(какой-либо+системы)

полевая шина
-
[Интент]

полевая магистраль по зарубежной терминологии
Имеет много терминов-синонимов и обозначает специализированные последовательные магистрали малых локальных сетей (МЛС), ориентированны на сопряжение с ЭВМ рассредоточенных цифровых датчиков и исполнительных органов. Магистрали рассчитаны на применение в машиностроении, химической промышленности, в системах автоматизации зданий, крупных установках, бытовых электронных системах, системах автомобильного оборудования, малых контрольно-измерительных и управляющих системах на основе встраиваемых микроЭВМ и т. п. Основными магистралями являются Bitbus, MIL STD-1553В. В настоящее время рабочими группами IEC (65С и SP-50) стандартизируются два основных типа МЛС: высокоскоростные и низкоскоростные, ориентированные на датчики.
[Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо-русский толковый словарь по системотехнике ЭВМ. Москва 1993]

ЧТО ТАКОЕ FIELDВUS?
Так пишется оригинальный термин, который в русском переводе звучит как «промышленная сеть». Fieldbus — это не какой-то определенный протокол передачи данных и не тип сетевой архитектуры, этот термин не принадлежит ни одной отдельно взятой компании и обозначает скорее сферу применения, чем какую-либо конкретную сетевую технологию.
Давайте попробуем сформулировать лишь некоторые основные требования, которые можно предъявить к «идеальной» промышленной сети.
1. Производительность.
2. Предсказуемость времени доставки информации.
3. Помехоустойчивость.
4. Доступность и простота организации физического канала передачи данных.
5. Максимальный сервис для приложений верхнего уровня.
6. Минимальная стоимость устройств аппаратной реализации, особенно на уровне контроллеров.
7. Возможность получения «распределенного интеллекта», путем предоставления максимального доступа к каналу нескольким ведущим узлам.
8.Управляемость и самовосстановление в случае возникновения нештатных ситуаций.

[Сергей Гусев. Краткий экскурс в историю промышленных сетей]

Международный стандарт IEC 61158 “Fieldbus for use in Industrial Control Systems” («Промышленная управляющая сеть для применения в промышленных системах управления») определяет восемь независимых и несовместимых коммуникационных технологий, из которых FOUNDATION Fieldbus H1 и PROFIBUS PA стали в значительной степени преобладающими в различных отраслях промышленности.
Эти промышленные сети соответствуют требованиям стандарта IEC 61158 2, который устанавливает физический уровень так называемых промышленных сетей H1.
Основными требованиями к промышленным сетям H1 являются:
● передача данных и питание устройств нижнего уровня по одной витой паре;
● гибкость при проектировании различных топологий сети;
● совместимость всех полевых приборов;
● взрывобезопасность при установкево взрывоопасных зонах;
● распределение одной инфраструктуры на многочисленные сегменты.

[Виктор Жданкин. Концепция FieldConnex® для промышленных сетей FOUNDATION Fieldbus H1 и PROFIBUS_PA: повышение производительности и снижение затрат. СТА 2/2009]

Термин полевая шина является дословным переводом английского термина fieldbus.
Термин промышленная сеть является более точным переводом и в настоящее время именно он используется в профессиональной технической литературе.

Промышленная сеть — сеть передачи данных, связывающая различные датчики, исполнительные механизмы, промышленные контроллеры и используемая в промышленной автоматизации. Термин употребляется преимущественно в автоматизированной системе управления технологическими процессами (АСУТП).

Устройства используют сеть для:

• передачи данных, между датчиками, контроллерами и исполнительными механизмами;
• диагностики и удалённого конфигурирования датчиков и исполнительных механизмов;
• калибрования датчиков;
• питания датчиков и исполнительных механизмов;
• связи между датчиками, исполнительными механизмами, ПЛК и АСУ ТП верхнего уровня.

В промышленных сетях для передачи данных применяют:

• электрические линии;
• волоконно-оптические линии;
• беспроводную связь (радиомодемы и Wi-Fi).

Промышленные сети могут взаимодействовать с обычными компьютерными сетями, в частности использовать глобальную сеть Internet.

[ Википедия]

Главной функцией полевой шины является обеспечение сетевого взаимодействия между контроллерами и удаленной периферией (например, узлами ввода/вывода). Помимо этого, к полевой шине могут подключаться различные контрольно-измерительные приборы ( Field Devices), снабженные соответствующими сетевыми интерфейсами. Такие устройства часто называют интеллектуальными ( Intelligent Field Devices), так как они поддерживают высокоуровневые протоколы сетевого обмена.

Пример полевой шины представлен на рисунке 1.

Рис. 1. Полевая шина.

Как уже было отмечено, существует множество стандартов полевых шин, наиболее распространенные из которых приведены ниже:

1. Profibus DP
2. Profibus PA
3. Foundation Fieldbus
4. Modbus RTU
5. HART
6. DeviceNet

Несмотря на нюансы реализации каждого из стандартов (скорость передачи данных, формат кадра, физическая среда), у них есть одна общая черта – используемый алгоритм сетевого обмена данными, основанный на классическом принципе Master-Slave или его небольших модификациях.
Современные полевые шины удовлетворяют строгим техническим требованиям, благодаря чему становится возможной их эксплуатация в тяжелых промышленных условиях. К этим требованиям относятся:

1. Детерминированность. Под этим подразумевается, что передача сообщения из одного узла сети в другой занимает строго фиксированный отрезок времени. Офисные сети, построенные по технологии Ethernet, - это отличный пример недетерминированной сети. Сам алгоритм доступа к разделяемой среде по методу CSMA/CD не определяет время, за которое кадр из одного узла сети будет передан другому, и, строго говоря, нет никаких гарантий, что кадр вообще дойдет до адресата. Для промышленных сетей это недопустимо. Время передачи сообщения должно быть ограничено и в общем случае, с учетом количества узлов, скорости передачи данных и длины сообщений, может быть заранее рассчитано.
2. Поддержка больших расстояний. Это существенное требование, ведь расстояние между объектами управления может порой достигать нескольких километров. Применяемый протокол должен быть ориентирован на использование в сетях большой протяженности.
3. Защита от электромагнитных наводок. Длинные линии в особенности подвержены пагубному влиянию электромагнитных помех, излучаемых различными электрическими агрегатами. Сильные помехи в линии могут исказить передаваемые данные до неузнаваемости. Для защиты от таких помех применяют специальные экранированные кабели, а также оптоволокно, которое, в силу световой природы информационного сигнала, вообще нечувствительно к электромагнитным наводкам. Кроме этого, в промышленных сетях должны использоваться специальные методы цифрового кодирования данных, препятствующие их искажению в процессе передачи или, по крайней мере, позволяющие эффективно детектировать искаженные данные принимающим узлом.
4. Упрочненная механическая конструкция кабелей и соединителей. Здесь тоже нет ничего удивительного, если представить, в каких условиях зачастую приходиться прокладывать коммуникационные линии. Кабели и соединители должны быть прочными, долговечными и приспособленными для использования в самых тяжелых окружающих условиях (в том числе агрессивных атмосферах).

По типу физической среды полевые шины делятся на два типа:

1. Полевые шины, построенные на базе оптоволоконного кабеля.
   Преимущества использования оптоволокна очевидны: возможность построения протяженных коммуникационных линий (протяженностью до 10 км и более); большая полоса пропускания; иммунитет к электромагнитным помехам; возможность прокладки во взрывоопасных зонах.
   Недостатки: относительно высокая стоимость кабеля; сложность физического подключения и соединения кабелей. Эти работы должны выполняться квалифицированными специалистами.
2. Полевые шины, построенные на базе медного кабеля.
   Как правило, это двухпроводной кабель типа “витая пара” со специальной изоляцией и экранированием. Преимущества: удобоваримая цена; легкость прокладки и выполнения физических соединений. Недостатки: подвержен влиянию электромагнитных наводок; ограниченная протяженность кабельных линий; меньшая по сравнению с оптоволокном полоса пропускания.

Итак, перейдем к рассмотрению методов обеспечения отказоустойчивости коммуникационных сетей, применяемых на полевом уровне. При проектировании и реализации этот аспект становится ключевым, так как в большой степени определяет характеристики надежности всей системы управления в целом.

На рисунке 2 изображена базовая архитектура полевой шины – одиночная (нерезервированная). Шина связывает контроллер С1 и четыре узла ввода/вывода IO1-IO4. Очевидно, что такая архитектура наименее отказоустойчива, так как обрыв шины, в зависимости от его локализации, ведет к потере коммуникации с одним, несколькими или всеми узлами шины. В нашем случае в результате обрыва теряется связь с двумя узлами.

Рис. 2. Нерезервированная шина.

Здесь важное значение имеет термин “единичная точка отказа” (SPOF, single point of failure). Под этим понимается место в системе, отказ компонента или обрыв связи в котором приводит к нарушению работы всей системы. На рисунке 2 единичная точка отказа обозначена красным крестиком.

На рисунке 3 показана конфигурация в виде дублированной полевой шины, связывающей резервированный контроллер с узлами ввода/вывода. Каждый узел ввода/вывода снабжен двумя интерфейсными модулями. Если не считать сами модули ввода/вывода, которые резервируются редко, в данной конфигурации единичной точки отказа нет.

Рис. 3. Резервированная шина.

Вообще, при построении отказоустойчивых АСУ ТП стараются, чтобы единичный отказ в любом компоненте (линии связи) не влиял на работу всей системы. В этом плане конфигурация в виде дублированной полевой шины является наиболее распространенным техническим решением.

На рисунке 4 показана конфигурация в виде оптоволоконного кольца. Контроллер и узлы ввода/вывода подключены к кольцу с помощью резервированных медных сегментов. Для состыковки медных сегментов сети с оптоволоконными применяются специальные конверторы среды передачи данных “медь<->оптоволокно” (OLM, Optical Link Module). Для каждого из стандартных протоколов можно выбрать соответствующий OLM.

Рис. 4. Одинарное оптоволоконное кольцо.

Как и дублированная шина, оптоволоконное кольцо устойчиво к возникновению одного обрыва в любом его месте. Система такой обрыв вообще не заметит, и переключение на резервные интерфейсные и коммуникационные модули не произойдет. Более того, обрыв одного из двух медных сегментов, соединяющих узел с оптоволоконным кольцом, не приведет к потере связи с этим узлом. Однако второй обрыв кольца может привести к неработоспособности системы. В общем случае два обрыва кольца в диаметрально противоположных точках ведут к потере коммуникации с половиной подключенных узлов.

На рисунке 5 изображена конфигурация с двойным оптическим кольцом. В случае если в результате образования двух точек обрыва первичное кольцо выходит из строя, система переключается на вторичное кольцо. Очевидно, что такая архитектура сети является наиболее отказоустойчивой. На рисунке 5 пошагово изображен процесс деградации сети. Обратите внимание, сколько отказов система может перенести до того, как выйдет из строя.

Рис. 5. Резервированное оптоволоконное кольцо.

[ http://kazanets.narod.ru/NT_PART1.htm]

Тематики

• автоматизированные системы

Синонимы

• промышленная сеть
• промышленная управляющая сеть

EN

• field bus
• fieldbus

прозрачность (точность воспроизведения)
Понятие, описывающее работу кодека или системы по отношению к идеальной системе передачи без какого-либо ухудшения качества. Могут быть определены два типа прозрачности. Первый тип описывает, в какой степени обработанный сигнал соответствует входному сигналу или идеальному сигналу. При отсутствии разницы система является полностью прозрачной. Второй тип описывает, в какой степени обработанный сигнал соответствует входному сигналу или идеальному сигналу с точки зрения человека наблюдателя. Если разница не заметна, система считается прозрачной для восприятия. Термин "прозрачный" без явной ссылки на критерий используется для систем, прозрачных для восприятия (МСЭ-Т P.10/ G.100).
[ http://www.iks-media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324]

Тематики

• электросвязь, основные понятия

EN

• transparency (fidelity)

виртуальная машина
виртуальный компьютер
Виртуальный компьютер, работа которого реализуется на реальной машине с помощью специальных программных средств виртуализации.
Если не вдаваться в детали, то компьютерные системы обычно состоят из аппаратного обеспечения, операционной системы, которая работает на этом аппаратном обеспечении, и приложений, работающих в этой ОС. (Правда, во встроенных системах операционная система в традиционном понимании может отсутствовать.) Так или иначе, операционная система "знает" обо всех ресурсах и возможностях используемого оборудования и управляет им напрямую.
Если между ОС и вычислительной системой присутствует еще один программный уровень, тогда ОС получает только ту информацию, которую этот промежуточный уровень ей предоставляет. И сведения о ресурсах и возможностях используемого аппаратного обеспечения будут зависеть от этого промежуточного программного уровня. Операционная система может контролировать нижележащее оборудование только в той мере, в какой ему позволяет этот промежуточный уровень.
Промежуточный программный уровень может сообщить ОС все, что ему известно об аппаратном обеспечении, и просто передавать управляющие директивы без каких-либо изменений. Но возможно и иное решение: промежуточный уровень может не сообщать ОС все данные об имеющемся оборудовании и до определенной степени менять управляющие директивы, передаваемые ОС.
Конечно, существуют разнообразные устройства и интерфейсы, которые добавляют свои нюансы и сложности в вычислительную среду. Но использование программного уровня для формирования набора вычислительных ресурсов и правил работы и составляют основу так называемой виртуальной машины.
Виртуальная машина — это вычислительная среда, набор ресурсов и правил работы которой формируется (с помощью программного обеспечения) в некой другой вычислительной среде.
[ http://www.morepc.ru/dict/]

Тематики

• информационные технологии в целом

Синонимы

• virtual machine

EN

• virtual machine
• VM

народнохозяйственный критерий оптимальности
Обобщенный глобальный критерий, характеризующий экономическую эффективность общественного производства при реализации различных вариантов развития экономической системы с учетом реальных условий и возможностей (ограничений). Если известна цель, то степень достижения ее в заданных условиях и будет мерилом успешности развития, т.е. народнохозяйственным критерием. Было выдвинуто и подвергается исследованиям множество вариантов Н.к.о. Одни опираются на существующие обобщенные показатели развития народного хозяйства (агрегаты), например, в качестве критерия оптимальности предлагают максимизацию физического объема национального дохода либо конечного продукта в целом, а также в расчете на душу населения, или общего уровня доходов населения. Другие авторы считают, что надо сравнить уровень потребностей с уровнем их реального удовлетворения и минимизировать этот разрыв как критерий оптимальности: чем разрыв меньше, тем экономика эффективнее. Есть предложения сделать критерием максимум свободного времени членов общества, что, как легко понять, равносильно минимуму затрат труда в расчете на какой-то заданный объем продукции. Ряд ученых выбирают совсем иной путь в своих рассуждениях. Они считают, что надо сначала каким-то образом численно сформулировать цель (допустим, определенный уровень благосостояния), а затем сделать критерием минимум времени, которое потребуется для достижения этой цели (Критерий быстродействия). Наконец, высказывается мнение о том, что главное здесь не «априорное», исходящее из соображений высшего порядка определение критерия, а такая организация управления обществом, которая стимулировала бы сам поиск критериев, меняющихся в зависимости от изменения условий. Все предлагаемые Н.к.о. (соответственно целевые функции) можно поделить на два класса: одни из них строятся непосредственно на основе общесистемных показателей (объем производства продуктов и услуг, величина потребностей и т.п.), а другие — на сочетании критериев отдельных подсистем. В первом случае общество представляется как единый целеполагающий субъект и в центре внимания оказываются вопросы рациональной структуры потребления, выработки соответствующих нормативов и т.п. Во втором случае благосостояние общества определяется как обобщающая функция уровней благосостояния социальных групп и удовлетворения интересов хозяйственных подразделений. На первый план выходят вопросы справедливости и рациональности распределения, согласования интересов. См. также Социально-экономический критерий, Целевая функция благосостояния.
[ http://slovar-lopatnikov.ru/]

Тематики

• экономика

EN

• all-economy optimality criterion