ПРОМЫШЛЕННЫЕ ШИНЫ И СЕТЕВЫЕ СТАНДАРТЫ

Страница создана Дамир Виноградов
 
ПРОДОЛЖИТЬ ЧТЕНИЕ
ПРОМЫШЛЕННЫЕ ШИНЫ И СЕТЕВЫЕ СТАНДАРТЫ
ПРОМЫШЛЕННЫЕ ШИНЫ
                   И СЕТЕВЫЕ СТАНДАРТЫ
Еще в недавнем прошлом большинство сетей были простыми, обычно они связывали одно
устройство с другим или несколькими с помощью последовательного подключения. Скорость
передачи данных была мала, что ограничивало количество передаваемой информации
и не позволяло реализовать соединение в режиме реального времени. С наступлением эпохи
стандартных протоколов связи на программном и на физическом уровне коммуникация стала
существенно лучше. Сегодня доступно много различных стандартов, из которых пользователь
может выбрать нужный с учетом своих предпочтений и требований.

   Происходившее в течение послед-   специалисты по автоматизации раз-   пытались использовать их для свя-
них 15 лет усовершенствование        рабатывают разные способы связи     зи в режиме реального времени.
внешних каналов связи различных      с ним. Это очень активно исполь-    Поскольку изначально они заду-
устройств, к примеру, интерфейса     зуется для создания кратковремен-   мывались как протоколы ввода/
«человек-машина» для контролле-      ной коммутации, например для ска-   вывода данных, реализация задачи
ров или устройств ввода/вывода,      чивания программ, но с развитием    требовала серьезного перепрограм-
позволило вывести промышленное       таких коммуникаций они становят-    мирования. Это означало, что при
производство на более высокий уро-   ся самостоятельными сложными        изменении приложения или модели
вень. Колоссальный рост произво-     архитектурами.                      контроллера реализация протокола
дительности сделал возможными                                            будет нарушена.
использование сетей для управления   СВЯЗЬ МЕЖДУ                            Одним из первых применений
в реальном времени, создание связи   КОНТРОЛЛЕРОМ                        было получение данных от ПЛК
между контроллером и устройством     И ПРИЛОЖЕНИЯМИ ПК                   и занесение их в электронную табли-
ввода/вывода посредством внеш-         Коммуникации сначала были         цу. Начиная от ранних программ
ней шины, которой сейчас отдается    довольно простыми. Компьютеры       вроде VisiCalc и заканчивая совре-
предпочтение перед внутренними.      работали на MS-DOS, интенсивно      менным Microsoft Excel, таблицы
   Как только появились ПЛК ,        использовалась командная строка     предназначались для регистрации
инженеры стали искать способы        и пакетные программы для обме-      данных, полученных с использова-
сбора данных из контроллеров,        на данными между контроллером       нием одной или нескольких про-
загрузки данных и программ в них     и ПК; это было просто и эффектив-   стых внешних шин для связи между
без отключения или изменения         но в использовании и написании.     компьютером и ПЛК.
конструкции на этапе создания          К сожалению, ранние протоколы        Самой серьезной помехой для
на заводе. В зависимости от того,    связи создавали различные про-      развития всех ранних средств связи
чего мы ожидаем от контроллера,      блемы для инженеров, которые        была их специфичность, вследствие

                                                                                       #1 (43), 2013 CONTROL ENGINEERING РОССИЯ
ПРОМЫШЛЕННЫЕ СЕТИ I 49

                   которой совместимость и взаимо-                              ния удаленных систем безопасности                                IE E E-488 — 8-би тна я шина
                   заменяемость устройств и контрол-                            к централизованной системе обеспе-                            Master/Slave с максимальной скоро-
                   леров от разных производителей                               чения контроля.                                               стью передачи данных 1–8 Мбит/с,
                   была невозможна, что приводило                                  RS-422 использует для передачи                             в зависимости от реализации. Сей-
                   к серьезным проблемам.                                       витую пару, что позволяет преодо-                             час мы считаем, что это довольно
                                                                                левать бóльшие расстояния, чем                                медленное соединение. Но посколь-
                   ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЕ                                             с RS-485, однако он реализует P2P-                            ку лабораторное измерительное
                   ИНТЕРФЕЙСЫ RS232,                                           соединение. Этот протокол позво-                              и проверочное оборудование имеет
                   RS422 И RS485                                              ляет подключать до 10 управляемых                             долгий срок службы, стандарт GPIB
                      RS-232 предшествует контролле-                            устройств (Slave), но управляющее                             все еще в ходу.
                   рам и микрокомпьютерам, и его исто-                          устройство (Master) одно.
                   рия восходит ко временам телетайпов                             Несмотря на то, что RS-485 был                             MODBUS  СТАНДАРТ
                   и немых терминалов ввода/вывода.                             основой для многих ранних стан-                               СВЯЗИ ДЛЯ ПЛК
                   Он используется с 1962 г. и, несмотря                        дартов связи, например Rockwell                                 Представленный компанией
                   на то, что не используется в ПК (вме-                        Automation/Allen-Bradley’s Data                               Modicon в конце 70-х годов Modbus
                   сто него мы теперь имеем привыч-                             Highway и Profibus от Siemens,                                (сокр. от Modicon Bus) был разрабо-
                   ный USB), он и его многоканальные                            ни RS-232, ни RS-485 не были спроек-                          тан специально для промышленных
                   братья RS-422 и RS-485 часто встре-                          тированы с учетом требований кибер-                           контроллеров. В те времена фирме
                   чаются в лабораториях. И поскольку                           безопасности, так как в те времена                            (теперь это часть Schneider Electric)
                   в современных компьютерах уже нет                            Интернет не был столь широко рас-                             принадлежала существенная доля
                   таких портов для связи с контролле-                          пространен, и попытка подключения                             рынка ПЛК и промышленных кон-
                   рами или модемами, требуются пере-                           извне просто не рассматривалась.                              троллеров, и требовалось разра-
                   ходники для подключения RS-232                                                                                             ботать надежный метод передачи
                   к компьютеру через USB.                                      УНИВЕРСАЛЬНАЯ ШИНА                                            данных между ними.
                      Наиболее важным продвижением                              IEEE488
                   стандарта RS-232 стала возможность                              Изначально разработанный ком-                               Шина Modbus надежна,
                   уверенной передачи последователь-                            панией Hewlett-Packard для своих
                   ности двоичных данных. Однако                                лабораторных измерительных                                     распространяется по
                   ограничения этого стандарта затруд-                          и тестовых установок протокол                                  лицензии «роялти-фри»,
                   няют его использование в мире, где                           IEEE-488 сначала назывался HPIB
                   контроллеры и компьютеры исполь-                             (Hewlett-Packard Interface Bus). Это
                                                                                                                                               проста в эксплуатации
                   зуют очень маленькие блоки пита-                             была параллельная шина, и она                                  и способ передачи данных
                   ния. Кроме того, многоканальный                              могла работать без микропроцес-                                по ней не накладывает
                   RS-485 плохо реализован и требует                            сора, используя транзисторно-
                   доработки с помощью ПО и каких-                              транзисторную логику (TTL).                                    серьезных ограничений
                   либо обходных путей.                                            HPIB стала стандартом де-факто,                             на поставщиков
                                                                                потому что могла связать до 15                                 оборудования.
                                                                                устройств, причем каждый имел
 Последовательный интерфейс                                                     свой адрес. Когда другие произ-
 RS-232 известен с 1962 г.                                                      водители стали применять этот                                   Modbus стала самой успешной
                                                                                стандарт, его стали называть GPIB                             шиной в истории, и тому было
 и, несмотря на то, что не используется                                         (General Purpose Interface Bus),                              несколько причин. Во-первых,
 в современных ПК (вместо него                                                  а затем IEEE-4888. Со временем                                простота и надежность. Во-вторых,
 мы теперь имеем привычный USB),                                                Институт инженеров по электро-                                она распространяется по лицензии
                                                                                технике и электронике (Institute                              «роялти-фри3» и администрируется
 он и его многоканальные братья                                                 of Electrical and Electronics                                 сторонней организацией (Modbus
 RS-422 и RS-485 часто встречаются                                              Engineers, IEEE 1) и Международ-                              Organisation). В-третьих, этот
                                                                                ная электротехническая комис-                                 стандарт прост в обслуживании
 в лабораториях.                                                                сия (International Electrotechnical                           и использовании, и способ переда-
                                                                                Commission, IEC2) превратили его                              чи данных не накладывает серьез-
                     Протоколы RS-232 и RS-485 способ-                          в двойной стандарт IEEE/IEC-488.1                             ных ограничений на поставщиков
                   ны к двусторонней передаче и легко                           и.2. К сожалению, пока канал свя-                             оборудования. Сейчас Modbus
                   применимы в реализации двунаправ-                            зывает устройства, он не опреде-                              существует в нескольких разно-
                   ленной связи на коротких дистанциях.                         ляет общие команды, таким обра-                               видностях:
                   Сегодня они часто используются для                           зом устройства, поддерживающие                                • Modbus RTU используется для
                   коммуникации лабораторного обору-                            IEEE-488, зачастую несовместимы                                  соединения SCADA-систем 4
                   дования, анализаторов, присоедине-                           друг с другом.                                                   и RTU 5 в таких областях, как

                   1
                     Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE — международная организация, созданная в 1963 г. Занимается разработкой компьютерных и коммуникационных стандартов.
                   2
                     International Electrotechnical Commission, IEC — ведущая международная организация, которая публикует базирующиеся на консенсусе международные стандарты и осуществляет управление
                   системами оценки соответствия для электрических и электронных продуктов, систем и услуг.
                   3
                     Royalty Free — вид лицензии, при котором плата за приобретенный продукт, в том числе технологию, производится только в момент покупки.
                   4
                     Supervisory for Control And Data Acquision, SCADA — диспетчерское управление и сбор данных.
                   5
                     Remote Terminal Unit — удаленный терминал.

CONTROL ENGINEERING РОССИЯ #1 (43), 2013
50 I ПРОМЫШЛЕННЫЕ СЕТИ

   водоснабжение и канализация,                 ВНЕШНИЕ                               производителей — неважно, DSC,
   электроснабжение, источники                  И ВНУТРЕННИЕ                          PLC или PAC — могут использовать
   альтернативной энергии, нефте-               УСТРОЙСТВА                            устройства ввода/вывода, монти-
   и газопроводы.                               ВВОДА/ВЫВОДА                          руемые на DIN-рейку.
• Modbus TCP/IP используется                       Современные внешние устрой-           Модернизация внешнего устрой-
   для соединения через порт 502.               ства ввода/вывода подключаются        ства ввода/вывода для новых при-
  Кроме того, Modbus использу-                  к контроллерам через какой-либо       ложений также проста. Например,
ется в смешанных сетях, а также                 цифровой канал передачи данных,       достижение более высокой скорости
легко распространяется и на сети                а внутренние — непосредственно        работы машины облегчается воз-
Ethernet.                                       к контроллеру через внутреннюю        можностью перенастройки суще-
                                                структуру шины.                       ствующего устройства или заменой
ETHERNET                                           Часто не совсем понятно, из чего   его совместимым, при этом не тре-
ВСЕ БЕРЕТ НА СЕБЯ                               на самом деле складывается стои-      буется менять все провода и сам
                                                мость подключения контроллера         контроллер.
                                                к устройству ввода/вывода и дру-         Внешние порты ввода/выво-
 Современные контроллеры                        гим компонентам. Большая часть        да делают поиск неисправностей
 и компьютеры всегда оборудуются                ее составляет фактическая проклад-    и обслуживание доступнее, потому
                                                ка проводки от устройства к кон-      что позволяют не подвергать кор-
 портом Ethernet, и реализация                  троллеру и от контроллера к системе   пус контроллера риску поврежде-
 стандарта подразумевает работу                 автоматизации и информирования.       ния в среде, где присутствует грязь,
 Plug&Play. По этим причинам                    Например, в опасной зоне, где тре-    химические пары или другие агрес-
                                                буются специальные взрывозащи-        сивные вещества, которые опасны
 Ethernet станет единым стандартом              щенные провода, трубы и соеди-        для электронных схем контролле-
 связи в ближайшее десятилетие.                 нительные коробки, затраты могут      ра. Если передача входных данных
                                                доходить до до $3000 за фут (около    перестала работать, проще заменить
                                                30,5 см). Во многих случаях, напри-   устройство ввода/вывода, когда
  Повсеместное распространение                  мер на отдельной части производ-      оно является внешним, пусть даже
Ethernet сделало его по-настоящему              ства и технологических установок,     и подключенным к контроллеру
«технологией связи XXI в.». Этот                пространство ограничено, и исполь-    через шину на системной плате.
стандарт, по существу, предназна-               зование концентраторов и сортиро-        Использование внешних устрой-
чен для перемещения данных в сети               вочных шкафов не требуется. Это       ств также способствует разработ-
и может быть использован для                    означает, что продолжительность       ке лучшего ПО и стандартизации
трансляции чрезвычайно больших                  жизни устройства ввода/вывода         драйверов устройств. Это очень
объемов данных на очень высо-                   ожидается больший, чем у контрол-     важно, чтобы избежать ситуации,
кой скорости, вплоть до гигабит                 лера, к которому оно подключается,    когда простое обновление драйвера
в секунду. Ethernet-коммутаторы                 потому что замена устройства ввода/   устройства может привести к сбою
и маршрутизаторы поставляются                   вывода требует крайне дорогостоя-     в коммуникации между контролле-
с прошивкой управления, также                   щей замены всей проводки.             ром и системой ввода/вывода.
в них учитываются требования                                                             Последнее, но зачастую самое
кибербезопасности, чего, как уже                                                      важное преимущество — простота
было сказано, нет у более старых     Если передача данных перестала                   комбинирования устройств от раз-
протоколов.                          работать, внешне устройство                      личных поставщиков и даже из раз-
  Совр еменные контр оллеры                                                           ных поколений контроллеров.
и компьютеры всегда оборудуют-       ввода/вывода заменить проще, пусть
ся портом Ethernet, и реализация     даже оно подключено к контроллеру                ВЫСОКОСКОРОСТНЫЕ
стандарта подразумевает рабо-        через шину на системной плате.                   УСТРОЙСТВА
ту Plug&Play. По этим причинам                                                        ВВОДА/ВЫВОДА
Ethernet станет единым стандар-                                                          RS -232, IEEE-488, Modbus,
том связи в ближайшее десятиле-                   Многие производители делают         Profibus, HART и другие промыш-
тие. Не последнее значение имеет                сторонние системы ввода/вывода,       ленные шины обычно имеют сильно
и тот факт, что последовательные                которые подключаются к контрол-       ограниченную пропускную способ-
протоколы Modbus, DeviceNet,                    леру, потому что есть значительные    ность, поэтому скорость передачи
Profibus и HART могут работать                  отличия в конфигурациях и разме-      данных очень мала. Если вы сравни-
по каналу Ethernet. Для высоко-                 рах между устройствами от раз-        те устройство ввода/вывода с кана-
производительных машин и робо-                  ных поставщиков. Использование        лом RS-232, выдающее 1 Мбит/с,
тов широко применяются сети                     сторонних систем не только обе-       и гигабитный Ethernet, сразу станет
на основе Ethernet — EtherCAT                   спечивает более широкий набор         ясно, что для таких применений,
и Powerlink.                                    функций, но и ведет к снижению        как передача видео или смешанные
  С приходом IPv6 и ростом количе-              затрат. Когда используется внешнее    сети, Ethernet предпочтительнее.
ства разрешенных IP-адресов стано-              устройство ввода/вывода, выпол-          Вопрос в том, насколько быстрой
вится возможным запускать Ethernet              нять настройку и перенастройку        может быть связь, и насколько
на каждом устройстве в мире                     проще, чем при использовании          быстро должно работать устройство
несколько раз одновременно.                     встроенных систем. Большая часть      ввода/вывода? Ответ зависит от кон-

                                                                                 #1 (43), 2013 CONTROL ENGINEERING РОССИЯ
ПРОМЫШЛЕННЫЕ СЕТИ I 51

кретного применения. На примере                                         Первая современная внутренняя                               для Macintosh, в первую очередь
гигабитного Ethernet мы видим,                                       шина ISA7 была разработана вместе                              используется в качестве шины кон-
какой может быть скорость. Это                                       с PC IBM в 1981 г. и предназначалась                           троллера CD-ROM.
фактический предел для устройства.                                   для работы с 8-разрядными микро-                                  Все эти интерфейсы имеют схо-
Скорость передачи данных теперь                                      процессорами Intel 8088. Позднее                               жие достоинства и недостатки. Пре-
равна скорости внутренней шины                                       стандарт был модифицирован для                                 имущества — это стандартизация
компьютера или контроллера. Как                                      работы с 16-разрядными данными                                 и в некоторой степени увеличение
правило, общая скорость работы                                       для компьютеров под управлени-                                 производительности по сравнению
системы определяется скоростью                                       ем микропроцессора Intel 80286,                                с предшественниками. Недостатки
внутреннего обмена данными. Это                                      и далее превратился в EISA8 для                                заключались во все еще недоста-
было слабым местом первых микро-                                     32-разрядных процессоров.                                      точной производительности для
процессорных контроллеров.                                              ISA и EISA были предназначе-                                многих промышленных примене-
                                                                     ны для работы в качестве «рас-                                 ний, а также отсутствием реальной
ВНУТРЕННИЕ                                                           ширителей шины» для локальной                                  Plug&Play-функциональности.
ИНТЕРФЕЙСЫ                                                           внутренней архитектуры микро-
КОМПЬЮТЕРА                                                           процессора. Платы расширения                                   PCI МЕНЯЕТ ВСЕ
И КОНТРОЛЛЕРА                                                        могут быть установлены для связи                                 В начале 1990-х гг. PCI 10 была
  В архитектуре ПК процессор                                         с устройствами, такими как жест-                               представлена как способ связи
и основная память взаимосвязаны,                                     кие диски, принтеры и модемы.                                  чипов на материнской плате взамен
иногда они реализованы на одном                                      Проблема заключалась в том, что                                недостаточно проработанной шины
чипе (кэш-память). Это связано                                       очень немногие периферийные                                    ISA. Она передавала данные с часто-
с тем, что производительность                                        устройства поддерживали прин-                                  той 33 МГц, это больше, чем у ISA
процессора значительно опережа-                                      цип Plug&Play, и часто приходилось                             и ATA, распространенных в то вре-
ет возможности передачи большого                                     устанавливать перемычки и специ-                               мя, и достаточно для большинства
объема данных.                                                       альные драйверы устройств. Изме-                               периферийных устройств.
                                                                     нения в архитектуре и драйверах                                  Со временем производитель-
 Первые микрокомпьютеры, такие как                                   часто приводят к тому, что пери-                               ность увеличилась до такой степе-
                                                                     ферийные устройства не работают                                ни, что частота процессора возросла
 Altair 8800, требовали соединения                                   вообще или работают плохо.                                     до 3 ГГц и более. К тому же появле-
 процессора и оперативной памяти                                        Из-за того, что Apple не приме-                             ние гигабитного Ethernet и других
                                                                     няет чипсет Intel, Apple II, Apple III,                        сетевых протоколов привели к тому,
 с периферийными устройствами,                                       Apple Lisa и Apple Macintosh не могут                          что пропускная способность шины
 включая дисководы гибких дисков                                     использовать S100 или ISA. Ком-                                PCI стала достаточной только для
 и последовательные порты. Первая                                    пании приходится разрабатывать                                 одного периферийного устройства.
                                                                     свои собственные шины — NuBus,                                 Однако в момент своего появления
 современная внутренняя шина                                         а позднее SCSI (Small Computer                                 PCI имела огромное превосходство
 называлась ISA, она предназначалась                                 Systems Interface). Эти шины при-                              над ISA и ATA, включая независи-
 для работы с 8-разрядными                                           влекательны тем, что значительно                               мость процессора, изоляцию буфе-
                                                                     более адаптированы по принципу                                 ра, принцип Plug&Play. В короткое
 микропроцессорами Intel 8088.                                       Plug&Play, чем IBM PC. Кстати, это                             время шина объединила всю вну-
                                                                     привело к распространенному мне-                               треннюю структуру ПК.
   Когда данные перемещаются                                         нию, что компьютеры Apple проще                                  Однако PCI не была идеальной.
от процессора к периферийным                                         в использовании.                                               Шло время, ограничение ее скорости
устройствам, скорость передачи                                          В 1986 г. Western Digital, Control                          стало серьезным препятствием для
снижается. С начала 1980-х гг. про-                                  Data Corporation и Compaq                                      дальнейшего развития, тем более
должается улучшение внутренней                                       Computer Corporation создали                                   что пропускная способность шины
архитектуры шины компьютера                                          первый интерфейс для дисковых                                  была поделена между всеми устрой-
с целью достижения более высокой                                     накопителей — IDE9, специально                                 ствами. PCI была разработана без
скорости передачи данных и боль-                                     предназначенный для повышения                                  возможности управления питани-
шей совместимости с периферий-                                       производительности жестких дис-                                ем, что стало неудобно при наличии
ными устройствами.                                                   ков в персональных компьютерах.                                новых, маломощных устройств. Это
   Первые микрокомпьютеры, такие                                     Идея заключалась в том, чтобы                                  накладывало очень строгие правила
как Altair 8800, требовали соеди-                                    интегрировать контроллер диска                                 на маршрутизацию данных, и, что
нения процессора и оперативной                                       и интерфейс на одной микросхе-                                 хуже всего, не было никакой под-
памяти с периферийными устрой-                                       ме, подключенной к материнской                                 держки передачи данных в режиме
ствами, включая дисководы гибких                                     плате. Позже этот интерфейс стал                               реального времени. Для решения
дисков и последовательные порты.                                     известен как ATA с PC-AT. Шина                                 этих и других вопросов разработ-
Структура шины S100, введенной                                       SCSI, изначально разработанная                                 чики следующего поколения шин
в середине 1970-х гг., являла собой
                                      6
простое соединение всех контак-         CP/M — операционная система СР/М для микроЭВМ, предшественник PC-DOS и MS-DOS.
                                      7
                                        Industry Standard Architecture, ISA — архитектура шины промышленного стандарта.
тов на чипе Intel 8080 с разъемом     8
                                        Extended Industry Standard Architecture, EISA — расширенная стандартная архитектура для промышленного применения.
на задней панели. S100 был стан-      9
                                        Integrated Drive Electronics, IDE — встроенный интерфейс накопителей.
дартом для CP/M6.                     10
                                         Peripheral Component Interconnect, PCI — шина для соединения периферийных компонентов.

CONTROL ENGINEERING РОССИЯ #1 (43), 2013
52 I ПРОМЫШЛЕННЫЕ СЕТИ

                                                                                                         Ethernet не мог использоваться
     Развитие технологий                                                                                 в качестве внутренней шины ком-
        передачи данных
                                                                                                         пьютера не только из-за ограниче-
                                                                                                         ний скорости, но в первую очередь
                                                                                                         из-за нехватки IP-адресов в схеме
                                                                                                         IPv4. На самом деле, в 2010 г. уже
                                                                                                         не осталось доступных IP.
                                                                                                            Некоторые обходные пути были
                                                                                                         найдены, однако только с перехо-
                                                                                                         дом на IPv6, который предоставля-
                                                                                                         ет огромное количество IP-адресов
                                                                                                         ( до с таточно, ч то бы ка ж дом у
                                                                                                         устройству с наличием Ethernet-
                                                                                                         подключения во всем мире при-
                                                                                                         своить несколько адресов), стало
                                                                                                         возможным дальнейшее развитие
                                                                                                         технологии. Это делает возможным
                           сконцентрировались на улучшении        высокой скорости ввода/вывода,         внутреннюю IP-адресацию в устрой-
                           PCI до PCI Express (PCIe).             возможности управления движе-          ствах, что, возможно, даже практич-
                             Последовательная шина PCIe           нием и машинного зрения.               но. Современные скорости этого
                           работает со скоростью 2,5 Гбит/с,        Новым вариантом PCIe, в котором      стандарта (например, гигабитный
                           пакетируя данные PCI, а затем пере-    заинтересована, в первую очередь,      и терабитный Ethernet) достигают
                           ходит в последовательный режим для     Apple, является Thunderbolt, кото-     или даже превышают внутренние
                           передачи пакетов по каналу. Пропуск-   рая сочетает в себе протоколы PCIe     скорости интерфейсов PCI и PCIe.
                           ная способность доступна в обоих       и DisplayPort и значительно улучшает
                           направлениях, и производительность     работу графического дисплея и про-     СЕТИ И ИНТЕРФЕЙСЫ
                           каждого слота может составлять         изводительность HMI. Хотя Apple        В БУДУЩЕМ
                           от 200 Мбит до 3,2 Гбит в любом        был создателем Thunderbolt, дру-          В настоящее время шина PCIe
                           направлении, на вход или выход.        гие компьютерные компании также        является лучшей, а Ethernet является
                             Появление PCIe — это громадный       предлагают использовать его.           предпочтительным для сетей. С пере-
                           скачок в преодолении ограничения                                              ходом Ethernet TCP/IP к версии IPv6,
                           пропускной способности, по срав-       ВЕЗДЕСУЩИЙ USB                         он, кажется, готов стать доминирую-
                           нению с PCI, при этом сохранена           Ни одно обсуждение компьютер-       щей, и, пожалуй, единственной сете-
                           совместимость портов.                  ных интерфейсов не будет полным        вой технологией. Это простой про-
                             Уровневая структура PCIe обе-        без разговора о USB11. Этот интер-     токол, легко управляемый, он имеет
                           спечивает тридцатикратное уве-         фейс заменил последовательные          встроенные функции безопасности
                           личение производительности,            и параллельные схемы соединения        и понятен большому количеству сете-
                           по сравнению с оригинальным            в ПК и лэптопах. USB имеет высокую     вых специалистов как в промышлен-
                           интерфейсом PCI. Это делает воз-       пропускную способность (USB 3.0        ных, так и коммерческих средах.
                           можным создание устройств вво-         легко поддерживает передачу полно-        Однако остается вопрос, появит-
                           да/вывода следующего поколения         кадрового видео), а его возможности    ся ли новая шина или сетевая струк-
                           с высокой пропускной способно-         Plug&Play распространяются практи-     тура в ближайшем будущем. Судя
                           стью для приложений с высокой          чески на все доступные устройства.     по скорости развития технологий,
                           производительностью, таких как            USB может использоваться в каче-    мы можем предположить, что ответ
                           высокоскоростная передача и сбор       стве внутренней шины или быть          будет положительным. Но следует
                           данных или промышленные муль-          выведен с помощью концентратора.       учесть, что из-за надежности и попу-
                           тимедийные приложения. Послед-         Протокол поддерживает питание          лярности PCIe и Ethernet любой
                           няя эволюция интерфейса PCIe           устройств, например внешних жест-      прогресс в компьютерной или сете-
                           даже поддерживает виртуализацию        ких дисков, CD- или DVD-приводов       вой технологии должен будет обе-
                           аппаратных устройств ввода/выво-       и других периферийных устройств.       спечивать обратную совместимость
                           да. Почти все современные видео-       USB также позволяет с помощью          с этими протоколами.
                           карты имеют интерфейс PCIe.            переходников передавать данные            Какие сети или шины для авто-
                             Необходимость вывода интер-          по GPIB, RS-232 и Modbus.              матизации выбрать — зависит, как
                           фейса вне компьютера привело              USB обладает достаточной про-       всегда, от конкретных потребно-
                           к появлению ePCIe, или внешней         пускной способностью и надежно-        стей. На данный момент PCIe, ePCIe,
                           шины PCIe, которую иногда назы-        стью для промышленного контроля        USB и Ethernet, кажется, в состоя-
                           вают кабелем шины PCIe. Такое          в реальном времени, к примеру при      нии решить большинство вопросов
                           развитие делает возможным рас-         соединении контроллера на основе       передачи данных в области про-
                           ширение внутренней скоростной          ПК с устройством ввода/вывода.         мышленной автоматизации.
                           шины PCIe на внешние устройства
11
                           ввода/вывода. Это, в свою очередь,     ПРОГРЕСС ETHERNET                                 Статья подготовлена
  Universal Serial Bus,
USB — универсальная        приводит к увеличению произво-           Повсеместно распространенный                 специалистами компании
последовательная шина      дительности и достижению очень         в качестве сетевой технологии,                               Advantech

                                                                                                    #1 (43), 2013 CONTROL ENGINEERING РОССИЯ
Вы также можете почитать