Terepi buszrendszerek összehasonlítása jegyzet az Épületinformatika cím tárgyhoz

Átírás

1 Novák Balázs Terepi buszrendszerek összehasonlítása jegyzet az Épületinformatika cím tárgyhoz 1. Osztott intelligenciájú vezérlrendszerek, terepi buszrendszerek A vezérl-hálózat olyan készülékek csoportja, melyek különböz érzékelk (pl. hmérséklet, 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 lehetvé teszi olyan integrált vezérlhálózatok kialakítását, amelyekben a különböz feladatok együttesen jelennek meg, lehetvé téve így a feladatok közötti kapcsolat egyszer megteremtését is. Az integrált vezérl rendszerek több elnyös tulajdonsággal rendelkeznek a hagyományos vezérlési rendszerekkel szemben. Ilyen az egyszer bvíthetség és módosíthatóság. Mindezt a hálózat készülékei által használt közös buszvezeték teszi lehetvé, 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 bvíthet és nehezen átlátható struktúra alkalmazására kényszeríti. A hagyományos rendszereknél gyakori, hogy az adatok gyjtését, a vezérlési és szabályozási funkciókat egyetlen központi egység látja el, az érzékelk 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

2 Átjáró Központ Érzékelk/ 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 késbbiekben korlátozhatja a felhasználó mozgásterét a további fejlesztésekben. Ez egyrészt abból adódik, hogy a meglév rendszerével való kompatibilitás miatt kénytelen kötdni a már korábban kiválasztott gyártóhoz, még akkor is, ha egy másik gyártó kedvezbb 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 elzekben 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 lehetvé 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 legkedvezbb, 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 lehetvé 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

3 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 Érzékelk / beavatkozók Érzékelk / beavatkozók 2. ábra: Nyitott vezérlési rendszer 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 mveletek végrehajtása. A kiépített hálózat célja pedig a gépek közötti nagy mennyiség adat átvitelének lehetvé tétele késbbi feldolgozás céljára. A hálózatokon a kommunikáció különféle protokollok segítségével valósul meg. A mszaki fejldés, az alkalmazott mikroprocesszorok, mikrokontrollerek, elektronikai eszközök egyre olcsóbbá válása lehetvé 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 készülékekbl 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

4 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 megfelelen 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 tz- 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 elérhetvé tették a protokoll leírását, mely lehetvé teszi, hogy ne csak az ECHELON által gyártott neuron chipet használó, hanem más processzort tartalmazó eszközök is alkalmasak legyenek LonWorks hálózaton belüli használatra. BME Villamos Energetika Tanszék 4

5 Fa topológia, sodrott érpár Router Interfész Modem Modem PC Távoli megfigyelés LonPoint modul LonPoint modul Interfész PC megjelenítés Power Line Router Készülék Készülék Interfész PC Installáció Fa topológia, sodrott érpár Router 1,25 Mbit/s, sodrott érpár PC Távoli megfigyelés Készülék Készülék Interfész Internet szerver Internet PC laptop diagnosztika Fa topológia, sodrott érpár Internet szerver Eszköz Eszköz Kommunikációs csatorna típusok 4. ábra: Példa a LonWorks rendszer kialakítására 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 legjelentsebb szerepe. Ez a csatornatípus lehetvé teszi a készülékek egyszer csavart érpáron keresztüli összekötését bármilyen konfigurációban, elírás nélkül a bekötvezetékek 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 TP/FT-10 TP/XF-1250 PL-20 IP-10 Adathordozó közeg Csavart érpár, szabadon alakítható topológia Csavart érpár, busz topológia Energiaelosztó hálózat LonWorks IP hálózaton Átviteli sebesség Eszközök maximális száma 78 kbit/s Maximális távolság 500 m (szabadon alakítható topológia); 2200 m (busz topológia) 1,25 Mbit/s m 5,4 kbit/s Környezetfügg Környezet függ IP hálózat által meghatározott IP hálózat által meghatározott IP hálózat által meghatározott BME Villamos Energetika Tanszék 5

6 Csatorna-hozzáférés A LonWorks rendszer egy egyedi csatorna-hozzáférési algoritmust, a predictive p- persistent CSMA (Carrier Sense Multiple Access) protokollt használja. Az Ethernet hálózatokhoz hasonlóan, a LonWorks eszközök is véletlenszeren 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 megismétldéséhez vezetne. A várakozási idk hosszának véletlenszervé tételével az ütközések száma csökkenthet. A LonWorks rendszeren belül legalább 16 késleltetési szintet alkalmaznak, ami 16 különböz hosszúságú késleltetési idnek felel meg. Az egyedi tulajdonság annyiban nyilvánul meg, hogy a készülékek, a hálózat várható terhelésétl függen 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 kibvül maximum 1008-ra, tehát a készülékek, bizonyos esetekben 1008 különböz hosszúságú késleltetési idt használhatnak ütközés esetén a buszhozzáférésre. Az éppen használt késleltetési idk számát az eszközök a busz terheltségétl függ becslés alapján határozzák meg. Ez lehetvé 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 késbbiek során lehetvé. Ez a cím három részbl tevdik össze: domain ID, subnet ID, node ID. Egy domain-ben 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 elhelyezkedésétl. 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: 127 Domain-en belüli subnet: 255 Összes eszköz a domain-en belül: BME Villamos Energetika Tanszék 6

7 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 eszközt használnak fel. Itt a központi vezérl egységek nagy sebesség soros vonalon kommunikálnak az elosztott érzékel és beavatkozó eszközökkel ( egységek, szelepek, stb.). 2. A második, a PROFIBUS-PA, kifejezetten ipari folyamatok felügyeletére és szabályozására készült. Lehetvé teszi egy adott folyamat érzékelinek és beavatkozóinak egyetlen buszra való felfzését, mely egyszerre valósítja meg az eszközök kommunikációját és tápellátását. Ezt a rendszert a nagy megbízhatóság, szélsséges körülmények közötti mködképesség jellemzi. 3. A harmadik, a PROFIBUS-FMS, a rendszeren belüli általános kommunikációs feladatot látja el, lehetvé 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 mködik. Ez két különböz protokollt jelent, melyek ugyanazt az átviteli technológiát és buszhozzáférési módszert használják. Vannak olyan eszközök, melyek egyidejleg mindkét protokollt igénybe veszik a kívánt kommunikáció típusától függen. A 3. ábra a PROFIBUS rendszeren belüli általános vezérlési és a nagy megbízhatóságot követel folyamatirányítási feladatok elkülönülését szemlélteti. Internet PROFIBUS TCP/IP-n PLC PROFIBUS DP RS-485 PROFIBUS PA (Folyamatirányítás) IEC ábra: A PROFIBUS rendszer felépítése BME Villamos Energetika Tanszék 7

8 Átviteli technológia Az elbbiekben 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 bvíthet. 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] PA alkalmazás esetén az IEC 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 bvíthet. Az egységek a buszvezetéken keresztül kapják az energiát, amelyet különálló tápegység biztosít. A tápegység típusától és az alkalmazott buszvezeték keresztmetszetétl függen a szegmensek maximális hossza 900 és 1900 méter között változhat. Olyan esetekben, amikor nagyobb átviteli sebességre, nagyobb távolságok áthidalására, vagy jobb elektromágneses zavartrésre van szükség, üvegszálas átvitel is alkalmazható a PROFIBUS rendszerben. Ilyenkor a szegmenshossz a kilométeres távolságot is elérheti. Buszhozzáférés 9,6 19,2 93,8 187, 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 egységek, szelepvezérlk, 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 gyr alakul ki (6. ábra), amelyben minden master egy elre meghatározott körbefordulási idn belül meghatározott idtartamra 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 rendelkeznek adja tovább a vezérjelet. BME Villamos Energetika Tanszék 8

9 Logikai vezérlgyr Master (aktív) egységek PLC PLC PROFIBUS Slave (passzív) egységek 6. ábra: Logikai vezérlgyr 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 elérhetek, 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 címezhetek. 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 elre, 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 elre megadhatók, vagy az FMS szolgáltatások felhasználásával definiálhatók, törölhetk, 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 eljel nélküli 16 bites szám. Minden objektumnak egyedi indexe van. Lehetség van az objektumok nevével vagy fizikai címükkel való címzésére. BME Villamos Energetika Tanszék 9

10 4. CAN A CAN (Controller Area Network) vezérlési rendszert elssorban a jármipar 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 érzékelre és beavatkozóra van szükség, amelyek összehangolt mködését valósítja meg a CAN rendszer. A CAN által nyújtott elnyöket az ipari felhasználók is felfedezték, ezzel megkezddött 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 elérhetvé az ISO/OSI modell hetedik, alkalmazási rétegének rendszeren belüli meghatározásával. Ez egyenrangú készülékek közötti kommunikációt tesz lehetvé, 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 sebességtl, a maximális hossz 1 km (50 kbit/s átviteli sebesség mellett). Egy buszvonalon 64 buszrésztvev helyezhet el. A vonal hossza, illetve a résztvevk 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 jelentsége: Több résztvev adása esetén a magasabb prioritású üzenet marad a buszon érvényben. A résztvevk 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 résztvevnek szóló broadcast, illetve multicast üzenetek továbbítása, ahol a broadcast üzenet az összes buszon található résztvevnek szól, míg multicast esetén a résztvevk 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 résztvevk adás közben is folyamatosan, bitenként figyelik a buszt, és ha a leadott üzenetüktl 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. BME Villamos Energetika Tanszék 10

11 5. INTERBUS Az INTERBUS elssorban ipari folyamatirányításra kifejlesztett master/slave alapú vezérlrendszer, amely különféle érzékelk és beavatkozók kapcsolatát teszi lehetvé 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 lehetvé. Topológia Az INTERBUS gyr elrendezés topológiát használ, ami azt jelenti, hogy minden egyes eszköz egy zárt átviteli vonalra van felfzve, amely egy központi, az adatforgalmat irányító master egységbl 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 gyr topológia lehetvé teszi a hatékony hibakeresést, illetve hiba esetén, a vonalon, a meghibásodás helye eltt lev készülékek további üzemben maradását. Ez utóbbit a minden készülékben megtalálható vonalcsatoló egység teszi lehetvé, mely ilyenkor automatikusan leválasztja a meghibásodott hálózatrészt vagy készüléket. Leágazásokkal a hálózatban 16 szintet lehet kialakítani, összesen 4096 pont telepítésével. A buszvezetéken fogadott jelet a résztvevk mindegyike felersítve küldi tovább, ami nagyobb méret hálózat kiépítését teszi lehetvé. 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 vezérlpanel, 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 masterbl indul ki a fvonal, vagy remote bus, melyre speciális eszközök, vagy buszterminálok (Bus Terminal) kapcsolhatóak. A fvonalon található készülékek általában saját, különálló energiaellátással rendelkeznek, de bizonyos esetekben az energiaellátást a fvonal vezetékének igénybevételével is meg lehet oldani. A buszterminálokkal a fvonal leágaztatása, lokális buszszegmensek kialakítása lehetséges. A repeaterként viselked buszterminál hozza létre a kapcsolatot a fvonal és a lokális vonalon található készülékek között, illetve lehetvé teszi egy buszszegmens ki- és bekapcsolását. A fvonal és a szegmens között galvanikus elválasztást biztosít, a jeleket felersítve továbbítja egyik oldalról a másikra. A lokális vonalon lév készülékek kommunikációjához szükséges energia ellátását is megvalósítja, míg az eszközök kapcsolásához szükséges feszültséget minden eszköznél különállóan kell megoldani. Az eddig felsorolt topológiai egységek elssorban 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 érzékelit kell bekötni a teljes irányítási rendszerbe, az INTERBUS egy különálló topológiai egységet biztosít: a hurkot (loop). Egy hurkon belül az irányítási feladat érzékelit lehet egy kéteres, árnyékolatlan vezetékre felfzni. Ez a vezeték egyszerre biztosítja az egységek számára a kommunikációt és az energiaellátást is. A hurok, a fvonallal és a lokális vonalakkal szemben, már valódi gyr struktúrájú, vagyis a hurokcsatolóból kiinduló vezeték nem feltétlenül kell ugyanazon a nyomvonalon visszatérjen, ahol elindult. BME Villamos Energetika Tanszék 11

12 Master BT - buszterminál - bemeneti/kimeneti egység M - master (irányító) egység M BT INTERBUS Master Fvonal BT BT BT BT BT BT Slave-ek BT Hurok 7. ábra: Az INTERBUS topológiája. a, gyr kialakítása; b, hálózati szintek Adatátvitel Az INTERBUS rendszerben a készülékek fizikai címeit a topológiában elfoglalt helyük határozza meg. A cím hozzárendelése a gyrn 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 ciklusidben kiadott keret egy elre definiált helyére írják be, illetve onnan olvassák ki. A keretet a készülékek a buszon a felfzés sorrendjében adják tovább egymásnak. Ez a módszer lehetvé teszi az egy idben 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 modul hozzáteszi saját információit, egyetlen, fejlécet, vezérl és ellenrz 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 BME Villamos Energetika Tanszék 12

13 6. Instabus EIB (KNX) Az instabus EIB elssorban épületvillamosításra kifejlesztett nyílt buszrendszer. Fejlesztése az 1980-as években kezddött 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 vonalersítk segítségével 255-re bvíthet. A vonal topológiailag lehet buszrendszer (felfzött), csillag alakú vagy fastruktúrájú. A vezeték tetszleges 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 R 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 fvonalon 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 bvíthet a tartományi fvonalakon, 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 résztvevk üzembe helyezése során, ill. szervízelési és diagnosztikai munkák esetén használja. Az üzemvitel során, normál esetben, a táviratban mindössze, mint forráscím van rögzítve. BME Villamos Energetika Tanszék 13

14 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 mködés 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 buszrésztvevhöz 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 idközönkénti 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 késbbi idpontban kísérli meg újra. Ezt a CAN rendszerhez hasonló, nem-destruktív üzenettovábbítási mód teszi lehetvé. BME Villamos Energetika Tanszék 14

15 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 mezgazdaságban, ermvek irányítási folyamataiban, hajógépek vezérlésében és az épületautomatizálási területen is. A P-Net a kevés, néhány érzékelt és beavatkozót igényl alkalmazásoktól, a több ezer buszrésztvevt összefogó feladatokig sok területen alkalmazható. A P-Net az RS485 szabványú árnyékolt, sodrott érpáras közegen történ adatátvitelre épül. Ez a közeg ismétlk közbeiktatása nélkül maximum 1200 méter buszhosszat enged meg. Egy P-Net buszszegmensre maximum 125 buszrésztvev kapcsolható. A készülékek között átvitt adattípusok binárisak, illetve lebegpontos értékek lehetnek. Ez utóbbiak a különböz érzékelk által mért (hmérséklet, nyomás, feszültség, áram, stb.) értékeket tartalmazzák, pontosan meghatározott formátumban, így minden egyes érték az összes résztvev számára ugyanazt jelenti. Így pl. egy hmérsékleti érték minden esetben celsius fokban kerül a buszra. A bináris adatok az eszközök (szelepek, kapcsolók, stb.) állapotát jelzik. A rendszer adatátviteli sebessége 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 lehetvé teszi, hogy egy cellát, vagyis egy különálló folyamatot úgy kikapcsolhassunk, hogy közben a rendszer többi eleme fennakadás nélkül tovább mködhessen. 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. P-Net MASTER SLAVE SLAVE P-Net Multi-port MASTER SLAVE Multi-port MASTER SLAVE MASTER SLAVE P-Net Multi-port MASTER MASTER P-Net SLAVE SLAVE SLAVE MASTER 10. ábra: A P-Net topológiája BME Villamos Energetika Tanszék 15

16 Mindez nem azt jelenti, hogy egy résztvevt 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 elnyös, hogy az egyes részeken belüli helyi adatforgalom mértéke nincs hatással a rendszer többi összetevjére. 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 idben 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 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. BME Villamos Energetika Tanszék 16

17 8. LCN Az LCN (Local Control Network) egy német fejlesztés buszrendszer, kifejezetten épületautomatizálási funkciók megvalósítására. A többi buszrendszertl eltéren, egy speciális adatátviteli közeget használ a készülékek közötti táviratforgalomban, mégpedig egy egyszer ersáramú 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 egyszervé válik. Egy hagyományos villanyszereléssel készült, intelligenciát nem tartalmazó, épületen belüli villamos hálózat könnyen továbbfejleszthet elosztott intelligenciát alkalmazó épületfelügyeleti hálózattá. Az így kialakított buszon a résztvevk energiaellátása közvetlenül az energiaátviteli hálózatról történik, nincs szükség különálló tápegységre. Az egyes készülékek egyenként több be- illetve kimenttel, hozzájuk kapcsolódó funkcióval (pl. idzítés) rendelkeznek, így akár egyetlen eszközzel is megvalósítható egy helyi szabályozási vagy vezérlési feladat. Topológia Az LCN busz topológiája tetszleges 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 lehetvé 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. Lehetség van a rendszer egyes különálló részeinek optikai kábelen történ összekapcsolására, mellyel maximum 2 km távolság hidalható át. LCN-szegmensbusz SK Szegmenscsatolók SK LCN-busz LCN-busz Modul Modul Modul Modul Modul 12. ábra: LCN busz topológiája. BME Villamos Energetika Tanszék 17

18 Címzés Az LCN rendszer mködése parancsorientált, ami annyit jelent, hogy a végrehajtandó funkciók az érzékelkhöz, kapcsolókhoz vannak hozzárendelve. Minden egyes parancstávirat tartalmazza a vezérelni kívánt beavatkozó címét és a vezérléshez kapcsolódó egyéb funkciókat is, így pl. idzítést. Ezzel megvalósítható, hogy egy-egy beavatkozó máshogy viselkedjen a kapott távirattól függen, 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 résztvevk megszólítása egyedileg, vagy csoportosan történhet. Egy csoportba korlátlan számú résztvev foglalható. 9. Összehasonlítás Mint láthattuk, a bemutatott buszrendszerek között mködésükben és felépítésükben jelents eltérések vannak. Ez abból is adódik, hogy elssorban milyen célra fejlesztették ki ket. Talán a LonWorks tekinthet a legsokoldalúbbnak, mivel itt mind az átviteli közeg fajtája, mind az átviteli sebesség területén tág lehetségek állnak a felhasználó rendelkezésére. Segítségével mind a gyorsabb ipari folyamatautomatizálási feladatok, mind a kisebb kommunikációs sebességet igényl épületautomatizálás megvalósítható. Jelenleg több millió LonWorks készülék mködik világszerte. Leginkább a tengerentúlon elterjedt, de Európában is egyre növekszik felhasználásának mértéke, elssorban 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 elsdleges feladata. Hasonlóan épületautomatizálási feladatot lát el az LCN, melynek elnye, hogy felhasználásával, egy hagyományos villanyszereléssel készült épületben, könnyebben lehet intelligens vezérlhálózatot kialakítani. Az LCN német fejlesztés, elssorban 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, ftésének, 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 célszerbb 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 lehetségét, hogy egy-egy résztvev esetlegesen nem, vagy csak késn 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, szellzés, klímaberendezések vezérlésére is. BME Villamos Energetika Tanszék 18

19 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. Kommunikáció típusa Buszhozzá- férés Topológia Átviteli közeg Átviteli sebesség * Kapcsolat TCP/IPvel 3.táblázat: Terepi buszrendszerek összehasonlítása LonWorks PROFIBUS CAN INTERBUS EIB (KNX) P-Net LCN Egyenrangú predictive p- persistent CSMA Irányított (master/slave) Master/slave, logikai token Egyenrangú Nem destruktív CSMA/CA Irányított (master/slave) Keretösszegzés Egyenrangú nem destruktív CSMA/CA Irányított (master/slave) master/slave virtuális vezérjel fa x - - látszólagos x x x csillag x x - x lineáris busz x x x - x - x gyr x sodrott érpár x x x x x x - üvegszál x x - x x - - IR x - - x x - - rádiós x - - x x - - ersáramú hálózat x x - - speciális [kbit/s] , ,6 76,8 9,6 Nyílt rendszer? LonMark igen van van van van van?? CANopen, DeviceNet igen igen igen??? x * Az átviteli sebesség értékek minden esetben a csavart érpáras kommunikációra vonatkoznak BME Villamos Energetika Tanszék 19

20 Irodalom: [1] Introduction to the LonWorks System Echelon Corp. [2] LonWorks product catalog Echelon Corp. [3] [4] PROFIBUS technical description PROFIBUS Nutzerorganisation e.v., [5] [6] CiA Draft Standard 102 Version CAN Physical Layer for Industrial Applications [7] [8] INTERBUS basics Interbus Club [9] [10] Dr. Kovács Károly instabus EIB [11] [12] The P-Net Fieldbus for Process Automation P-Net User Organization, [13] [14] Elektromosipari zsebkönyv 2001/2002 Magyar Mediprint Szakkiadó Kft [15] Magyarországi Terepbusz Tudásközpont - [16] INFIDA The Internet Fieldbus Database BME Villamos Energetika Tanszék 20