Характеристики и области применения

Пользователь может быть без помех подключен или отключен от шины; прерванная передача данных может быть без особых проблем продолжена через восстановленную связь. Гибкое, без помех управление шиной охватывает присоединившихся или отсутствующих абонентов, и отсутствует всякая необходимость возобновления инициализации системы. Особенностью протокола передачи является очень короткий запрос статуса (состояния), которым может быть определена станция, с которой происходит соединение. Кроме того, запрос статуса содержит информацию о том, предназначаются ли данные этой станции для передачи. Это способствует быстрой обработке результата (быстрая реакция, например, на выход за границы сигнала ). Стандартная измерительная шина имеет поэтому высокое среднее значение скорости опроса. Классическая структура с главным и подчиненным элементом (master- slave structure) стандартной измерительной шины (Рисунок 1) приводит к достаточно очевидным приложениям, так как прикладная программа управляется лишь главным элементом (master). Еще одним преимуществом этой структуры являются особые возможности при управлении шиной. Пользователь шиной может обслуживаться посредством опроса с разной частотой, при этом имеется большая степень свободы в установке времени реакции.

Иерархическая конструкция, связанная со структурой с главным и подчиненным элементом (master- slave structure), облегчает интеграцию сети со стандартной измерительной шиной с другими сетями (LAN, WAN). Главный элемент (master) действует как канал (gateway), что особенно просто реализуется для сетей с MMS (Manufacturing Message Specification), так как пользовательский слой в стандартной измерительной шине (DIN 66 348-3) базируется на MMS. Кроме 7 так называемых услуг (services) (конструкция связи, спада, прерывания, сообщений успеха и ошибки работы процессора) описаны три группы пользовательских услуг (для переменных, связь с областью хранения и программное управления ) и три общие услуги "Статус", "Идентификация" и "Передача списка имен". Так как только эти три услуги (services) являются обязательными, то может быть также реализовано большое число применений с использованием простых сенсоров с только одной услугой пользования, например, "чтение переменных". Кодирование происходит при этом в ASCII- формате. В находящейся в стадии разработки Части 4 к DIN 66 348 должны быть определены измеряемые технические переменные, команды и функции, которые облегчают управление измерительными функциями и передачей, а также представление передаваемых данных для различных применений. Увязка оборудования на основе стандартной измерительной шины со стандартными измерительными программами, такими как LabWindows и TestPoint, реализована уже многими фирмами.

Физические характеристики

• Передача дифференциального сигнала в соответствии со стандартом EIA RS 485
• Гальваническая развязка, экранирование и эквипотенциальное соединение
• Длина кабеля шины вплоть до 500 м при максимальном значении коэффициента переноса с возможностью произвольного удлинения
• Длина кабеля ответвления до 5 метров с возможностью произвольного удлинения
• Скорость передачи от110 бит/сек до 1 Мбит/сек (включая все PC битовые значения), регулируемая
• Полностью дуплексный режим (4- проводный) при этом высокая совместимость шины и простое подключение к приборам связи, таким как репитеры и световоды
• Передача включения- выключения (start- stop transmition), ASCII- кодовый блок данных с прямым паритетом (parity) (7- битовые коды)
• Низкая стоимость материалов и дальнейшей комплектации интерфейса

• Метод выборки с централизованным управлением (master- slave) вплоть до 31 пользователя
• Подтверждение установки связи в три этапа: фаза вызова, фаза обмена данными, заключительная фаза
• Гарантированная передача блоков длиной до 128 байтов
• Сохранение данных посредством латерального паритета (lateral parity) и контрольных знаков для блоков (HD=4)
• Повторение блоков и подтверждение установления связи при помехах (макс. 3- кратное)
• Контроль времени TA для подтверждения установления связи и TC для времени передачи
• Перекрестное движение (cross- connection traffic) под контролем управляющей станции
• Возможность использования передачи с применением фиксированных адресов передачи для всех пользователей
• Прерывание передачи данных возможно в любое время через управляющую станцию (помехи или срочное сообщение)
• Гибкое управление шиной, свободно конфигурируемый опрос
• Быстрая обработка результата посредством коротких запросов статуса (состояния)

Стандартная измерительная шина составляет основу для надежных и недорогих средств связи между приборами для измерений, наблюдений и распознавания для различных процессов и производства. Она является - наряду с другими общими шинами - менее пригодной для эквидистантного во времени сбора данных высокодинамичных процессов ("опрос") с очень короткими наборами данных. Эта задача может быть оптимально обработана только специальными системами шин на основе системы "сенсор-исполнительный механизм". Кроме того, стандартная измерительная шина отличается от дорогих, но быстрых сетей типа компьютер- компьютер, в которых требуется свободный выбор всех пользователей и передачи очень большого количества данных. Переход в такие сети (например, MAP/MMS) может быть реализован простым способом через управляющую станцию в качестве канала (gateway).

Особенности использования систем со стандартной измерительной шиной

• Надежность и устойчивость к ошибкам: Физические свойства и надежность стандартной измерительной шины гарантируют высокую устойчивость передачи даже при сильных электромагнитных помехах, посредством использования в данном случае распознавания ошибочных блоков данных.
• Возможности: Возможности определяются вероятностью выхода из строя системы шин. 4- проводная стандартная измерительная шина располагает передающим и принимающим каналом.
• Стоимость: Монтажная стоимость и стоимость соединения мала для пользователя стандартной измерительной шиной. Стоимость аппаратуры, как и затраты на периферию соответствуют стоимости для широко распространенных серийных интерфейсов RS- 232-C или V.24 с гальванической развязкой. Любой коммерческий персональный компьютер может быть подключен в качестве управляющей станции. Простой преобразователь уровня и протокола позволяет присоединить имеющиеся старые приборы.
• Гибкость и удобство пользования: Особо важными для пользователя являются: простая установка и ввод в действие, техническое обслуживание и устранение ошибок в случае помех. К персоналу не предъявляется слишком высоких требований, как в других случаях в сфере индустриальной приборной электроники. Проектирование и установка стандартной измерительной шины для пользователя являются быстро выполнимыми и модифицируемыми. Управляющая станция управляет центральной общей шиной и позволяет в любое время вмешиваться в ход процессов. В то же время управляющая станция (master station) является местом доступа для сетей более высокого уровня (MAP [Manufacturing Automation Protocol], MMS или другие LAN), через которые в любое время можно иметь доступ к стандартной измерительной шине. Кабельное управление и возможность произвольного удлинения сетей делает возможным удобное расположение аппаратуры в помещении.

Стандартная измерительная шина была изобретена как дешевый интерфейс для целого спектра промышленной контрольной и измерительной техники. Это включает задачи производственных качественных измерений, гарантии качества с использованием компьютера, "малого круга контроля качества" ("small quality control loop") при контроле статистических процессов, мониторинг процессов и производства, а также получение данных и их обработку. Кроме того, она также успешно используется для контроля хранящегося программного обеспечения управления. Вследствие своих технических характеристик стандартная измерительная шина также подходит для использования в системах измерения, которые подлежат калибровке. Примерами этого могут служить заправочные станции, приборы измерения потока и оборудование для взвешивания. DIN 66348 Часть2 удовлетворяет требованиям PTB ("Physikalisch -Technische Bundesanstalt" - "Физико- Техническим Федеральным Управлением" - Германское Федеральное Ведомство по Тестированию, Калибровке и Сертификации) директива 50.20 для централизованных множественных соединений, что является важным требованием для сертификации оборудования.

Критерием выбора для производителей или пользователей для использование стандартной измерительной шины, в дополнение к возможности эффективной передачи данных измерений и параметров, являются общие требования производственной практики, которые приняты во внимание при разработке стандартной измерительной шины. В частности, средние компании в области производства и автоматизации процессов используют или планируют использовать сеть, оснащенную сенсорами. Большие производственные компании также, как и автомобильные с MMS- сетями, формируют группы для использования стандартной измерительной шины.

Сфера действия

• Изготовление измерительной техники, гарантия качества, контроль процессов
• Сбор производственных данных, сбор данных обработки
• Сбор данных измерений с использованием недорогих измерительных приборов на открытых пространствах
• Включение в установки, выполняющие градуировку (смотри PTB 50.20)