контрольно-измерительные точки

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

распределительный щит
Комплектное устройство, содержащее различную коммутационную аппаратуру, соединенное с одной или более отходящими электрическими цепями, питающееся от одной или более входящих цепей, вместе с зажимами для присоединения нейтральных и защитных проводников.
[ ГОСТ Р МЭК 60050-826-2009]

щит распределительный
Электротехническое устройство, объединяющее коммутационную, регулирующую и защитную аппаратуру, а также контрольно-измерительные и сигнальные приборы
[Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)]

распределительный щит
—
[А.С.Гольдберг. Англо-русский энергетический словарь. 2006 г.]

EN

distribution board
assembly containing different types of switchgear and controlgear associated with one or more outgoing electric circuits fed from one or more incoming electric circuits, together with terminals for the neutral and protective conductors.
[IEV number 826-16-08]

FR

tableau de répartition, m
ensemble comportant différents types d'appareillage associés à un ou plusieurs circuits électriques de départ alimentés par un ou plusieurs circuits électriques d'arrivée, ainsi que des bornes pour les conducteurs neutre et de protection.
[IEV number 826-16-08]

Параллельные тексты EN-RU

Distribution switchboards, including the Main LV Switchboard (MLVS), are critical to the dependability of an electrical installation. They must comply with well-defined standards governing the design and construction of LV switchgear assemblies

A distribution switchboard is the point at which an incoming-power supply divides into separate circuits, each of which is controlled and protected by the fuses or switchgear of the switchboard. A distribution switchboard is divided into a number of functional units, each comprising all the electrical and mechanical elements that contribute to the fulfilment of a given function. It represents a key link in the dependability chain.

Consequently, the type of distribution switchboard must be perfectly adapted to its application. Its design and construction must comply with applicable standards and working practises.

[Schneider Electric]

Распределительные щиты, включая главный распределительный щит низкого напряжения (ГРЩ), играют решающую роль в обеспечении надежности электроустановки. Они должны отвечать требованиям соответствующих стандартов, определяющих конструкцию и порядок изготовления НКУ распределения электроэнергии.

В распределительном щите выполняется прием электроэнергии и ее распределение по отдельным цепям, каждая из которых контролируется и защищается плавкими предохранителями или автоматическими выключателями.
Распределительный щит состоит из функциональных блоков, включающих в себя все электрические и механические элементы, необходимые для выполнения требуемой функции. Распределительный щит представляет собой ключевое звено в цепи обеспечения надежности.

Тип распределительного щита должен соответствовать области применения. Конструкция и изготовление распределительного щита должны удовлетворять требованиям применимых стандартов и учитывать накопленную практику применения.

[Перевод Интент]

Рис. Schneider Electric

With Prisma Plus G you can be sure to build 100% Schneider Electric switchboards that are safe, optimised:

> All components (switchgear, distribution blocks, prefabricated connections, etc.) are perfectly rated and coordinated to work together;

> All switchboard configurations, even the most demanding ones, have been tested.

You can prove that your switchboard meets the current standards, at any time.

You can be sure to build a reliable electrical installation and give your customers full satisfaction in terms of dependability and safety for people and the installation.

Prisma Plus G with its discreet design, blends harmoniously into all tertiary and industrial buildings, including in entrance halls and passageways.

With Prisma Plus G you can build just the right switchboard for your customer, sized precisely to fit costs and needs.

With this complete, prefabricated and tested system, it's easy to upgrade your installation and still maintain the performance levels.

> The wall-mounted and floor-standing enclosures combine easily with switchboards already in service.

> Devices can be replaced or added at any time.

[Schneider Electric]

С помощью оболочек Prisma Plus G можно создавать безопасные распределительные щиты, на 100 % состоящие из изделий Schneider Electric:

> все изделия (коммутационная аппаратура, распределительные блоки, готовые заводские соединения и т. д.) полностью совместимы механически и электрически;

> все варианты компоновки распределительных щитов, в том числе для наиболее ответственных применений, прошли испытания.

В любое время вы можете доказать, что ваши распределительные щиты полностью соответствуют требованиям действующих стандартов.

Вы можете быть полностью уверены в том, что создаете надежные электроустановки, удовлетворяющие всем требованиям безопасности для людей и оборудования

Благодаря строгому дизайну, распределительные щиты Prisma Plus G гармонично сочетаются с интерьером любого общественного или промышленного здания. Они хорошо смотрятся и в вестибюле, и в коридоре.

Применяя оболочки Prisma Plus G можно создавать распределительные щиты, точно соответствующие требованиям заказчика как с точки зрения технических характеристик, так и стоимости.

С помощью данной испытанной системы, содержащей все необходимые компоненты заводского изготовления можно легко модернизировать существующую электроустановку и поддерживать её уровни производительности.

> Навесные и напольные оболочки можно легко присоединить к уже эксплуатируемым распределительным щитам.

> Аппаратуру можно заменять или добавлять в любое время.

[Перевод Интент]

The switchboard, central to the electrical installation.

Both the point of arrival of energy and a device for distribution to the site applications, the LV switchboard is the intelligence of the system, central to the electrical installation.

[Schneider Electric]

Распределительный щит – «сердце» электроустановки.

Низковольтное комплектное устройство распределения является «сердцем» электроустановки, поскольку именно оно принимает электроэнергию из сети и распределяет её по территориально распределенным нагрузкам.

[Перевод Интент]

Тематики

• НКУ (шкафы, пульты,...)
• электроснабжение в целом

EN

• branch distribution panel
• distributing board
• distributing panel
• distributing switchboard
• distribution bench
• distribution board
• distribution panel
• distribution switchboard
• gear
• keyboard
• PNL
• SB
• sw & d
• switchboard
• switchboard panel

DE

• elektrischer Verteiler, m
• Schalttafel
• Verteiler, m

FR

• tableau de distribution
• tableau de répartition, m