Průmyslové sítě můžeme rozdělit podle typu řízení a typu systému. Toto dělení je názorně uvedeno na obrázku.

V první řadě se jedná průmyslové sítě typu Sensorbus. Tyto sítě tvoří nejnižší úroveň řízení. Jsou vhodné pro komunikaci v reálném čase se sezory a jednoduchými akčními členy. Obvykle definují pouze 1. a 2. vrstvu moelu ISO/OSI. Používají krátké rámce, a jsou velmi ryhlé. Mezi tyto sítě se řadí například AS-Interface, Profibus DP.
Dalším typem sítí je Devicebus. Jedná se o sítě s vyšší úrovní řízení. Používají se pro komunikaci na úrovni programovatelných automatů. Definují 1. , 2. a 7. vrstvu modelu ISO/OSI. Používají delší rámce umožňující konfiguraci akčních členů a senzorů. Umožňují účinně řídit komplexní procesy při zachování relativně nízké ceny. Mezi tyto sítě patří například DeviceNet, LonWorks a Modbus.

Posledním typem sítí je Fieldbus, který stojí nejvýše v hierarchii průmyslových sítí. Tyto sítě definují všech 7 vrstev ISO/OSI modelu a navíc ještě definují 8. vrstvu (User Level). Jedná se o multimaster sítě s redundacní ( zdvojené přenosové linky). Umožňují událostmi řízené služby, objektově orientované přenosy dat a proměnných, funkce pro zprávu sítě atd. Do této skupiny patří např. Profibus FMS, FIP, P-Net.

Senzorbus

AS - Interface

Síť je určena pro přenos binárních signálů.Topologie může být sběrnice (nejčastější), strom nebo kruh. Řízení je typu master/slave - 1 master a maximálně 31 slave. Přenosové médium je speciální dvoužilový kabel, který slouží jak k přenosu dat tak k napájení. Maximální délka kabelu je 100m, pro větší vzdálenosti je nutno použít repeater. Napájení je 24V a maximální proud celé sítě je 2A. Je možné také použít pomocné napájení, kdy je maximální proud 8A. Přístup k přenosovému médiu je typu poolling. Zprávy jsou kódovány kódem ManchasterII. Délka slova je 4 bity.
Pro komunikaci se používají 4 druhy zpráv -

1. Výměna dat
2. Zápis parametrů
3. Přiřazení adresy
4. Příkazy

Sběrnicová struktura sítě je uvedena na obrázku.

Profibus DP

 Profibus DP je nejpoužívanější z Profibusů. Slouží pro rychlou cyklickou komunikaci mezi PLC a jejich decentralizovanými vstupy a výstupy. Síť může být typu monomaster nebo multimaster. Při konfiguraci sítě monomaster je řízení typu master/slave, při multimaster si jednotlivé řídící jednotky umožňují přístup na sběrnici metodou token passing, a komunikace mezi řídící jednotkou, která vlastní token a podřízenou je opět master/slave. Profibus DP je vybaven diagnostickými funkcemi pro monitorování stavu systému z hlediska spolehlivosti a bezpečnosti. Přenosové médium může být stíněná kroucená dvojlinka (RS-485) nebo optické vlákno. Topologie sítě je sběrnicová. Na jeden segment sítě je možno připojit až 32 zařízení (aktivních/pasivních).Pro připojení více zařízení je nutno použít opakovače. Maximálně však 127 připojitelných zařízení. Používají se tyto druhy zpráv -

1. Cyklický přenos dat
2. Zápis parametrů
3. Konfigurování (nastavení ostatních parametrů)
4. Příkazy

Struktura sítě s metodou přístupu. Čerchované čáry zobrazují, se kterými slave může master komunikovat.

Devicebus

DeviceNet

 DeviceNet je otevřený standart průmyslové sítě využívající CAN protokol. Mezi jeho základní vlastnosti patří -
 fyzická a linková vrstva jsou založeny na CAN protokolu
 umožňuje připojení až 64 zařízení
 umožňuje schopnost připojit nebo odpojit zařízení bez narušení konzistence sítě
 lze nastavit 3 volitelné rychlosti -

1. pro délku sběrnice 500m - 125Kb
2. pro délku sběrnice 250m - 250Kb
3. pro délku sběrnice 100m - 500Kb

 má distribuované napájení

•  je zde ochrana proti špatnému připojení k médiu
•  komunikace mezi jednotlivými aplikacemi je založena na navazování spojení
•  podpora pro komunikaci typu žádost/odpověď
•  podpora pro efektivní přenos v/v dat
•  fragmentace dlouhých zpráv
•  detekce shodných adres zařízení
•  podporuje strukturu master/slave a peer-to-peer

DeviceNet využívá pouze standartní rámce CAN protokolu - specifikaci 2.0A. Chování DeviceNetu je popisováno pomocí objektů. Používají se 2 typy zpráv -

1. zprávy I/O - přenos aplikačně specifických dat
2. explicitní zprávy
   1. výzva/odpověď
   2. čtení/zápis parametrů
   3. konfigurace sítě

Způsob řízení je typu poskytovatel/příjemce. Topologie sítě je sběrnice. Přenosové médium u DeviceNetu je stíněný 4-žilový kabel. Je možno použít buď tenký kabel - délka 100m, maximální proud 3A, nebo tlustý kabel - délka 100/250/500m, maximální proud 8A. Zakončovací odpory mají hodnotu 120 Ohm, 1/4W. Napájení je +24V. Napěťové úrovně jsou definovány podle ISO 11898.

LonWorks

 LonWorks technologie slouží k vytváření inteligentních řídících síťových systémů, které jsou tvořeny samostatnými inteligentními zařízeními (uzly). Technologie LonWorks se dá použít v aplikacích se 2 až 32000 propojenými zařízeními, kde je odezva řádově v jednotkách až stovkách milisekund. Její hlavní použití je především v automatizaci budov ( zabezpečovací zařízení, požární ochrana atd.). LonWorks je založen na protokolu LonTalk, který definuje 2 až 7 vrstvu ISO/OSI modelu. Komunikace je typu peer-to-peer. Přenosové médium je kroucená dvojlinka, optický kabel nebo lze také použít např. napájecích vedení s napětím až do 10kV. Pro řízení přístupu k médiu se používá metoda CSMA/CD. Signál je na médiu modulován kódem Manchester a přenášené rámce jsou zabezpečeny 16 bitovým redundantním cyklickým kódem. Přenášené rámce mohou mít maximální velikost 255 bajtů. Přenosová rychlost je od 0.6kb/s až do 2500kb/s. Topologie sítě je většinou sběrnicová, ale může být i jiné struktury např. strom, hvězda nebo volná topologie. LonWorks se skládá z následujících komponent -
 

•  Neuron Chip - podporuje LonTalk
•  LonWorks transceivery - tvoří spojení mezi Neuronem a přenosovým médiem
•  LonWorks uzly - obsahují Neuron a transceiver
•  LonWorks routery - komunikace mezi různými přenosovými médii (kanály)
•  LonWorks network interface - pro připojení hostujících procesorů
•  Software pro vývoj, konfiguraci, diagnostiku a řízení sítě

Neuron Chip se skládá ze tří 8-bitových procesorů, které tvoří jednotlivé vrstvy ISO/OSI modelu.

Příklad LonWorks sítě

Fieldbus

FIP

Jedná se o standart průmyslové sběrnice používané hlavně ve Francii. FIP je součástí normy EN 50170. Jako přenosové médium se používá kroucená dvoulinka s přenosovou rychlostí od 31,25 kb/s až do 2,5 Mb/s. Síť je složena z jednotlivých segmentů propojených pomocí opakovačů, z nichž každý může mýt maximálně 32 připojených zařízení, celkem lze připojit 256 zařízení. FIP používá zdrojově orientovanou poolling adresovací metodu. Přenášené zprávy obsahují data nebo adresu a identifikační kód typu dat. Rámec přenášených dat je podobný rámci formátu HDLC (High-level Data Link Control).

P-Net

P-Net je standart průmyslové sběrnice s hlavním nasazením v automatizaci procesů a je součástí normy EN 50170. Síť je typu multimaster se způsobem řízení master/slave a přístupem k přenosovému médiu způsobem token passing. Řídící jednotky slouží k řízení procesů, ale mohou také sloužit jako směrovače při různých rozhraních. Podřízené zařízení mají jakoby vlastní inteligenci - běží v nic program, řídící základní funkce spojené s vlastní činností zařízení. Se vstupními v/v daty se pracuje jako s objekty a ty jsou zde reprezentovány jako fyzikální veličiny.

 P-Net definuje 1. až 4. a 7. vrstvu modelu ISO/OSI. Přenosové médium je stíněná kroucená dvoulinka (rozšířený standart RS-485). Topologie sítě je fyzický kruh a tím pádem nejsou potřeba zakončovací terminátory a lze k síti připojit více zařízení než je možno připojit dle standartu RS-485. Maaximálně lze připojit 125 zařízení. Maximální délka segmentu sítě je 1200m. Data jsou kódována způsobem NRZ (Non Return to Zero). Přenosová rychlost je pevně stanovena na 76800b/s.

P-Net se snadno konfiguruje a nevznikají konflikty vlivem různých přenosových rychlostí. Malá přenosová rychlost je vyvážena vlastní inteligencí podřízených zařízení, které jednak naměřená data předzpracovávají a jednak mohou samostatně řídit jednotlivé úlohy.

Literatura

 [1] Hanzálek, Z., Novák, T., Novotný, R.: Profibus. Automatizace, 41 (1998), č.7, s.436 - 441.
[2] Kocourek, P.: Průmyslové komunikační systémy.Automatizace, 41 (1998), č.7, s.390 - 392.
[3] Burget, P.: P-Net. Automatizace, 41 (1998), č.7, s.434 - 436.
[4] Zezulka, F.: Mezinárodní standartizace v oblasti průmyslových komunikačních sběrnic. Automatizace, 41 (1998).
[5] Šebek, Z.: DeviceNet. Automatizace, 41 (1998), č.7, s.408 - 410.
[6] Klokočník, P.: LonWorks. Automatizace, 41 (1998), č.7, s.417 - 419.

---