Главная      Учебники - Разные     Лекции (разные) - часть 20

 

Поиск            

 

Совместное научно-производственное предприятие «Промэкс» Особенности построения и рекомендации по применению иутк «Гранит-микро». Часть Организация информационных обменов между пу и кп. Редакция 1, 2005 г

 

             

Совместное научно-производственное предприятие «Промэкс» Особенности построения и рекомендации по применению иутк «Гранит-микро». Часть Организация информационных обменов между пу и кп. Редакция 1, 2005 г

Совместное научно-производственное предприятие «Промэкс»

Особенности построения

и рекомендации по применению ИУТК «Гранит-микро».

Часть 1. Организация информационных обменов между ПУ и КП.

Редакция 1, 2005 г.

Научный руководитель СНПП «Промэкс»

к.т.н., доцент М.Л. Портнов

2005 г.

Содержание

Введение

3

1.

Сопряжение устройств контролируемых пунктов (КП) с устройствами пункта

управления (ПУ) или центральной приемо-передающей станцией (ЦППС)

5

2.

Организация информационных обменов в ИУТК «Гранит-микро»

9

3.

Организация рабочих циклов в ИУТК «Гранит-микро»

15

4.

Работа ИУТК «Гранит-микро» по физической (выделенной) ТЛС

23

5.

Работа работы по уплотненной ТЛС

26

6.

Работа по аналоговой радио ТЛС

28

7.

Работа по цифровой радио ТЛС

30

8.

Работа по мобильной (цифровой) радио ТЛС

39

9.

Работа по высокоскоростной цифровой ТЛС

40

10.

Реализация рассредоточенных устройств КП

41

11.

Организация резервирования устройств ПУ и КП

44

12.

Реализация устройства КП в двух и более кожухах КП-микро

49

13.

Реализация устройства ПУ в двух и более кожухах КП-микро

50

14.

Реализация устройств КП с цепочечными (транзитными) ТЛС

52

15.

Концепция сопряжения ИУТК «Гранит-микро» с ведомственной сетью, предлагаемая СНПП “Промэкс”

52

16.

Приложения

1. Информационный материал по проектированию и применению информационно-управляющего телемеханического комплекса «Гранит-микро» (товарный знак МИКРОГРАНИТ), редакция 5, 2004 г.

2. Концепция построения и реализация АСКУЭ на компонентах информационно-управляющего телемеханического комплекса «Гранит-микро» торговой марки МИКРОГРАНИТ, СНПП «Промэкс», Житомир, 2005 г.

3. Концепция построения и реализация АСУ ТП объектов энергетики на компонентах информационно-управляющего телемеханического комплекса «Гранит-микро» торговой марки МИКРОГРАНИТ, СНПП «Промэкс», Житомир, 2004 г.

4. Руководства по применению функциональных модулей ИУТК «Гранит-микро»

5. Руководство по применению программного обеспечения SCADA ОИК «Гранит-микро» информационно-управляющих телемеханических комплексов ИУТК «Гранит-микро» торговой марки МИКРОГРАНИТ. Часть первая. Принципы организации ОИК «Гранит-микро», выполняемые функции при обработке, отображении, регистрации различных видов информации. Редакция 1, 2004 г.

6. Руководство по применению программного обеспечения SCADA ОИК «Гранит-микро» информационно-управляющих телемеханических комплексов ИУТК «Гранит-микро» торговой марки МИКРОГРАНИТ. Часть вторая. Описание информационной модели объекта. Редакция 1, 2004 г.

7. Руководство по применению программного обеспечения SCADA ОИК «Гранит-микро» информационно-управляющих телемеханических комплексов ИУТК «Гранит-микро» торговой марки МИКРОГРАНИТ. Часть третья. Работа с пакетом про грамм. Редакция 1, 2004г.

Введение

При создании ИУТК «Гранит-микро» проанализированы основные параметры более 35 изделий – аналогов ведущих фирм – АBB, Siemens, PEP, Landis@Gyr, Motorola, Octagon Systems, Allen Breadly, ОАО «ЦННИКА», ЗАО «Системы телемеханики и автоматизации – Систел - А», ЗАО «Системы связи и телемеханики», ЗАО НПП «Радиотелеком», ОАО «Юг-Система плюс», ЗАО «РТСофт», компании ДЕП, ООО НТЦ «ГОСАН» и др. Выработаны, апробированы в десятках публикаций новые технические решения, которые позволяют ИУТК «Гранит-микро» успешно конкурировать с изделиями ведущих фирм.

С декабря 2003 г. изделия ИУТК «Гранит-микро» защищены российской торговой маркой «МИКРОГРАНИТ».

В 2004 г. изделиям ИУТК «Гранит-микро» на всеукраинском конкурсе присвоен диплом «Высшая проба» в номинации «Приборостроение».

Уровень ИУТК «Гранит-микро» характеризуют:

1.Экспозиция ИУТК «Гранит-микро» на выставке «Год Украины в России».

2.Приказ РАО ЕЭС России, которым разрешается использовать на объектах электроэнергетики России комплекс телемеханики «Гранит-микро» (в перечне предприятий СНПП «Промэкс» - единственный производитель Украины).

3. Диплом Международной выставки «Энергосвязь, средства связи в энергетике».

4. Диплом 2 степени в номинации «Автоматизированные системы учета энергоресурсов» VІІ Международной специализированной выставки «Уралэнерго-2001»..

5. Диплом 3-ей международной специализированной выставки «Энергетика, энергоресурсосбережение, экология».

6. Диплом Международной выставки «Уралэнерго» - 2004 г.

7. Диплом Международной выставки «Энергосвязь-2002» за разработку и внедрение современных цифровых технологий в системах управления ЕЭС России.

8. Диплом С.-Петербургской выставки «Энергетика», 2005 г.

9. Доклад на втором специализированном семинаре – выставке «Современные средства телемеханики, организация рабочих мест и щитов управления», Москва 2001г.

10. Доклад на третьем специализированном семинаре – выставке «Современные средства телемеханики, организация рабочих мест и щитов управления», Москва 2002г.

11.Доклад на четвертом специализированном семинаре – выставке «Современные средства телемеханики, организация рабочих мест и щитов управления», Москва 2003г.

12.Доклад на пятом специализированном семинаре – выставке «Современные средства телемеханики, организация рабочих мест и щитов управления», Москва 2004г.

13.Доклад на шестом специализированном семинаре – выставке «Современные средства телемеханики, организация рабочих мест и щитов управления», Москва 2005г.

14. Монография «Анализ состояния производства, принципов построения и тенденций развития информационно - управляющих комплексов для АСУ распределенных энергообъектов и производств», Москва, 2002 г. (д.т.н., профессор Е.М. Портнов).

15. Более 70 патентов Украины и России на изобретения, в том числе 20 патентов на устройства ИУТК «Гранит-микро».

В разработке ИИУТК «Гранит-микро» принимали участие:

-Портнов Михаил Львович, научный руководитель СНПП «Промэкс», научный руководитель ОАО «Промавтоматика» (г. Житомир), научный руководитель официального представительства СНПП «Промэкс» и ОАО «Промавтоматика» в Москве – Выставочно-торгового дома «Гранит-микро», к.т.н., доцент, чл.-кор. ИА Украины, автор более 70 патентов и 120 научных трудов,

-Портнов Евгений Михайлович, доктор технических наук, профессор Московского института (технического университета) электронной техники, автор более 20 патентов и 50 научных трудов, руководитель работ по теоретическому обоснованию структур и системных решений,

-Голько Валерий Зигмундович, руководитель разработки схемотехнических решений ИУТК «Гранит-микро», автор 10 научных работ,

-Остринский Евгений Александрович, магистр, руководитель разработки подсистем АСКУЭ и РАИ, автор 12 научных работ,

-Ищенко Александр Сергеевич, аспирант, руководитель разработки сетевого и прикладного программного обеспечения, автор 5 научных работ,

-Калитовская Лариса Алексеевна, руководитель разработки SCADA ОИК «Гранит-микро»,

-Перегуда Евгений Викторович, руководитель разработки систем электропитания ИИУК «Гранит-микро»,

-Портнова Нина Григорьевна, автор 11 патентов, руководитель разработки подсистемы сервисного обеспечения для проведения испытаний системы,

-Самчик Анна Викторовна, аспирант, разработчик модуля прямых измерений,

-Костюков Александр Георгиевич, конструкторское выполнение компонентов

ИИУК «Гранит-микро»,

-Мокрицкий Павел Георгиевич, разработка подсистемы сопряжения с диспетчерским щитом,

-Кондратюк Анна Анатольевна, разработка печатных плат компонентов ИИУК «Гранит-микро»,

-Андриенко Татьяна Васильевна, директор СНПП «Промэкс», организация разработки, изготовления и введения в работу ИИУК «Гранит-микро».

1. Сопряжение устройств контролируемых пунктов (КП) с устройствами пункта управления (ПУ) или центральной приемо-передающей станцией (ЦППС).

Для сопряжения устройств ИУТК используется канал связи – совокупность средств, обеспечивающих проведение информационных обменов между двумя территориально разнесенными пунктами – пунктами обмена информацией (ПОИ). Информационные обмены могут проводиться между пунктами управления (ПУ) или центральными приемо– передающими станциями (ЦППС) и контролируемыми пунктами (КП), двумя КП, двумя ПУ (ЦППС).

Совокупность средств, составляющих канал связи, включает среду, по которой проводятся информационные обмены ПОИ, а также аппаратные и программные модули, обеспечивающие формирование сообщений для информационного обмена.

Среда проведения информационных обменов называется линией связи. Многоканальная линия связи используется для организации нескольких каналов связи. Наиболее характерной многоканальной линией связи является оптическое волокно.

Телемеханическая линия связи (ТЛС) – сочетание аппаратных и программных средств и среды проведения информационных обменов территориально разнесенных ПОИ.

В ИУТК «Гранит-микро» возможно использование разных типов ТЛС и их конфигураций.

1.1.Типы ТЛС:

-выделенная (физическая) линия связи – пара проводов в специально проложенном или общем (например, городском телефонном) кабеле,

-уплотненная ВЧ сигналами линия связи. Организуется по линиям электропередачи и другим средам,

-аналоговая радио линия связи. Организуется с помощью стандартных или специализированных радиостанций,

-цифровая радио линия связи. Организуется цифровыми модемами, совмещенными с радиопередающим и радиоприемным узлами,

-цифровая радио линия связи, организованная средствами мобильной связи в GSM формате,

-вариант радио ТЛС, организованный средствами мобильной связи с использованием процедур GPRS,

-цифровая линия связи, использующая вычислительную сеть Ethernet,

-цифровая линия связи, организованная по оптическому волокну.

1.2.Конфигурации ТЛС:

-радиальная,

-магистральная,

-транзитная,

-произвольная,

-одноуровневая,

-многоуровневая,

-с элементами сети.

Ниже приведены примеры конфигураций линий связи

1.2.1.Радиальные линии связи


В радиальной конфигурации число ТЛС (радиусов) равно числу КП. Такая конфигурация обеспечивает максимальную живучесть ИУТК в целом, так как невозможность реализации информационных обменов по одному радиусу не влияет на работоспособность остальных. К положительным характеристикам радиальных линий связи следует отнести возможность установки разной скорости передачи по радиусам и высокую пропускную способность - суммарное число информационных обменов в единицу времени, ПУ со всеми КП ИУТК, так как информационные обмены по разным радиусам могут проводиться в пересекающиеся моменты времени.

При оптимальном построении устройства ПУ (ЦППС) суммарная пропускная способность ИУТК равна сумме пропускной способности всех радиусов. Оптимальным назовем такое построение устройства ПУ (ЦППС), при котором не образуется очередь информационных сообщений от любого КП независимо от реальной интенсивности потока заявок на передачу.

Алгоритмические, схемные и системные решения ИИУК «Гранит-микро» позволяют максимально использовать реальную пропускную способность линий связи .

1.2.2. Магистральная линия связи.

По одной магистральной линии связи проводятся информационные обмены ПУ (ЦППС) с несколькими или всеми КП. Очевидно, что при проведении информационных обменов части КП с ПУ (ЦППС) по одной магистральной линии связи, сопряжение ПУ с другими КП одного ИУТК проводятся по другим видам линий связи или другой магистральной линии связи. В одном ИИУК (ИУТК) «Гранит-микро» может использоваться произвольное число магистральных линий связи.

Устройства КП присоединяются к магистральной линии связи «квазипараллельно». Термин «квазипараллельно» используется потому, что физически параллельное подключение КП к магистральной линии реализуется только для проводных ТЛС, а в общем случае физического параллельного присоединения может и не быть. Например, при использовании одного радиоканала связи (одного выделенного диапазона частот с заданной девиацией относительно среднего значения) для проведения информационных обменов ПУ (ЦППС) с несколькими КП такой канал по определению является магистральным.

Структура магистральной ТЛС приведена ниже


В магистральной ТЛС в каждый момент времени информационные обмены проводятся только между ПУ (ЦППС) и одним КП. Очевидно, что производительность и живучесть ИУТК при использовании ТЛС ниже, чем при радиальных ТЛС.

Важная особенность ИУТК «Гранит-микро» - использование идентичных протоколов передачи данных по радиальным и магистральным линиям связи, что позволяет изменять структуру связей ПУ с КП после введения системы в работу.

1.2.3.Транзитные (цепочечные) линии связи.

Транзитные линии создаются, если нет возможности создать прямую линию связи между ПУ (ЦППС) и КП. Транзитные ТЛС образуются и при рассредоточенном размещении аппаратуры одного КП. В последнем случае части одного КП присоединяются к общему для них концентратору, который, в свою очередь, подключается к устройству ПУ или другому КП. Один из вариантов транзитной ТЛС показан ниже. При использовании транзитной линии связи устройство КП, к которому подключается другой КП (или его часть), является ретранслятором при проведении информационных обменов указанного КП и ПУ. Так, в приведенном примере КП1 является ретранслятором для КП2 , КПi , КПn , а КПi – ретранслятором для КПn . По линии связи, соединяющей КП1 с ПУ (ЦППС), проводятся информационные обмены со всеми показанными на рисунке КП. Очевидно, что производительность указанной линии связи должна быть достаточной для того, чтобы в КП1 и промежуточных пунктах – ретрансляторах не создавалась очередь из информационных сообщений, принятых от смежного КП, но не переданных по цепочке в направлении ПУ.

В реальных условиях возможны варианты комплексов, в которых производительность линии связи в направлении от КП в сторону ПУ меньше, чем производительность линии связи от КП к смежному КП транзитной цепи. В указанном случае производительность линии связи между КП необходимо искусственно занижать для исключения информационных «заторов». Для этого, например, скорость передачи информации по линии связи между КП устанавливают меньшей, чем по линии связи от КП - ретранслятора в направлении ПУ (ЦППС).


В ИУТК «Гранит-микро» допускается использование любой конфигурации транзитных линий связи.

1.2.4. Линии связи произвольной конфигурации

Данная конфигурация образуется сочетанием двух и более типов базовых ТЛС.


В ИУТК «Гранит-микро» допускается применения линий связи произвольной конфигурации. При использовании разветвленных структур линий связи рекомендуем воспользоваться консультативными услугами СНПП «Промэкс» или ВТД «Гранит-микро».

1.2.5. Все рассмотренные типы ТЛС используются для проведения информационных обменов КП с одним ПУ (ЦППС). Структуры ИУТК и ТЛС с одним ПУ (ЦППС) называются одноуровневыми.

1.2.6.Многоуровневая структура ТЛС и ИУТК «Гранит-микро»

Многоуровневые ИУТК (в отличие от нескольких одноуровневых) реализуют информационные обмены между ПУ. Если ранг устройств ПУ многоуровневых ИУТК разный, структура ИУТК является иерархической. Отметим, что административный ранг ПУ ИУТК не сказывается на проведении информационных обменов с КП и другими ПУ (ЦППС).

Производительность ТЛС между ПУ должна определяться требуемым объемом межуровневых информационных обменов.

Ниже приводится пример двухуровневого ИУТК и ТЛС. Отметим, что нумерация

КП в разных уровнях может быть сквозной или индивидуальной.


В одно- и многоуровневых ИУТК КП проводят информационные обмены только с ПУ «своего» уровня, а межуровневые информационные обмены проводят ПУ (ЦППС).

Алгоритмические, схемные и системные решения ИУТК «Гранит-микро» позволяют использовать межуровневые информационные обмены.

1.2.7. ТЛС и ИУТК с элементами сетевой конфигурации.

Для ИУТК с сетевой конфигурацией характерны информационные обмены одного, нескольких или всех КП с ПУ более чем одного уровня. «Глобальная» сетевая конфигурация, обеспечивающая проведение информационных обменов каждого пункта с любым другим, в ИУТК не находят практического применения (в связи со сложностью организации ТЛС). Пример построения системы на ИУТК «Гранит-микро» с элементами сетевой конфигурации линий связи показан ниже (линии связи, организующие элементы сети, выделены жирными линиями)


Так как информация от любого КП одного уровня в ИУТК с элементами сетевой конфигурации может быть направлена в ПУ другого уровня, нумерация КП в ИУТК должна быть сквозной. Альтернативой такому методу адресации является использование в информационном сообщении двух координат адреса – отправителя и получателя информации.

В ИУТК «Гранит-микро» для унификации адресации для всех конфигураций линий связи используется одна координата адреса.

Очевидно также, что для всех конфигураций линий связи в ИУТК должен использоваться стандартный протокол, который (с учетом возможного применения структур с элементами сети) обеспечит реализацию автоматической маршрутизации сообщений.

При необходимости реализации сетевых конфигураций рекомендуем воспользоваться консультативными услугами СНПП «Промэкс» или ВТД «Гранит-микро».

2. Организация информационных обменов в ИУТК «Гранит-микро».

2.1. Метод формирования передаваемых в ТЛС сигналов

В ИУТК «Гранит-микро» используется временное разделение передаваемых в ТЛС сигналов.

При временном разделении сигналов в приемнике сообщения необходимо:

- зафиксировать начало передачи,

- поддержать синхронность приема отдельных сигналов сообщения,

- определить момент завершения приема всех сигналов.

2.2. Формирование беспаузного и паузного кодов

Для передачи единичного двоичного сигнала – бита («1» или «0») выделяется один такт. Время одного такта соответствует одному периоду частоты (1/fT ) задающего генератора тактовых импульсов. Если передаваемый сигнал «1» или «0» занимает все время такта (его длительность равна периоду сигнала генератора тактовых импульсов), между двумя смежными сигналами нет разделительной паузы. Такой код – набор передаваемых без пауз двоичных сигналов, называется беспаузным. В некоторых вариантах систем находят применения и так называемые паузные коды.

В паузном коде сигнал «1» или «0» занимают не всю длительность периода генератора.

Ниже приводится пример временных диаграмм формирования беспаузного (для ИУТК «Гранит-микро») и паузного кодов для случая, когда в паузном коде активный сигнал равен половине длительности такта.


2.3. Информационные и энергетические особенности беспаузного кода

Очевидно, что при заданной амплитуде энергия беспаузного импульсного сигнала максимальна. Следовательно, максимальна и его «потенциальная помехоустойчивость», которая (по теореме Котельникова) определяется соотношением энергий рабочего сигнала и помехи.

Указанное преимущество является определяющим при выборе типа кода в ИУТК «Гранит-микро».

Однако при использовании беспаузного кода исчезает «импульсный признак» - длительность непрерывно передаваемого в ТЛС импульса. Она оказывается нефиксированной и зависит от комбинации сигналов «1» и «0». В паузном коде при любой комбинации передаваемых сигналов длительность непрерывно передаваемого в ТЛС импульса равна части (половине – для приведенного примера) периода сигнала генератора тактовых импульсов.

Указанная особенность паузного кода облегчает передачу и прием сигнала – признака начала передачи сообщения. Для этого достаточно в начале передаваемого сообщения сформировать импульс, длительность которого существенно (например, в три раза) больше информационного, а в приемнике с помощью временного селектора выделить удлиненный импульс (синхроимпульс).

При беспаузном кодировании использовать удлиненный импульс для фиксации начала информационного сообщения невозможно, для этой цели применяют специальные коды. В протоколе HDLC (в ИУТК «Гранит-микро») в качестве специального кода, получившего название «открывающего флага», используют байт со структурой 01111110. Ниже приводятся временные диаграммы, поясняющие формирование признака начала сообщения для беспаузного и паузного кодов


Как видно, для формирования и передачи синхронизирующего импульса – маркера

начала рабочего цикла, при паузном кодировании достаточно два такта, а при использовании протокола HDLC (при беспаузном кодировании) – восемь тактов. К тому же использование беспаузного кода требует применения дополнительных процедур для того, чтобы сделать «беспаузный» маркер начала рабочего цикла «прозрачным»

2.4. Формирование маркера начала передачи информации

«Прозрачность» ОФ, т.е. запрет образования кода 01111110 в пределах передаваемого сообщения, обеспечивается вставкой сигнала «0» после передачи подряд пяти сигналов «1» (процедура вставки бита «0» вводится после передачи «открывающего флага», который в приводимом примере выделен жирными линиями). Включенные дополнительные биты – вставки обведены рамкой.


01111110 011011111 0011111 11111 0001111011111 01….

Для восстановления реально переданного сообщения в приемнике проводится процедура изъятия бита – вставки. Сигнал «0», принятый после пяти подряд сигналов «1», идентифицируется как вставка, в блок памяти принятого сообщения он не вводится, число тактов приема данных не изменяет.

Таким образом, использованием «прозрачного открывающего флага» решается первое из названных условий реализации передачи сообщений методом временного разделения сигналов – определение начала сообщения.

2.5.Обеспечение синхронности передачи и приема сигналов

Для обеспечения синхронности передачи и приема всех сигналов сообщения необходимо выполнить еще два условия: установить одинаковые частоты генераторов тактовых импульсов передатчика и приемника сообщения и поддерживать оптимальное соотношение начальных фаз указанных сигналов.

Первое условие выполняется достаточно просто использованием для образования тактовых импульсов задающего генератора на основе кварцевого резонатора.

Для выполнения второго условия обычно используется один из двух возможных методов – ударной или инерционной синхронизации. Оба метода основаны на том, что фронты передаваемых в ТЛС импульсов совпадают с фронтом сигнала генератора тактовых импульсов, который условно назовем нулевой фазой тактового импульса. При ударной синхронизации нулевая фаза тактового импульса устанавливается фронтом каждого принятого сигнала. Такой метод применяется, например, в com port ПЭВМ при работе по интерфейсу RS-232.

Однако метод «ударной» синхронизации может использоваться только при малом уровне помех, т.е. при малой вероятности образования ложных фронтов, которые могут появиться при попадании помехи в паузу между импульсными сигналами сообщения или при расчленении одного импульсного сигнала помехой. Поэтому ударная синхронизация используется при небольших расстояниях между приемником и передатчиком сообщений и при обеспечении «комфортных» условий при прохождении сигналов по ТЛС.

Значительно большую помехоустойчивость для установки оптимального соотношения фаз тактовых импульсов передатчика и приемника обеспечивает метод инерционной синхронизации. Метод применяется во всех версиях ИУТК «Гранит» и иллюстрируется приведенными ниже временными диаграммами.


На диаграмме «а» показаны сигналы генератора тактовых импульсов передатчика, с помощью которых формируются все информационные сигналы сообщения, в том числе и маркер начала (МН) – «открывающий флаг».

На диаграмме «б» показан сформированный код МН – 01111110. Уже указывалось, что для его расшифровки невозможно использовать «временной» признак. При паузном кодировании определять принимаемые сигналы можно методом интегрирования, сравнивая с «образцом» зафиксированную интегральную длительность (энергию) каждого импульсного сигнала. В беспаузном коде длина непрерывно передаваемого импульса не фиксирована. Для расшифровки (декодирования) принимаемых сигналов приходится использовать альтернативный и значительно более сложный метод стробирования. При использовании метода стробирования фиксируется мгновенное значение принимаемого сигнала в момент образования «строба» Очевидно, что для оптимального приема каждого единичного сигнала (бита) момент его фиксации (формирования «строба») должен совмещаться с серединой интервала его передачи, т.е. с серединой периода пер.

2.6. Реализация инерционной синхронизации

Однако на удаленной от передатчика стороне приема информации нет «копии» сигнала пер. , т.е. его необходимо восстановить, пользуясь принимаемым сообщением. Для восстановления тактового сигнала пер можно использовать только переходы принимаемого сигнала из «1» в «0» и обратно. В реальных ТЛС искажение фронта и спада сигнала может быть различным, поэтому для восстановления пер используют только один из двух перепадов уровня принимаемых сигналов. Как показано на диаграммах «в» и «г», тактовые сигналы приемника пр могут опережать сигналы пер или отставать от них (важно подчеркнуть, что абсолютно точно установить одинаковые значения пер и пр невозможно даже при использовании кварцевых резонаторов, поэтому фазовый сдвиг между ними увеличивается со временем). Если указанные сдвиги превышают порог – половину периода пер , принимаемая информация искажается. Сигналы пр необходимо корректировать – синхронизировать относительно сигналов пер. с тем, чтобы получить на стороне приемника тактовые сигналы, показанные на диаграмме «д».

При «инерционной» синхронизации момент фиксации приемником каждого рабочего фронта принятого сигнала, который (при отсутствии искажений сигналов помехами) соответствует начальной (нулевой) фазе сигнала пер , сравнивается с текущей фазой сигнала пр . Если фронт пр опережает фронт пер , фаза пр корректируется так, чтобы очередной сигнал был «немного» задержан; в противном случае (т.е. при отставании пр от пер ) очередной сигнал пр «немного» ускоряется. Величина коррекции, равная части периода пр , называется коэффициентом инерционности. Обычно коэффициент инерционности Ки = 1/16 …1/32. Очевидно, чем меньше Ки , тем более устойчив прием информации, так как сигнал помехи меньше смещает момент стробирования. Но нельзя забывать о том, что для установки оптимального момента стробирования необходимо затратить много «фронтов» принимаемого сигнала. При двунаправленной коррекции – в сторону уменьшения отставания или опережения, максимальное число «фронтов» для коррекции максимального фазового сдвига равно 0,5/ Ки (8 или 16 при Ки , равном 1/16 и 1/32, соответственно).

При использовании паузного кодирования удлиненный синхроимпульс может быть выделен временным селектором в любой момент времени, т.е. без проведения дополнительных процедур. Так как при беспаузном кодировании признаком начала передачи является специальный код 01111110, становится понятным, что без предварительной синхронизации генераторов приемника и передатчика адекватно принять МН и все информационное сообщение практически невозможно. Выход очевиден – использовать для синхронизации время до приема МН, т.е. сделать паузы между рабочими циклами активными. Наиболее «выгодно» передавать в паузах между рабочими циклами сигналы, позволяющие наиболее часто корректировать фазу пр , т.е. содержащие наибольшее число «фронтов». Такие сигналы получили название меандр (М) и представляют собой чередующиеся сигналы «1» и «0» с частотой следования 0,5 пер Принцип формирования «меандра» приведен ниже.


На диаграмме «а» показаны сигналы пер , которые используются для формирования «меандра» («б»). Для радиального канала связи «меандры» можно передавать поочередно от КП и ПУ («б» - «в»), синхронизируя ими генератор тактовых импульсов, соответственно, устройств ПУ и КП. Однако при магистральном канале связи периодическая передача «меандра» от КП невозможна, так как несколько или все КП используют общий канал связи. Для магистральных каналов связи «меандр» должен пристыковываться к информационному сообщению («г»). Для унификации структуры рабочего цикла в ИУТК «Гранит-микро» признано целесообразным «состыковать» меандр с информационным сообщением при использовании любого типа ТЛС.

Уже указывалось, что число сигналов «1» и «0» в меандре определяется выбранным коэффициентом инерционности.

2.7. Особенности формирования «меандров» в ИУТК «Гранит-микро»

При поочередной передаче меандров от ПУ и КП возможно наложение их передачи и взаимное подавление передаваемых сигналов при произвольных моментах включения в работу устройств ПУ и КП. В ИУТК «Гранит-микро» устройства, между которыми проводится информационный обмен, по принципу формирования и передачи меандра разделяются на «ведущее» и «ведомое». «Ведущее» устройство передает меандры с заданным числом сигналов «1» и «0» циклически, причем после завершения одного цикла устанавливается пауза, длительность которой равна времени передачи меандра.

«Ведомое» устройство фиксирует поступление меандра от «ведущего» устройства, последующее прекращение передачи меандра, после чего «ведомое» устройство формирует и передает меандр в ТЛС. Таким образом, «ведущее» устройство передает меандр независимо от передачи меандра от «ведомого», а передача меандра «ведомым» устройством ставится в зависимость от приема меандра от «ведущего». Описанный алгоритм формирования и передачи меандров обеспечивает автоматическую синхронизацию устройств ПУ и КП независимо от моментов включения и отключения любого из них.

Передача меандра автоматически заменяется передачей информационного сообщения, если к моменту начала очередного цикла передачи меандра в устройстве (ПУ или КП) зафиксирован запрос на передачу сообщения. Принцип передачи меандра и переход к передаче информации иллюстрируется ниже

Меандр

пауза

информация

меандр

пауза

меандр

пауза

Пауза

меандр

пауза

пауза

информация

пауза

меандр

«ведущее»

устройство

«ведомое» устройство

Видно, что передача информационного сообщения начинается в момент, когда (при отсутствии необходимости в передаче информационного сообщения) устройству разрешена передача меандра. Если запрос на передачу информации зафиксирован с любым временным сдвигом относительно момента начала передачи меандра этим устройством, передача информации задерживается до начала очередного цикла передачи меандра данным устройством.

Функция «ведущего» может быть передана как устройству ПУ, так и устройству КП. В традиционных устройствах телемеханики объем информации, передаваемой от КП в ПУ, значительно превышает объем информации, передаваемой от ПУ в КП. Поэтому чаще всего функция «ведущего» передается устройству КП. В таком варианте данные от КП будут передаваться даже при отсутствии или неработоспособности ТЛС в направлении от ПУ к КП. Если работоспособность «прямого» (от КП в ПУ) и «обратного» (от ПУ в КП) канала связи одинакова (например, при использовании для информационных обменов физической пары проводов), целесообразно функции «ведущего» передать устройству ПУ. В таком варианте упрощается оперативная диагностика работоспособности канала связи со стороны устройства ПУ - отсутствие в течение оговоренного времени поступления меандров от КП в ответ на циклическую их передачу от ПУ идентифицируется как неисправность ТЛС (или устройства КП).

2.8. Определение работоспособности канала связи

Для оперативного определения исправности ТЛС (устройства КП) при передаче функции «ведущего» устройству КП в ИУТК «Гранит-микро» используется периодическая передача от ПУ специального диагностического сообщения, в ответ на которое от КП должно поступить оговоренное ответное сообщение. Такой алгоритм сложнее, чем обычно используемый при контроле работоспособности с помощью меандров, но позволяет более глубоко проверить работоспособность не только ТЛС, но и устройства КП.

Для определения окончания приема информационного сообщения протокол HDLC предусматривает передачу «закрывающего флага», структура которого соответствует «открывающему флагу».

Как отмечалось, для оптимизации процедуры инерционной синхронизации в ИУТК «Гранит-микро» используются паузы между рабочими циклами, которые заполняются меандрами.

В базовом протоколе HDLC, в отличие от варианта, используемого в ИУТК «Гранит-микро», паузы между рабочими циклами заполняются «флагами». Первый байт, отличный от «флага», следующий за байтами «флаг», идентифицируется как «открывающий» ( начало передачи сообщения). Байт «флаг», следующий за байтами, отличными от «флага», считается «закрывающим» (окончание передачи сообщения). При таком использовании пауз между рабочими циклами искажение помехами любого байта «флаг» приводит к тому, что бракуется только одно сообщение.

Действительно, если искажается «открывающий флаг», следующий за предыдущим байтом «флага» искаженный «флаг» будет воспринят как первый байт сообщения. По следующему за сообщением «закрывающему флагу» принятое сообщение направляется для анализа в приемник. Так как компоненты рабочего цикла оказываются искаженными, приемник не направляет принятое сообщение в подсистему обработки информации. Аналогично, если исказится «закрывающий» флаг, он воспримется как последний байт сообщения, а в качестве «закрывающего» будет воспринят следующий байт «флаг». В результате и таким образом искаженное сообщение не будет направлено на обработку. При искажении любого «флага» в паузе между передачей сообщений, образуется «сообщение», состоящее из одного байта, которое также не поступит в подсистему обработки.

Искажение «открывающего» или «закрывающего» флага в ИУТК «Гранит-микро» приводит к изменению функции «флагов». В качестве «открывающего» воспринимается «закрывающий» флаг (при искажении «открывающего» флага), а в качестве «закрывающего» флага - «открывающий» флаг следующего сообщения. В результате искаженное сообщение не будет направлено в подсистему обработки. Однако при большой интенсивности потока передач сообщений однократное искажение «флага» может привести к искажению нескольких смежных сообщений.

Метод заполнения пауз между рабочими циклами меандрами, а не «флагами» уменьшает время, затрачиваемое на синхронизацию ПУ и КП не менее чем в четыре раза. Следовательно, при таком методе увеличивается реальное быстродействие системы. К тому же поочередная (с разделением во времени) передача меандров (и информационных сообщений) от ПУ и КП позволяет исключить необходимость создания дуплексного канала связи и обеспечить проведение информационных обменов в ИУТК «Гранит-микро» по более простому полудуплексному каналу связи.

Чтобы в ИУТК «Гранит-микро» минимизировать искажение нескольких смежных сообщений при однократном искажении «флага», до начала передачи сообщения в канал связи передается два «открывающих» флага, а завершает передачу сообщения – один «закрывающий» флаг. Введенное отличие признаков начала и окончания сообщения позволяет локализовать последствия искажения любого «флага» в одном сообщении.

3. Организация рабочих циклов в ИУТК «Гранит-микро».

3.1. Типы информационных циклов

В ИУТК «Гранит-микро» сообщения передаются в рабочих циклах, которые разделяются на информационные и служебные. Рабочий цикл состоит из тактов, число которых соответствует числу основных и вспомогательных сигналов сообщения.

Как указывалось, паузы между рабочими циклами являются активными и используются для диагностики работоспособности и качества ТЛС и синхронизации работы пунктов обмена информацией (ПОИ).

3.2. Компоненты рабочего цикла

Рабочие циклы разделяются на компоненты сообщения в соответствии с рекомендациями Х.25 МККТТ и протоколом HDLC.

В структуре систем с временным разделением сигналов, по определению, заложена необходимость ограничения времени передачи информационного сообщения.

Подчеркнем, что время, ограничивающее передачу сообщения, называется рабочим циклом. Так как в течение цикла необходимо передать множество сигналов, цикл делится на части – такты .


Ттакт = , Тцикл = n · , - тактовая частота (в Гц) передачи сигналов. Если передается двоичный сигнал (бит) - «1» или «0», скорость передачи равна (бод).

Способ организации передачи информации в рабочем цикле называется протоколом передачи информации. Укажем несколько типов стандартных протоколов MODBUS, HDLC, TCP/IP, МЭК 870-5-101 (104).

3.2. Протокол передачи информации

Протокол передачи информации – сочетание отдельных компонентов. Синтезируем протокол передачи информации с учетом особенности структуры и вида ТЛС.

В ИУТК, как правило, несколько КП должны обмениваться информацией с одним или несколькими ПУ. Следовательно, в протокол передачи информации должны быть включены адреса отправителя и получателя (применительно к видам ПОИ – адреса КП (АКП) и ПУ (АПУ)). Запишем первые компоненты рабочего цикла.

Общепринята магистрально-модульная архитектура построения (ММАП) практически любых электронных устройств. ММАП характеризуется наличием внутренней магистрали , объединяющей все функциональные модули. По внутренней магистрали в модули подаются адресные, управляющие и информационные сигналы от контроллера магистрали (супервизора), а от выбранного для внутреннего информационного обмена модуля в магистраль подаются информационные сигналы и (при необходимости) сопровождающие их вспомогательные сигналы. Для примера ниже показана внутренняя структура устройства КП ИУТК «Гранит-микро»

Итак, в КП, ПУ или ЦППС контроллер – супервизор (блок задания режима работы) по внутренней магистрали – набору адресных, информационных и управляющих шин внутреннего интерфейса, сочленяется с модулями разнотипных каналов (не путать внутреннюю магистраль устройства с магистральным каналом связи КП-ПУ). Необходимость применения нескольких модулей одного вида объясняется тем, что требуемое число каналов может превышать информационные возможности одного функционального модуля.

Кроме информации от модулей, ПОИ может передавать различную служебную (дополнительную) информацию – признаки обнаруженной неисправности или отсутствия каких-либо модулей, квитанцию – подтверждение получения неискаженной информации, вызов данных, опрос состояния ПОИ и др.

Следовательно, информационные обмены должны разделяться на основные и служебные, а передаваемое сообщение должно содержать соответствующую компоненту – признак установленного режима работы (РР) –

РР


В основном, информационном обмене необходимо не только указать вид информации – функциональный адрес (ФА), но и ту ее часть, которая передается в текущем рабочем цикле. Часть информации условно обозначим как номер группы (НГ). В качестве номера группы может быть использован код номера «места» подключения модуля к внутренней магистрали. Таким образом, определена еще одна (комбинированная) компонента рабочего цикла -

ФАНГ

Суммируем уже установленные компоненты рабочего цикла, которые получили название заголовка или преамбулы:


ИП

Набор всех указанных компонент рабочего цикла позволяет адекватно расшифровать в приемнике переданную информацию. Собственно информацию рабочего цикла принято называть информационным полем сообщения -

Структура рассмотренной части рабочего цикла приведена ниже.


При реализации информационных обменов по достаточно протяженным каналам связи необходимо обеспечить защиту информации от помех . Подчеркнем, что на работу устройства влияют помехи не только в канале связи КП-ПУ, но и практически по всей трассе передачи информационных сообщений. Известно, что периферийные контролируемые пункты подвержены воздействию электрических и магнитных полей, интенсивность которых зачастую превышает мешающее действие помех в каналах связи. Утверждение о наличии помех по всей трассе доставки информации от передатчика приемнику должно быть учтено при формировании компонент рабочего цикла.

Для борьбы с помехами используют специальные, помехозащитные коды . Помехозащищенность связана с введением избыточности информационных сообщений. Избыточность определяется по отношению общего числа двоичных комбинаций кода и реально используемого для представления информации. Например, если к информационному байту – восьмиразрядному коду, добавить один дополнительный разряд так, чтобы сумма сигналов «1» в полученном девятиразрядном коде всегда была четной (или нечетной), избыточность (И) кода оказывается равной

И = = 2

Избыточность характеризует кодовое расстояние (d) между двумя смежными разрешенными кодовыми комбинациями, т.е. число «шагов» от одной разрешенной комбинации к смежной. У приведенного выше кода «на четность» d=2. В одном «шаге» от разрешенной комбинации сформированного кода находится неразрешенная комбинация, в которой насчитывается вместо нечетного четное число сигналов «1» и наоборот. Приведенный избыточный код позволяет обнаружить однократное искажение (вернее, любое нечетное число искажений исходного кода). Помехозащитные свойства кода характеризуются минимальным числом обнаруживаемых искажений. Поэтому помехозащитный код «на четность-нечетность» обнаруживает однократное искажение кода. Наиболее употребительны следующие типы избыточных (помехозащитных) кодов:

- с повторением передачи. Этот класс кодов подразделяется на коды с инверсией повторно передаваемого сообщения, без инверсии и с условной инверсией, когда инверсия повторного сообщения ставится в зависимость от четности числа сигналов «1» в основном сообщении,

- Хемминга, в которых избыточные разряды кода формируются как дополнение до четного (нечетного) числа сигналов «1» в разных группах основных разрядов,

- «1 из n» - распределительный или позиционный код. В нем сигнал «1» должен формироваться только в одном разряде из «n»,

- циклические, которые образуются циклическим сдвигом базовой комбинации с учетом «образующего» полинома. Наиболее употребителен шестнадцатиразрядный образующий полином вида 215 + 212 + 25 + 1 (1001000000100001).

В ИУТК «Гранит-микро» используется комбинация из нескольких помехозащитных кодов. Например, код с защитой «на четность» дополняется кодом «с повторением», а код «с повторением» дополняется циклическим кодом.

ПЗ

Все используемые избыточные разряды кода сообщения образуют поле защиты сообщения –

Представим структуру рассмотренной части рабочего цикла


Ранее указывалось, что в ИУТК с временным разделением сигналов информационное сообщение невозможно правильно принять, если не зафиксировать начало сообщения. Следовательно, в протокол передачи данных должен быть введен маркер начала сообщения

МН


Если предположить, что не все информационные сообщения имеют одинаковое число сигналов, то в протокол необходимо включить и маркер окончания сообщения

МО

Итак, структура синтезированного рабочего цикла выглядит так:


Синтезирован так называемый «канонический» – идеальный рабочий цикл.

3.3. Анализ особенностей рабочего цикла ИУТК «Гранит - микро».

Его базой, как указывалось, является протокол HDLC.

3.3.1. Структура и метод передачи МН и МО рассмотрены ранее.

3.3.2. Формирование координат адреса.

Учтем, что структура ИУТК «Гранит - микро» ориентирована на наличие только одного центра – ПУ (ЦППС). Поэтому при передаче сообщений от ПУ (ЦППС) в КП нет необходимости в формировании и передаче адреса отправителя – он всегда один и тот же. При передаче сообщений от КП получатель информации тоже однозначно определен – ПУ (ЦППС), поэтому можно не передавать адрес получателя. С учетом приведенных особенностей в любое сообщение достаточно включить только адрес КП. Именно такая структура координаты адреса использована в ИУТК «Гранит - микро».

В базовом протоколе HDLC адрес может быть одно- и многобайтным, т.е. длина кода адреса не постоянна. Чтобы однозначно выделить адрес, вводится признак длины кода адреса – сигнал в разряде 27 каждого байта. Если он в байте равен «0», адрес заканчивается этим байтом, при равенстве «1» – продолжается в следующем байте. В ИУТК «Гранит-микро» используется одно- и двухбайтный адрес, который имеет структуру 00ХХХХХХ

( Х – «1» или «0») и 01ХХХХХХ для случая применения однобайтного адреса, 10ХХХХХХ 00ХХХХХХ– для случая применения двухбайтного адреса.

Код 01ХХХХХХ выделен в качестве признака передачи метки времени от КП с номером ХХХХХХ, а код 11ХХХХХХ 01УУУУУУ – признака передачи метки времени от КП

ХХХХХХ УУУУУУ.

Переход к варианту использования двухбайтного адреса в ИУТК «Гранит-микро» объясняется возможностью построения рассредоточенных устройств КП, состоящих из отдельных составных частей – КПМ1-микро, КПМ2-микро, КПМ3-микро и концентратора – устройства КПМ3-микро или КП-микро. Так как каждой составной части, включая устройства, подключенные к концентратору, присваивается отдельный адрес, общее число устройств, сопряженных с ПУ, может превысить 127 – максимально допустимое количество для вариантов ИУТК с однобайтным адресом.

Все большее применение находят варианты ИУТК «Гранит-микро», в которых используется передача меток времени от всех устройств, включенных в трассу доставки информации от КП в ПУ. Для идентификации сообщения с меткой времени или информацией от источника в байте адреса используется разряд 26 . Сигнал «1» в этом разряде байта (байтов) адреса КП означает, что в сообщении передается метка времени.

Примечание . Для вариантов систем телемеханики, в которых не используются метки времени и в которые включено не более 127 устройств (для сосредоточенного или рассредоточенного варианта выполнения устройств КП), может быть использован «традиционный» вариант однобайтного адреса КП со структурой 0ХХХХХХХ.

Примеры формирования сообщения:

-при передаче метки времени от КП № 24 (для варианта с однобайтным адресом)

01111110 01011000 мммммммм мммммммм кккккккк кккккккк 011111110, где: первый байт – открывающий флаг, второй байт – адрес КП с признаками

передачи однобайтного адреса и метки времени, далее - два байта «м» - код метки времени в мсек (старший байт и старшие разряды – слева), два байта «к» - контрольная последовательность кода (КПК), закрывающий флаг,

-при передаче метки времени от КП № 24 (с однобайтными «флагом» и двухбайтным адресом)

01111110 11000000 01011000 мммммммм мммммммм кккккккк кккккккк 01111110,

-при передаче метки времени от КП № 65

01111110 11000001 01000001 мммммммм мммммммм кккккккк кккккккк 01111110.

Информационное сообщение

Информационное сообщение от модуля КП передается без паузы относительно передачи метки времени. Ниже приводится пример передачи информационного сообщения от КП №24 (для варианта однобайтного адреса КП) после передачи метки времени, отображающей задержку передачи данных в ТЛС относительно ее формирования модулем – источником информации:

01111110 01011000 мммммммм мммммммм рррррррр ииии… … кккк 01111110

В приведенном примере используется однобайтный открывающий флаг 01111110, байт «р» - признак установленного режима работы, далее передается «и» - информационное поле сообщения.

Если в трассу передачи информационного сообщения включено несколько устройств, которые могут задержать полученное сообщение, каждое из них добавляет сообщение с меткой времени, структура которого соответствует пяти байтам (после открывающего флага).

Например, если приведенное выше сообщение ретранслируется через КП №26, результирующее сообщение примет вид:

01111110 01011010 м*м*м*м*м*м*м*м* м*м*м*м*м*м*м*м* к*к*к*к*к*к*к*к*

к*к*к*к*к*к*к*к* 01111110 01111110 01011000 мммммммм мммммммм рррррррр ииии…. КККККККК КККККККК 01111110,

м* - два байта метки времени, определяют задержку данных в КП №26,

к* - два байта КПК сообщения с меткой времени,

01011010 – байт с признаком передачи метки времени от КП №26,

01011000 – байт с признаком передачи метки времени (и данных) от КП №24,

рррррррр – байт режима работы,

К – два байта КПК – комбинированного сообщения от КП №24.

Программа SCADA ОИК «Гранит-микро» по наличию сигнала «1» в разряде 26 байта адреса фиксирует поступление метки времени в очередных байтах. Если за меткой времени следует КПК и «закрывающий» флаг, сообщение идентифицируется как время задержки в ретрансляторе, адрес которого указывается в сообщении до метки времени. Если за меткой времени следуют информационные байты, сообщение идентифицируется как данные, сопровождаемые меткой времени модуля, передавшего информацию. Если в трассу включается несколько ретрансляторов, каждый из них добавляет «собственное» сообщение с меткой времени.

Таким образом, система меток времени позволяет не только восстановить реальное время исходного события (или событий), но и зафиксировать трассу доставки информационного сообщения.

Примечание. При включении в состав устройств КП контроллера – накопителя- шлюза (КНШ), в котором информационные сообщения могут накапливаться для дальнейшей передачи в течение больших промежутков времени (нескольких суток) метка времени становится четырехбайтной.

3.3.3. Байт режима работы (РР).

Однобайтовая структура кода РР позволяет вводить в ИУТК «Гранит-микро» до 256 различных режимов работы. В ИУТК «Гранит-микро» байт РР разделен на два полубайта – по четыре бита в каждой части. Первая половина кода РР определяет собственно режим работы, а вторая половина уточняет установленный режим.

3.3.4. Идентификация вида информации кодом ФАНГ.

Байт ФАНГ не передается в сообщениях, которые полностью идентифицируются байтом режима работы (например, при передаче сообщения «нет информации», «опрос КП» и т.д.). Байт ФАНГ разделяется на две половины, что позволяет идентифицировать до 16 видов информации и разделять информацию каждого вида на 1…16 частей – групп.

3.3.5. Структура информационного поля (ИП).

ИП имеет байтовую структуру, длина ИП может изменяться от 0 до 256 байт. ИП имеет длину «0» байт, если передается служебное сообщение, которое полностью определяется содержимым байтов РР и ФАНГ.

3.3.6. Общая защита сообщения.

В протоколе HDLC защита оформляется в виде циклического кода. В ИУТК «Гранит-микро» в рамках циклического кода используются дополнительные помехозащитные коды – распределительный, повторением, «на четность» («нечетность») сигналов «1». Условно примем, что дополнительные коды введены в состав информационного поля (ИП). Тогда, комбинированный код может быть представлен как передаваемый полином (ПП ), в который входят координаты - АКП , РР, ФАНГ, ИП (с дополнительными компонентами защиты):

ПП = АКП + РР + ФАНГ + ИП.

Для образования поля защиты (полинома ПЗ ) общего циклического кода программно проводится процедура деления ПП на полином образующий ПО , который, как указывалось, в протоколе HDLC, имеет структуру:

ПО = 215 + 212 + 25 + 1 (или в виде сигналов «1» и «0» -1001000000100001).

Тогда:

= N + ПЗ , где N – целое число, а ПЗ – остаток от деления ПП на ПО .

Очевидно, что ПЗ , как и ПО , – двухбайтный код, получивший название контрольной последовательности кода (КПК или CRC). Полученный код - КПК является ПЗ рабочего цикла. При декодировании сообщения, принятого приемником, реализуется процедура деления разности между ПП и КПК на ПО . Остаток от деления равен нулю, если в принятом сообщении не обнаружены искажения. Расчет показывает, что используемый циклический код для сообщения максимальной длины в 256 байт обеспечивает d ≥ 4.

3.3.7. Пример информационного сообщения для ИУТК «Гранит-микро»:

01111110 00001001 01000111 00100011 ххххх…..хххх КПК 01111110 .

Расшифрует приведенное сообщение.

Первый байт – «открывающий» флаг; второй – однобайтный адрес КП № 09; третий – режим работы 4716 ; четвертый – коды ФА № 2 и номера группы НГ (номера места) № 3; далее следует ИП (ххххх…хххх) и два байта КПК. Информационное сообщение завершается передачей МО – кода 01111110, т.к. маркер окончания сообщения в протоколе HDLC идентичен МН.

3.3.8. Расписание кодов режима работы (байта РР).

Режим работы определяется кодом четырех старших разрядов байта РР в соответствии с таблицей. Четыре младших разряда кода РР расшифровывают установленный режим работы.

Номер

Код

Расшифровка режима

00

0000 0000

Резерв

11

12

13

14

18

19

1A

1F

0001хххх

0001 0001

0001 0010

0001 0011

0001 0100

0001 1000

0001 1001

0001 1010

0001 1011

0001 1111

Вызов

Передача команды «вкл» от 1-го диспетчера

Передача команды «откл.» от 1-го диспетчера

Передача команды «вкл» от 2-го диспетчера

Передача команды «откл.» от 2-го диспетчера

Вызов ТС

Вызов ТТ

Вызов ТИ (числоимпульсный канал)

Вызов ТИ (кодовое сообщение)

Отмена команды телеуправления

2

Резерв

3

0011 0000

Опрос данных КП. Адрес КП определяется кодом первого байта (после флага)

4

0100 хххх

Признак передачи данных (хххх – код номера места модуля, от которого передаются данные)

5

Резерв

6

Резерв

7

0111 хххх

Признак передачи диагностического сообщения

(хххх – код расшифровки типа сообщения)

8

1000 хххх

Признак готовности (например, линейного блока к приему нового сообщения).

хххх – расшифровка номера модуля

9

1001 0000

Признак «нет информации» - ответ на опрос КП при отсутствии данных для передачи

10

1010 хххх

Признак ошибки (хххх – расшифровка номера модуля)

11

Резерв

12

Резерв

13

Резерв

14

Резерв

3.3.9. Расписание кодов вида информации (байта ФАНГ).

Вид информации определяется кодом четырех старших разрядов байта ФАНГ в соответствии с таблицей

Номер

Код

Расшифровка вида информации

00

0000 0000

Резерв

1

0001хххх

Резерв

2

А

0010 хххх

1010 хххх

Признак передачи мгновенных значений ТС

(хххх – код места модуля, от которого передаются данные)

Признак обнаружения ошибки в сообщении ТС

3

В

0011 хххх

1011 хххх

Признак передачи «истории ТС» - данных о последовательности изменений датчиков

Признак обнаружения ошибки в сообщении «история ТС»

4

0100 хххх

Признак передачи от модуля данных «прямых измерений» (хххх – код номера места модуля, от которого передаются данные)

5

D

0101 хххх

1101 хххх

Признак передачи ТИ от числоимпульсных датчиков (хххх – код номера места модуля, от которого передаются данные)

Признак первой передачи ТИ после возобновления подачи напряжения питания

6

E

0110 хххх

1110 хххх

Признак передачи данных ТТ от преобразователей измеряемого сигнала в ток 0…5, 0…20, 4…20, -5…0…+5 мА (хххх – код номера места модуля, от которого передаются данные)

Признак обнаружения ошибки

7

F

0111 хххх

1111 хххх

Признак передачи ТИ от электронных счетчиков в виде кодового сообщения (хххх – код номера места модуля, от которого передаются данные)

Признак первой передачи после возобновления подачи напряжения питания

8

1000 хххх

Признак передачи кодового сообщения от микропроцессорных устройств защиты и автоматики и их аналогов (хххх – код номера места модуля, от которого передаются данные)

9

Резерв

С

Резерв

3.3.10. Примеры расшифровки некоторых «нестандартных» сообщений (вариант использования однобайтного адреса КП)

1) 01111110 00111110 1 01000111 1100 101110…..

Номер байта

Принятый код

Расшифровка

1

01111110

«Открывающий» флаг

2

0011 1110 1

Байт адреса КП. Код номера КП содержит пять (или более) подряд передаваемых сигналов «1», после пяти сигналов «1» передается бит «0» - вставка.

Реальный код номера КП – 0011 1111 – 3F16 или 6310

3

0100 0111

Код 4716 - передача данных от модуля, установленного на седьмое место каркаса

4

110 01 0111

Код D716 - «Признак первой передачи ТИ после возобновления подачи напряжения питания» от модуля, установленного на седьмое место каркаса.

Так как на стыке третьего и четвертого байтов сообщения передается подряд пять сигналов «1», после них передается бит «0» - вставка. В результате «реальный» байт 1101 0111 передается в виде девятибитового слова.

2) 01111110 0000 1111 10 000 0110 …..

Номер байта

Принятый код

Расшифровка

1

01111110

«Открывающий» флаг

2

0000 1111

Байт адреса КП.

Код номера КП – 0000 1111 – 0F16 или 1510

3

10 000 0110

Передача признака готовности от модуля, установленного на шестое место каркаса.

На стыке между вторым и третьим байтами передается пять подряд сигналов «1», поэтому после сигналов «1», в третьем байте передается бит «0» - вставка. В результате «реальный» байт 1000 0110 передается в виде девятибитового слова

Дополнительные биты «0» - вставки выделены жирными линиями. Указанные биты изымаются из информационного сообщения в приемнике.

3.3.11. Структура информационных сообщений отдельных модулей приведена в руководстве по применению соответствующего модуля.

4. Работа ИУТК «Гранит-микро» по физической (выделенной) ТЛС.

4.1. Организация физической ТЛС

Физическая ТЛС образуется парой проводов, выделенной в кабеле городской (ведомственной) телефонной сети, либо специально проложенной парой проводов.

Как правило, для информационного обмена по такой ТЛС используют сигналы, передаваемые в канал связи в виде кодовых сигналов «1» и «0» (импульсов и пауз). Кодоимпульсная передача используется для каналов связи относительно небольшой протяженности – при расстоянии между ПОИ до 20 км. При больших расстояниях затухание рабочих сигналов существенно увеличивается, что затрудняет выделение сигналов на фоне помех. Затухание рабочих сигналов связано с широкой полосой частотного спектра прямоугольных импульсов, причем (по формулам преобразования Фурье), чем круче фронты сигналов и меньше их длительность, тем более широкий спектр они занимают. Физическая ТЛС – это длинная линия, которую можно представить в виде большого числа элементов, показанных на рисунке


Сопротивление затухания RЗАТ и емкость утечки кабеля СУТ – представляют собой фильтр нижних частот, подавляющий высокочастотные составляющие сигнала.

4.2. Дальность действия

При использовании в качестве ТЛС телефонных пар с сопротивлением 190 ом/км и емкостью 0,04 мкф/км следует руководствоваться приведенной таблицей соотношения между допустимой (максимальной) скоростью передачи информации и длиной линии связи

Длина ТЛС, км

Предельная скорость,

бод

1

1200

5

600

10

300

15

200

20

100

Для минимизации электромагнитного воздействия (наводок) импульсных сигналов ИУТК на сигналы, передаваемые по другим парам общего телефонного кабеля, ограничивают частоту и амплитуду передаваемых сигналов. При скорости передачи до 300 Бод уровень сигнала в середине линии связи не должен превышать ± 7,5 В.

4.3. Ограничение уровня сигналов

Для выполнения указанного условия при относительно малой протяженности ТЛС (активное сопротивление линии связи не превышает 1 кОм) между выводами ненулевого провода пары проводов ТЛС и входами ПОИ, между которыми проводится информационный обмен, необходимо установить дополнительные резисторы Rдоп = 500 Ом (±10%)


4.4. Условия перехода от кодоимпульсной модуляции сигналов к частотной

Значительно более жесткие условия предъявляются к уровням сигналов при выделении для ИУТК пары проводов в телефонном кабеле, который соединяет абонентов с цифровыми АТС. Такие АТС используют относительно маломощные сигналы, поэтому информационные обмены кодоимпульсными сигналами практически невозможны. В рассмотренном варианте необходимо переходить на передачу данных частотно модулированными сигналами.

В связи с более широким частотным диапазоном кодоимпульсных рабочих по сравнению с частотно модулированными сигналами они сильнее подвергается воздействию импульсных помех и помех, аппроксимируемых «белым шумом». «Белый шум» имеет примерно равномерный частотный спектр, в том числе и в рабочем диапазоне частот, «занимаемом» рабочим импульсным сигналом.

Поэтому при больших расстояниях между ПОИ ИУТК или наличии помех в канале связи от кодоимпульсных сигналов необходимо переходить к передаче сообщений по выделенной паре проводов ТЛС частотно модулированными сигналами. В последнем случае сигнал «1» представляется одной, а сигнал «0» – другой частотой.

4.5. Форма сигналов при кодоимпульсной и частотной модуляции.

Форма сигналов приведена на рисунке «а» и «б», соответственно, для варианта, когда частота модуляции сигнала «1» ниже, чем сигнала «0».


При частотной модуляции сигналов, передаваемых по методу временного разделения сигналов, для представления сигнала «1», например, используется синусоидальный сигнал частотой = 2880 Гц, а сигнала «0» - частотой = 3120 Гц. Требуемый частотный диапазон модулированных сигналов определяется допустимыми искажениями синусоидальных сигналов на стыках передаваемых сигналов «1» и «0». Чем выше скорость передачи сигналов по ТЛС, тем большее влияние на принимаемую информацию оказывают искажения сигналов на перепадах уровня передаваемых сигналов. Реальный диапазон частотно модулированных сигналов значительно уже, чем у кодоимпульсных, благодаря чему мешающее действие помех значительно слабее. Это позволяет уменьшить уровень принимаемых сигналов и обеспечить проведение информационных обменов ПОИ по физической паре ТЛС протяженностью до 20 км. Уровень передаваемых сигналов может быть не выше не выше +5,2 дБ (допустимый уровень сигналов при выделении пары проводов в любом телефонном кабеле).

4.6. Реализация передачи данных

При информационных обменах ПОИ по выделенной линии связи (в виде одной пары проводов) используется разделение по времени передачи сообщений от КП и ПУ, т.е. организация обменов соответствует алгоритму работы полудуплексного канала связи. Отметим, что схемная реализация линейных адаптеров, обеспечивающих работу по выделенной линии связи (КАМ, М4А, М2М), предусматривает возможность передачи данных от КП в ПУ и от ПУ в КП по разным парам проводов.

Подчеркнем, что использование для информационного обмена не одной, а двух пар проводов не переводит ИУТК «Гранит-микро» в режим дуплексной передачи информации, т.е. не увеличивает реальное быстродействие. Естественно, что использование двух пар проводов увеличивает живучесть ИУТК, так как выход из строя одной пары проводов не приводит к обязательному прекращению информационных обменов и по другой паре.

Рекомендуется при наличии двух пар проводов ТЛС использовать их более продуктивно - как основную и резервную линии связи с передачей информации по каждой паре проводов в прямом и обратном направлениях (от ПУ в КП и от КП в ПУ). Если информационные обмены в прямом и обратном направлении проводятся по одной паре проводов, необходимо объединить выход передатчика и вход приемника линейного адаптера.

Схема присоединения выводов линейных адаптеров, ориентированных на работу по выделенным линиям связи, приведена ниже


- ПД – передатчик линейного адаптера,

-ПР – приемник линейного адаптера.

Схема присоединения выходов передатчика и приемника модулей КАМ и М2М, предназначенных для проведения информационных обменов частотно модулированными сигналами, к физической линии связи (паре проводов) приведена ниже. В приведенной схеме раздельные выходы цепей передатчика и приемника соединяются параллельно и подключаются к двум проводам физической линии связи.


Названия и номера выводов на клеммники внешних связей указанных цепей приведены в руководствах по применению модулей КАМ, М4А, М2М.

5. Работа по уплотненной ТЛС.

По уплотненной линии связи, как правило, передаются частотно модулированные сигналы. Исключение составляют некоторые типы каналообразующей аппаратуры, в состав которой входят узлы первичной частотной модуляции подаваемых кодоимпульсных сигналов и узлы демодуляции принятых частотно модулированных сигналов.

Как указывалось выше, частотная модуляция сигналов может использоваться и для проведения информационных обменов по выделенной линии связи (паре проводов).

Уплотненные каналы связи образуются по ЛЭП, радиорелейным и кабельным линиям. Частотный диапазон каждого уплотненного канала соответствует телефонному каналу связи – 300…3400 Гц. Как правило, для передачи сообщений от ИУТК выделяется только верхняя, надтональная часть телефонного канала связи, причем в качестве нижнего значения «надтонального диапазона» в технических параметрах каналообразующей аппаратуры может быть указана частота от 2400 до 2800 Гц.

В качестве базового в ИУТК «Гранит-микро» принят диапазон частот 2880…3120 Гц, идентичный принятому в ИУТК «Гранит», или диапазон частот 3000…3300Гц.

Так как в более ранних моделях ИУТК «Гранит» использовался частотный диапазон 2760…2880 Гц, по условиям заказа модули адаптируются для работы в указанном диапазоне частот.

Если нет требования о совмещении частотного диапазона вновь поставляемого оборудования с принятым в ИУТК «Гранит», (по умолчанию) устанавливается частотный диапазон 3000…3300 Гц, т.к. перемещение частотного диапазона к верхней границе телефонного канала связи повышает помехоустойчивость приема информации.

Производитель ИУТК «Гранит-микро» анализирует предложения Заказчиков для определения возможности реализации других вариантов частотного диапазона.

В модемах ИУТК «Гранит-микро» реализуется цифровой алгоритм демодуляции принимаемых сигналов, благодаря чему исключается влияние на работу устройств так называемого «преобладания» сигналов – смещения относительно нуля уровня принимаемых сигналов. Известно, что эффект «преобладания» не остается постоянным во времени и при изменении климатических условий. Поэтому при аналоговой демодуляции необходима подстройка модемов для коррекции «преобладания». Цифровая демодуляция не требует проведения процедур для устранения «преобладания».

Поясним сказанное на приведенном ниже примере.


На фиг «а» приведены кодоимпульсные сигналы, а на фиг. «б» соответствующие им частотно модулированные сигналы. Если канал связи не вносит «преобладания», принимаемые сигналы положительной и отрицательной полярности (фиг. «в») практически симметричны относительно оси «0В».

На фиг. «г» и «д» приведены принимаемые сообщения, в которых «преобладают» сигналы отрицательной или положительной полярности. Видно, что проводить синхронизацию генератора тактовых импульсов приемника по фронтам и спадам принятых сигналов нельзя, так как период положительных и отрицательных сигналов существенно различается, причем он не остается постоянным во времени. Чтобы избежать влияния «преобладания», в ИУТК «Гранит-микро» выделяют целиком периоды принятых сигналов и по ним ведут синхронизацию.

При цифровой демодуляции решение об уровне («1» или «0») принимаемого сигнала делается по зафиксированной длительности нескольких смежных периодов частоты модуляции, причем устойчивость приема сигналов оказывается тем выше, чем больше периодов модулирующего сигнала используется для принятия решения. Например, при использовании частоты = 2880 Гц при скорости передачи 200 Бод число периодов модулирующей частоты, соответствующее времени передачи одного бита, равно 14, а при скорости передачи 600 Бод – число периодов меньше 5. Ясно, что вероятность принятия правильного решения об уровне принятого сигнала в первом случае выше. Поэтому в модемах ИУТК «Гранит-микро» частота модуляции смещается к верхней границе частотного диапазона телефонного канала связи.

Из описанного алгоритма цифровой демодуляции, принятого в ИУТК «Гранит-микро», становится понятной неэффективность расширения используемого частотного диапазона в сторону минимально допустимых частот, т.е. предоставление всего диапазона телефонного канала связи не приводит к увеличению скорости передачи данных выше 600…1200 Бод.

Для присоединения ИУТК «Гранит-микро» к каналообразующей аппаратуре используются цепи «нуль модема» - принимаемые данные, передаваемые данные, общий провод. Предусмотрена также реализация четырехпроводного окончания – при отсутствии общего провода у цепей передачи и приема информации.

В модемах ИУТК «Гранит-микро» уровень передаваемого сигнала может регулироваться в пределах от минус 39 до плюс 5,2 дБ, что соответствует требованиям практически любого типа каналообразующей аппаратуры. В широких пределах регулируется и уровень принимаемого сигнала.

Методика оптимизации уровня передаваемого и принимаемого сигналов приведена в руководствах по применению модулей КАМ и М2М.

6. Работа по аналоговой радио ТЛС.

6.1. Каналообразующей аппаратурой для таких ТЛС являются радиостанции типа Эстакада, Маяк, Лен и т.п. Для сопряжения с ИУТК «Гранит-микро» используются цепи:

-«тангента», по которой от ИУТК в радиостанцию подается запрос на передачу информации,

-«модуляционный вход» для подачи в радиостанцию передаваемых сигналов,

-«телефон» для съема демодулированных (принимаемых) сигналов,

-«земля» - общая шина для всех сигналов.

Указанные цепи радиостанции должны быть доступными для монтажа связей с ИУТК «Гранит-микро».

6.2. Информационный обмен с радиостанцией проводится частотно модулированными сигналами, аналогичными указанным для уплотненных ТЛС.

6.3. Все сигналы, поступающие в радиостанцию и принимаемые от радиостанции, гальванически изолированы от узлов ИУТК «Гранит-микро».

6.4. Уровни передаваемых в радиостанцию сигналов, эквивалентные сопротивления цепей передачи и приема сигналов в ИУТК «Гранит-микро» выбираются так, чтобы практически не изменять штатные режимы работы радиостанции.

6.5. ИУТК «Гранит-микро» не влияет на условия радиовидимости, выходную мощность радиопередатчика, чувствительность радиоприемника и, следовательно, на дальность действия радиостанции .

6.6. Условия использования радиостанции не изменяются при ее сопряжении с ИУТК «Гранит-микро».

6.7. При использовании одной частоты (термин принимается условно, фактически для информационного обмена выделяется один телефонный канал связи) для сопряжения центральной радиостанции, установленной на ПУ, с одной или несколькими периферийными радиостанциями, установленными на КП, сопрягаемые ПОИ переводятся в режим работы магистрального канала связи.

Напомним особенности указанного режима работы:

-любой КП передает информацию только после получения от ПУ команды «опрос (данного) КП». Программное обеспечение SCADA ОИК «Гранит-микро» позволяет устанавливать различную периодичность опроса КП – наиболее важные устройства могут опрашиваться чаще. Естественно, что более частые опросы одних КП приводят к более редкому опросу других,

-в ответ от устройства КП в ПУ передается только одно информационное сообщение

(сообщение выбирается с учетом установленных приоритетов видов информации) либо сообщение с признаком «нет информации». Отсутствие активного ответа от выбранного КП идентифицируется ПУ как признак неисправности канала связи или КП,

-для получения следующего информационного сообщения ранее выбранного КП от ПУ должна поступить очередная команда «опрос КП». В соответствии с установленным режимом работы число последовательно подаваемых одному устройству КП команд «опрос» может быть ограничено,

-при необходимости получения от КП информации определенного вида – данных ТС, ТТ, ТИ, до передачи команды «опрос КП» от ПУ предварительно должна быть передана команда «вызов ТС (ТТ, ТИ)» с адресом выбранного КП,

-так как периодическая передача от ПУ и КП меандров для синхронизации генераторов тактовых импульсов передатчика и приемника в паузах между рабочими циклами невозможна, любое информационное сообщение от ПУ и КП предваряется передачей меандра, длина которого определяется принятым коэффициентом инерционности.

Организация информационных обменов между ПУ и КП должна также учитывать предельно допустимое время перевода передатчика радиостанции в активное состояние. Указанное требование важно учитывать, если для радиостанции устанавливается коэффициент активной работы передатчика, меньший 0,5. Наиболее нагруженным является передатчик ПУ, через который последовательно передаются команды «опрос КП». Если предположить, что все или большая часть КП в ответ на короткие команды «опрос» передадут ответные аналогичные по длине сообщения «нет информации», коэффициент активной работы передатчика ПУ окажется равным 0,5. Если разрешенный коэффициент для передатчика радиостанции меньше, при адаптации программного обеспечения ПУ необходимо увеличивать паузы между смежными циклами передачи команды «опрос».

При адаптации модулей передачи и приема информации (КАМ) следует вводить задержку между подачей в радиостанцию запроса («тангента») и передачей информации. Указанная задержка зависит от типа радиостанции и может колебаться от нескольких до сотен миллисекунд.

Рассмотрим реальное быстродействие ИУТК при работе по радиоканалу связи для следующего примера.

Число КП, подключенных к одному ПУ с помощью одного радиоканала, равно 20.

Принята вероятность 0,9 поступления от выбранного КП в ответ на команду «опрос» информационного сообщения (соответствует достаточно жестким условиям работы системы).

Скорость передачи информации – 200 Бод.

Усредненная длина одного информационного сообщения от КП равна 160 бит (20 байт).

Установленная пауза между смежными передачами от ПУ и КП равна трем байтам.

Установленная длина меандров, предваряющих передачу любого сообщения, равна двум байтам.

Для указанных условий ниже приведена таблица - структура одного цикла информационного обмена.

Передача от ПУ меандра - два байта

Передача от ПУ команды «опрос КП» -шесть байт

Пауза между передачей данных от ПУ и КП – три байта

Передача от КП меандра – два байта

Передача от КП информационного сообщения – 20 байт

Пауза между передачей сообщения от КП и ПУ – три байта

Передача меандра от ПУ – два байта

Передача от ПУ «квитанции» - подтверждения неискаженного приема сообщения от КП – шесть байт

Видно, что суммарная длина всех сообщений одного информационного цикла равна 2+6+3+2+20+3+2+6= 44 байт.

Аналогично рассмотрим структуру информационного обмена при передаче от КП сообщения «нет информации»

Передача от ПУ меандра - два байта

Передача от ПУ команды «опрос КП» -шесть байт

Пауза между передачей данных от ПУ и КП – три байта

Передача от КП меандра – два байта

Передача от КП сообщения «нет информации» - шесть байт

Суммарная длина сообщений рассмотренного режима равна 2+6+3+2+6 = 19 байт.

При заданных выше условиях суммарная длина сообщений при информационном обмене ПУ с двадцатью КП составит:

20 · (0,9· 44 + 0,1·19) · 8 = 6640 бит.

При скорости передачи 200 Бод примерное время цикла опроса 20 КП (при установлении для всех КП равного приоритета) составит 6640:200 = 33,2 сек

7. Работа по цифровой радио ТЛС.

Цифровая радио ТЛС образуется с помощью радиостанций с введенным в ее состав цифровым радиомодемом.

Для примера приводим параметры некоторых радиомодемов по данным Internet

Приемопередающий модуль DM-3473

Представляет собой малогабаритный встраиваемый узкополосный приемопередатчик, предназначенный для использования в составе изделий других компаний. Один из самых малогабаритных приемопередатчиков в своем классе. Удовлетворяет требованиям Федеральной комиссии по связи США, индустриальным стандартам Канады и Европейского института телекоммуникационных стандартов, включая ETSI 300.320. Имеет шаг сетки радиочастот, позволяющий более эффективно использовать радиочастотный ресурс. Длина и ширина соответствуют размерам пластиковой карты.

Краткая характеристика:

  • Уменьшенный шаг сетки радиочастот
  • Оптимизирован для передачи данных:
    • малая групповая задержка
    • синтезатор с малым временем атаки
    • минимальный шум на боковой полосе частот
  • Малые габаритные размеры
  • Высокая стойкость к воздействиям внешней среды

Модель

DM-3473

Общие характеристики

Диапазон частот

403-434, 450-470 МГц

Шаг сетки частот

12,5 или 25 кГц

Ток нагрузки:

Передача при 13,3 В

1500 мА (макс.)

Прием при 13,3 В

60 мA (макс.)

Рабочее напряжение

6-9 В

Рабочая температура

-30 град. C до +60 град. C

Габаритные размеры

7,19 (Ш) x 4,45 (Г) x 1,14 (В) см

Масса

36 г

Приемник

Стабильность частоты

1,5 ppm

Чувствительность

-116 дБм

Полоса пропускания без подстройки

30 МГц

Избирательность

60 дБ @ 25 кГц, 50 дБ @ 12,5 кГц

Время атаки приемника

7 мс

Передатчик

Полоса пропускания без подстройки

30 МГц

Выходная мощность при напряжении 13,6 В

2 Вт

Рабочий цикл

50% @ 2 Вт, 30 с макс. время передачи

Стабильность частоты

1,5 ppm

Время атаки передатчика

<7 мс

Радиомодем T-Base (T-Base/R и T-Base/HA)

Асинхронный радиомодем T-Base (T-Base/R) представляет собой "прозрачное" устройство реального времени. Для обмена данными не требуется специального протокола обмена, данные передаются в радиоканал в той последовательности, в которой были приняты радиомодемом от контроллера или компьютера по интерфейсу RS-232 без искажений и дополнительной обработки.

Предназначен для построения современных радиосетей сбора данных и удаленного управления стационарными объектами совместно с радиомодемами T-96SR и семейства RNet в качестве полудуплексной/дуплексной базовой станции или дуплексного ретранслятора. Имеет встроенный специализированный приемник и передатчик с малым временем доступа к радиоканалу. Обеспечивает обмен данными на скоростях 19200, 9600 или 4800 бит/с. Поддерживает работу основных промышленных протоколов, включая ModBus. Имеет встроенную функцию удаленной диагностики.

Совместим с оборудованием семейств RNet и COR, разработанным в соответствии с требованиями корпоративного стандарта DI-OS (Dataradio inter-operability standard). Имеет встроенную функцию удаленной диагностики. Монтируется в стандартный шкаф или стойку размером 19".

Модель

T-Base/R

Общие характеристики

ОВЧ

УВЧ

900 МГц

Рабочий диапазон:

Без дуплексера

132-174 МГц

403-512 МГц

928-960 МГц

С дуплексером

148-174 МГц

406-512 МГц

928-960 МГц

Количество каналов

8

Габаритные размеры

13,1 (Ш) x 47,5 (В) x 23,1 (Г) см

Приемник

Чувствительность

<0,35 µВ при соотношении сигнал/шум 12 дБ

Потребляемая мощность (12 В)

300 мА (200 мА полудуплекс)

Передатчик

Полоса рабочих частот

132-150: 18 МГц;

150-174: 24 МГц

450-470: 20 МГц;

Другие: 16 МГц

928-960: 32 МГц

Выходная мощность

1-5 Вт без дуплексера; 0,7-3,5 Вт с дуплексером

Время атаки

<7 мс

Потребляемая мощность (12 В)

1,8 A

2,0 A

2,5 A

Модем

Режим работы

Полудуплекс (базовая станция), дуплекс (базовая станция и ретранслятор)

Скорость обмена данными

4800, 9600 или 19200 бит/с

Модуляция

DRCMSK

Задержка RTS/CTS

30 мс (при отключенном режиме диагностики)

Диагностика

Удаленные объекты

RSSI, показатель качества принимаемого сигнала, питающее напряжение, мощность прямого и отраженного сигнала (только для удаленных объектов, работающих с выходной мощностью 5 Вт), температура

Радиомодем T-Base/HA (high-availability) представляет собой версию базового радиомодема T-Base с повышенной отказоустойчивостью, которая достигается за счет полного дублирования всех компонентов. Предназначен для использования в ответственных приложениях, не допускающих даже кратковременного отключения базовой станции, для передачи телеметрической информации и управления телемеханическими устройствами. Встроенные средства диагностики позволяют автоматически выдавать оператору сигналы тревог в случае выхода из строя передатчика, приемника или блока питания и производить переключение на резервное устройство.

Краткая характеристика:

  • Дуплексная или полудуплексная базовая станция или дуплексный ретранслятор
  • Высокая скорость обмена данными и пропускная способность
  • Высокая отказоустойчивость:
    • два независимых приемника и передатчика
    • встроенный управляющий контроллер, обеспечивающий автоматическое переключение на резервное устройство в случае аварии
    • аудио и визуальные средства сигнализации
  • Программная настройка выходной мощности
  • Удаленная диагностика
  • Совместимость с радиомодемами T-96SR
  • Установка в 19"-шкаф

Радиомодем Integra-TR (Integra-TR/F)

Асинхронный радиомодем Integra-TR представляет собой "прозрачное" устройство реального времени, не требующее сложной настройки. Для обмена данными не требуется специального протокола обмена, данные передаются в радиоканал в той последовательности, в которой были приняты радиомодемом от контроллера, терминала или компьютера по интерфейсу RS-232 без искажений и дополнительной обработки. Обеспечивает отсечку посторонних данных (dribble bits) при передаче в радиоканале. Функция адресации CWID и поддержка режима многостанционного доступа с контролем несущей CSMA (carrier-sense multiple access) позволяют свести к минимуму повторную передачу и взаимные помехи в канале.

Предназначен для построения современных радиосетей сбора данных и удаленного управления стационарными объектами. Имеет встроенный специализированный приемопередатчик с малым временем доступа к радиоканалу. Обеспечивает асинхронный обмен данными на скоростях 19200, 9600 или 4800 бит/с в каналах с шагом сетки радиочастот 25, 12,5 или 6,25 кГц. Поддерживает работу практически всех основных промышленных протоколов.

Встроенная функция удаленной диагностики позволяет в реальном масштабе времени контролировать состояние устройства (наличие питания, температуру, напряжение, мощность сигнала, наличие соединение с антенно-фидерными устройствами). Поддерживает работу в режиме DOX (data-activated transmit), не требующий использование сигнала RTS для управления потоком: передача инициализируется поступлением данных на порт радиомодема. Поддерживает управление сигналом CTS в случаях, когда скорость передачи данных от терминального устройства превышает скорость обмена данными в радиоканале.

Имеет три режима сбережения энергии (пониженного потребления) для объектов, на которых применяется питание от аккумуляторов или солнечных батарей: режим ожидания (sleep mode), экономичный режим (suspend mode) и режим изменяемой выходной мощности (variable output power mode). В первых двух режимах энергопотребление составляет не более 15 мА. Перевод радиомодема из режима ожидания в рабочий режим занимает не более 100 мс без потери данных. В режиме ожидания радиомодем автоматически с заданной периодичность проверяет состояние радиоканала. Имеет два последовательных порта: для передачи данных и настройки.

Краткая характеристика:

 Высокая скорость обмена данными и пропускная способность.

 Работа на каналах с различным шагом сетки радиочастот в полудуплексном или симплексном режимах.

 Программная настройка выходной мощности.

 Удаленная диагностика.

 Три режима энергосбережения.

 Управление потоком по данным DOX.

 Управлением потоком с использованием сигналов RTS/CTS.

 Модель Integra-TR/F обеспечивает работу со 100% циклом передачи.

 Позволяет строить ретранслятор на базе двух радиомодемов.

 Имеется модель для использования во взрывоопасной среде (для США и Канады).

Модель

Integra-TR

Общие характеристики

УВЧ

ОВЧ

900 МГц

Диапазон частот

380-512 МГц

132-174 МГц

928-960 МГц

Шаг сетки частот

6,25; 12,5; 25 кГц

6,25; 12,5; 25 кГц

6,25; 12,5; 25 кГц

Ток нагрузки:
Передача @ 13.3 VDC
Прием @ 13.3 VDC

Режим сбережения


1800 мA
125 мA

15 мA


1800 мA
125 мA

15 мA


1800 мA
125 мA

15 мA

Рабочее напряжение

10 - 16 VDC

Рабочая температура

-30 град. C до +60 град. C

Габаритные размеры

10,7 см (Д) x 8,3 см (Ш) x 5,5 см (В)

Рабочий режим

Симплекс или полудуплекс

Приемник

Стабильность частоты

1,5 ppm

2,5 ppm

1,5 ppm

Чувствительность

0.35 µВ для соотношения сигнал/шум 12 дБ

Избирательность

75 дБ @ 25 кГц
65 дБ @ 12,5 кГц

75 дБ @ 25 кГц
65 дБ @ 12,5 кГц

72 дБ @ 25 кГц
63 дБ @ 12,5 кГц

Время атаки передатчика

<7 мс

Передатчик

Полоса пропускания без подстройки

450-470: 20 МГц
Другие поддиапазоны:
16 МГц

132-150: 18 МГц
150-174: 24 МГц

928-960: 32 МГц

Выходная мощность при напряжении 13,6 В

Настраиваемая 1-5 Вт

Рабочий цикл

50% @ 5 watts, 30 с макс. время передачи

Стабильность частоты

1,5 ppm

2,5 ppm

1,5 ppm

Модем

Скорость

2400, 4800, 9600 или 19200 (25 кГц)

Управление

RTS-CTS (задержка 4 мс), DOX

Вид модуляции

DRCMSK

Радиомодем Integra-H

Асинхронный радиомодем Integra-H представляет собой не требующее сложной настройки "прозрачное" устройство для работы на открытых (для США и Канады) радиочастотах по принципу скачкообразного изменения частоты в диапазоне 902-928 МГц. Для обмена данными не требуется специального протокола обмена, данные передаются в радиоканал в той последовательности, в которой были приняты радиомодемом от контроллера, терминала или компьютера по интерфейсу RS-232 без искажений и дополнительной обработки. Обеспечивает отсечку посторонних данных (dribble bits) при передаче в радиоканале.

Предназначен для построения современных радиосетей сбора данных и удаленного управления стационарными объектами. Имеет встроенный специализированный маломощный приемопередатчик с малым временем доступа к радиоканалу. Обеспечивает асинхронный обмен данными на скоростях 9600-25600 бит/с Поддерживает работу практически всех основных промышленных протоколов. Встроенная функция удаленной диагностики позволяет в реальном масштабе времени контролировать состояние устройства (наличие питания, температуру, напряжение, мощность сигнала, наличие соединение с антенно-фидерными устройствами).

Поддерживает работу в режиме DOX (data-activated transmit), не требующий использование сигнала RTS для управления потоком: передача инициализируется поступлением данных на порт радиомодема. Поддерживает управление сигналом CTS в случаях, когда скорость передачи данных от терминального устройства превышает скорость обмена данными в радиоканале.

Имеет два режима сбережения энергии (пониженного потребления) для объектов, на которых применяется питание от аккумуляторов или солнечных батарей: режим ожидания (sleep mode) и режим изменяемой выходной мощности (variable output power mode). В режиме ожидания энергопотребление составляет не более 20 мА. Имеет два последовательных порта: для передачи данных и настройки.

Краткая характеристика:

 Высокая скорость обмена данными и пропускная способность.

 Работа открытом (для США и Канады) диапазоне радиочастот в симплексном режиме.

 Программная настройка выходной мощности.

 Удаленная диагностика.

 Два режима энергосбережения.

 Управление потоком по данным DOX.

 Управлением потоком с использованием сигналов RTS/CTS.

 100% цикл передачи.

 Позволяет строить ретранслятор на базе двух радиомодемов.

 Имеется модель для использования во взрывоопасной среде (для США и Канады).

Модель

Integra-H

Общие характеристики

Диапазон частот

902-928 МГц

Метод доступа

Автоматическое скачкообразное изменение частоты (СИЧ)

Полоса частот

26 МГц

Ток нагрузки:

Передача при 13,3 В

200 мA

Прием при 13,3 В

650 мA

Режим сбережения

20 мA

Рабочее напряжение

10 - 16 В постоянного тока

Рабочая температура

-30 град. C до +60 град. C

Габаритные размеры

12,1 (Ш) х 11,4 (Г) x 5,6 (В) см

Рабочий режим

Симплекс

Приемник

Стабильность частоты

1,5 ppm

Вероятность ошибки (BER)

1 х 10-6 (19200 бит/c: -100 дБм; 9600 бит/с: -104 дБм)

Избирательность

75 дБ

Передатчик

Выходная мощность
при напряжении 13,6 В

Настраиваемая 0,1-1 Вт

Рабочий цикл

100%

Стабильность частоты

1,5 ppm

Модем

Скорость в радиоканале

9600-25600 бит/с

Скорость по порту

300-1920 бит/с

Управление

RTS-CTS, DOX

Время задержки

< 1 мс (DOX); 4 мс (RTS/CTS)

Определение условий радиовидимости, дальности действия, приемлемости использования какого-либо радиомодема в конкретной системе решает Пользователь (с возможной консультацией Изготовителя или его представителей), в том числе с учетом реального диапазона частот, требуемой мощности передатчика, стоимости, опыта работы с другими радиосредствами.

В разных системах ИУТК «Гранит-микро» работает с радиомодемом российского производителя (фирмы Сантел, г. Москва) типа Р-43АЦ («Гранит»), с сетевым радиомодемом (радиостанцией) типа RACOM (производства чешской фирмы), радиомодемами Integra, Satelline.

Во всех цифровых радиомодемах информационный обмен с устройством ИУТК «Гранит-микро» ведется по шинам RS-232. Для сопряжения с радиомодемом используются выходы RS-232 модуля КАМ.

При реализации цифровых радиоканалов необходимо учитывать приведенные выше особенности работы ИУТК «Гранит-микро» по магистральному каналу связи. Отметим, что перевод устройств ИУТК на работу по магистральному каналу не требуется, если радиомодем выполнен по сетевому принципу с учетом возможного «столкновения» данных от разных КП, и автономно решает задачу разделения во времени передачи данных от разных устройств. Такими свойствами обладает, например, радиомодем RACOM (чешского производства). Следует, однако, учесть, что такие радиомодемы (радиостанции) дороги и обеспечивают устойчивый прием данных (без перевода устройств на режим работы магистрального канала связи) от небольшого числа КП.

Расчет реального быстродействия при использовании цифровых радиомодемов аналогичен приведенному для аналогового радиоканала, однако, при расчете необходимо учесть более высокую скорость передачи информации (до 9600 Бод).

При выборе радиомодема следует отдавать предпочтение тем типам, которые реализуют «прозрачный» режим модуляции и передачи, т.е. не вводят дополнительные компоненты в передаваемое сообщение. Любые типы преобразования увеличивают длину исходного информационного сообщения и снижают помехоустойчивость. Использованные в ИУТК «Гранит-микро» помехозащитные коды достаточны для обеспечения устойчивого приема информации.

Рекомендуется для подключения цифрового радиоканала использовать дополнительный модуль КАМ, хотя принципиально возможно присоединение радиомодема к основному КАМ – контроллеру. Если в КП устанавливается дополнительный модуль КАМ, возможно совмещать оперативную работу устройства КП и диагностику работоспособности с помощью ПЭВМ (note book), которая подключается к шинам RS-232 основного модуля КАМ.

Можно подключать note book к «приносимому» модулю КАМ, но в данном варианте придется отключить напряжение питания КП для установки (на любое свободное место кожуха) модуля КАМ. Пользователю также необходимо в рассматриваемом варианте самостоятельно подключить выводы com port модуля КАМ к соответствующим цепям разъема note book

Рекомендуемая структура КП – микро при работе по цифровой ТЛС приведена ниже

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

МИП

КАМ

Функциональный модуль

Функциональный модуль

Функциональный модуль

Функциональный модуль

Функциональный модуль

Функциональный модуль

Функциональный модуль

КАМ

Источник питания

Сопряжение с внешней ПЭВМ (note book)

По назначению

По назначению

По назначению

По назначению

По назначению

По назначению

По назначению

Сопряжение с цифровым радио-

модемом

8. Работа по мобильной (цифровой) радио ТЛС.

ТЛС организуется с помощью мобильных телефонов (модемов), имеющих выходы для подключения цифровой информационной системы. Для сопряжения с устройством КП (ПУ) ИУТК «Гранит-микро» используется модуль КАМ-GSM, который устанавливается на второе место кожуха (вместо «базового» модуля КАМ).

Для сопряжения с цепями модема используются выводы (с индексом GSM) на клеммник модуля КАМ-GSM

В20

RST OUT (РЕЗЕРВ)

А20

В19

А19

В18

А18

В17

А17

В16

А16

В15

А15

В14

А14

В13

А13

В12

RXD 1 ПЭВМ

А12

В11

RTS 1 ПЭВМ

А11

В10

CTS 1 ПЭВМ

А10

В09

TXD 1 ПЭВМ

А09