Организация каналов связи в системах телемеханики
Канал связи (англ. channel, data line) — система технических средств и среда распространения сигналов для передачи сообщений (не только данных) от источника к получателю (и наоборот). Канал связи, понимаемый в узком смысле (тракт связи), представляет только физическую среду распространения сигналов, например, физическую линию связи.
Канал передачи данных - совокупность средств (линий связи, аппаратуры передачи и приема данных), служащая для передачи данных.
В системах телемеханики каналы связи по назначению можно разделить на две группы:
- каналы сбора и передачи данных;
- каналы ретрансляции.
Под каналами сбора данных понимаются каналы (связи), с помощью которых информация поступает от устройств КП (УТМ, МИП) до диспетчерского пункта сбора данных (ПУ, ЦППС, СООИ).
Каналы ретрансляции – это каналы, по которым осуществляется передача данных (как правило, не всех, а выборочных данных указываемых в банках данных на ретрансляцию) от диспетчерского пункта на верхние (смежные) уровни управления (ЦУС, РДУ, ОДУ).
Общая структура канала связи:
Рис. 9.
В качестве каналов связи могут использоваться практически любые проводные и беспроводные средства и сети.
Каналы связи:
Волоконно-оптические линии связи
Ethernet, радио-Ethernet
Физические линии:
- аналоговые – до 100 км
- цифровые – до 1200 м
Каналы связи тональной частоты:
- ВЧ-связь
- РРЛ
- ИКМ и др.
УКВ радиоканалы
GSM/GPRS
Другие цифровые каналы (спутник, коммутируемая линия и т.д.)
Типы каналов связи и интерфейсов
| Наименование КС/тип интерфейсного стыка | Тип линии связи | Макс. расстояние | Скорость обмена | Свойства канала | Назаначение канала |
| RS 485/422 | витая пара (физическая двухпроводная линия) | 1200 м | 100 -19200 бит/сек (10 Мбит/с максимум -?) | обмен данными в формате дуплекс (422) и полудуплекс (485) «магистраль» до 32 устройств ГОСТ Р МЭК 60870-5- FT1.2 ГОСТ Р МЭК 60870-5-101-2006 RS-422 подключение GPS | Связь между устройствами в пределах объекта (магистраль), связь с локальными средствами отображния (ДЩ, ОИУК) |
| RS-232 (432) | Физическая трехпроводная линия | 30 м | 100 – 115200 бит/c | соединение «точка-точка» разъем DB-9 (com-port) | связь с технологическим ПК, локальным АРМ, подключение GSM (GPRS)-модема DSL-модем |
| Ethernet 10/100 Base TX (Radio-Ethernet) | «Витая пара» cat 5e | сегмент до 100 м ВОЛС до 100 км (4 перекомм.) | 10 Mбит/сек 1 Гбс/ | сокет – программируемый интерфейс; стыковка с ВОЛС через медиаконвертер ГОСТ Р МЭК 60870-5-104-2004 TCP/IP | организация высокоскоростных каналов связи, VLAN, КП-ПУ, ЛВС верхнего уровня, кольцевая структура технологической сети |
| GSM/GPRS | беспроводная сотовая сеть GSM | зависит от зоны покрытия сети | через RS-232 115200 бит/с | не рекомендован для задач телемеханики, для АИИС КУЭ – предпочтительно | КП-ПК |
| КТЧ (канал тональной частоты, модемный) | физ. линия 2х, 3х, 4х проводная | 100 км | 9600 бит/с – аналоговый, цифровой – 64 кбит/с | 300 – 3400 Гц – диапазон, в котором помещается голос человека (тональный спектр частот), 3400 х 2 = 6800 Гц – по теореме Котельникова – для дискретизации 3400 – 4000 Гц – надтональный спектр для передачи сигналов, м.б. дополнен ДК-фильтром для пропуска речи | КП-ПУ, в ССПИ – объектовый уровень |
| Радиоканал | УКВ-радиоканал | 60 – 100 км (топология) | 40-1200 б/с | передача с помощью радиоволн и аппаратуры (напр. Motorolla) ГОСТ Р МЭК 60870-5-101-2006 | КП-ПУ |
| ВЧ-канал | ЛЭП | 100 км и более | 19200 б/сс | модулируемая электромагнитная волна; используется для диспетчерской связи, передачи данных РЗ и др. | КП-ПУ |
| Цифровой канал (телемеханич.) | физическая трехпроводная линия | 10 км | 40-9600 100 бит/с | ГОСТ Р МЭК 870-5-2-95 FT2 или любой другой телемеханический | КП-ПУ |
Свойства интерфейсов
RS-485 - один из наиболее распространенных стандартов физического уровня связи. Физический уровень - это канал связи и способ передачи сигнала.
Сеть, построенная на интерфейсе RS-485, представляет собой приемопередатчики, соединенные при помощи витой пары - двух скрученных проводов.
Существуют два варианта интерфейса: RS-422 и RS-485:
RS-422 - полнодуплексный интерфейс. Прием и передача идут по двум отдельным парам проводов. На каждой паре проводов может быть только по одному передатчику.
RS-485 - полудуплексный интерфейс. Прием и передача идут по одной паре проводов с разделением по времени. В сети может быть много передатчиков, так как они могут отключаются в режиме приема.
Тип соединителей и распайка не оговариваются стандартом. Встречаются соединители DB9, клеммные соединители и т.д.
| Стандартные параметры интерфейсов | RS-422 | RS-485 |
| Допустимое число передатчиков/ приемников | 1 / 10 | 32 / 32 |
| Максимальная длина кабеля | 1200 м | 1200 м |
| Максимальная скорость связи | 10 Мбит/с | 10 Мбит/с |
| 100-19200 б/с для ТМ |
RS-232 — интерфейс передачи информации между двумя устройствами на расстоянии до 15 метров. Информация передается по проводам цифровым сигналом с двумя уровнями напряжения. Логическому "0" соответствует положительное напряжение (от +5 до +15 В для передатчика), а логической "1" отрицательное (от -5 до -15 В для передатчика). Асинхронная передача данных осуществляется с фиксированной скоростью при самосинхронизации фронтом стартового бита.
Назначение: Интерфейс RS-232-C был разработан для простого применения, однозначно определяемого по его названию: «Интерфейс между терминальным оборудованием и связным оборудованием с обменом по последовательному двоичному коду». Чаще всего используется в промышленном и узкоспециальном оборудовании, встраиваемых устройствах. Присутствует на стационарных персональных компьютерах (как правило, RS-232 не ставят на портативных компьютерах - на ноутбуках, нетбуках, КПК и т. п.).
Соединители: устройства для связи по последовательному каналу соединяются кабелями с 9-ю или 25-ю контактными разъёмами типа D-sub. Обычно они обозначаются DE-9 (или некорректно: DB-9), DB-25.
В зависимости от формы передаваемой информации каналы передачи данных можно разделить на аналоговые (непрерывные) и цифровые (дискретные).
Физический канал (физическая линия) используется для передачи и приема информационного сигнала из устройства в устройство, причем носителем информации является какой-либо из физических параметров (отсюда и название), а содержание информации отражается значением этого параметра.
Так как аппаратура передачи и приема данных работает с данными в дискретном виде (т.е. единицам и нулям данных соответствуют дискретные электрические сигналы), то при их передаче через аналоговый канал требуется преобразование дискретных данных в аналоговые (модуляция).
При приеме таких аналоговых данных необходимо обратное преобразование – демодуляция. Модуляция/демодуляция – процессы преобразования цифровой информации в аналоговые сигналы и наоборот. При модуляции информация представляется синусоидальным сигналом той частоты, которую хорошо передает канал передачи данных.
Модем (модулятор-демодулятор) - устройство, применяющееся в системах связи для физического сопряжения информационного сигнала со средой его распространения, где он не может существовать без адаптации, и выполняющее функцию модуляции и демодуляции этого сигнала.
Кабельные линии связи — линии связи, состоящие из направленных сред передачи (кабели), предназначенные совместно с проводными системами передач, для организации связи.