: линейных, кольцевых, древовидных.

Сетевые компоненты

Для построения сетей PROFINET концерн SIEMENS предлагает очень широкую гамму активных и пассивных сетевых компонентов, а также ПО и инструментальных средств проектирования. Огромное количество этих сетевых компонентов PROFINET может использоваться и в сетях Industrial Ethernet.

Пассивные сетевые компоненты

Пассивные PROFINET компоненты включают в свой состав электрические (витые пары 2х2), оптические кабели, а также соединительные устройства самого разного назначения. Для большинства электрических пассивных компонентов поддерживается технология FastConnect, позволяющая выполнять быстрый и безошибочный монтаж сети. Все устройства выполнены с учетом требований стандарта PROFINET. Данные для заказа пассивных сетевых компонентов приведены в листе “Стандарт Industrial Ethernet”.

 Активные сетевые компоненты

Активные PROFINET компоненты представлены гаммой коммутаторов серии SCALANCE X200/X200IRT/X300/Х400. Модули серии SCALANCE X позволяют конфигурировать линейные, звездообразные и кольцевые структуры сетей Industrial Ethernet/ PROFINET, а также использовать для передачи данных оптические и электрические каналы связи, поддерживают технологию коммутируемых сетей, позволяют использовать обмен данными в реальном масштабе времени, в том числе, и с тактовой синхронизацией.

Решения на основе PROFINET

В настоящее время наиболее четко прослеживаются два направления использования сетей PROFINET:

• построение больших систем распределенного ввода-вывода (PROFINET IO) и

• построение систем управления с распределенным интеллектом – PROFINET CBA (Component Based Automation)

PROFIBUS (PROcess FIeld BUS) - это открытая промышленная сеть полевого уровня, отвечающая требованиям стандартов IEC 61 158/EN 50170, предназначенная для построения систем распределенного ввода-вывода, а также организации обмена данными между системами автоматиза¬ции.

Стандарты IEC 61 158/EN 50 170 определяют характеристики каналов связи, методы доступа к сетям, а также информационные протоколы передачи данных и требования к интерфейсам. В соответствии с требованиями этих стандартов в сети PROFIBUS поддерживается три протокола передачи данных:

• PROFIBUS DP (Distributed Periphery – распределенная периферия) для обеспечения скоростного обмена данными с устройствами периферии (станции ввода-вывода, датчики, исполнительные устройства и т.д.).

• PROFIBUS PA (Process Automation – автоматизация процессов) для решения задач автоматизации непрерывных процессов и обмена данными с устройствами, расположенными в обычных и Ех-зонах (зонах повышенной опасности).

• PROFIBUS FMS (Field Bus Message Specification – протокол передачи определенных сообщений через шину полевого уровня) для обмена данными между интеллектуальными сетевыми приборами (контроллерами, компьютерами и т.д.).

Каналы связи и топологии сети

Для обмена данными в сети PROFIBUS могут использоваться следующие каналы связи и топологии:

• Электрические (RS 485) каналы связи, исполненные в виде 2-жильных экранированных кабелей. Сетевые узлы подключаются через специальные сетевые терминалы или разъемы. Сегменты сети объединяются через специальные устройства - повторители. Протяженность конкретной сети зависит от скорости передачи данных и может достигать длины в 1000 м (без повторителей) или 10 км (с повторителями). Обеспечивается возможность построения не только линейных, но и древовидных сетевых структур. На концах сегментов должны устанавливаться терминальные устройства - терминаторы.

• Оптические каналы связи на основе стандартных пластиковых, PCF или стеклянных оптоволоконных кабелей. Кроме того, обеспечивается поддержка линейных, звездообразных и кольцевых топологий сети. Объединение некоторых сегментов может производится с помощью модулей OLM (Optical Link Modules) или OBT (Optical Bus Terminal). Протяженность конкретной сети может достигать длины в 100 км (при использовании одномодового кабеля максимальное расстояние между двумя модулями OLM/Gxx-1300 составляет 15 км).

В одном сегменте сети допускается объединять до 32 сетевых приборов. Общее количество устройств в сети ProfiBus может достигать 126 штук. Скорость передачи данных в сети может быть от 9.6 Кбит/с до 12 Мбит/с.

К сети PROFIBUS могут быть подключены:

• Программируемые контроллеры SIMATIC S7/ WinAC, а также контроллеры других производителей.

• Персональные и промышленные компьютеры с помощью карт связи.

• Приборы и системы человеко-машинного интерфейса SIMATIC HMI.

• Станции распределенного ввода-вывода ЕТ 200

• Датчики и исполнительные устройства.

• Приводы и системы защиты электромоторов SIMOCOD.

• Системы числового программного управления SINUMERIK.

• Другие устройства, оснащенные интерфейсом PROFIBUS.