Magistrale de Magistrale de datedate

Magistrale de dateMagistrale de date

Magistralele de dateMagistralele de date: : o cale de comunicație o cale de comunicație folosită în comun de mai multe blocuri folosită în comun de mai multe blocuri funcționale ale unui sistemfuncționale ale unui sistem

FizicFizic: : set de conductoareset de conductoare ContribuContribuie ie decisiv la automatizarea proceselor. decisiv la automatizarea proceselor. Intervalele de indisponibilitate ale magistralelor Intervalele de indisponibilitate ale magistralelor

pot avea un efect negativ considerabil asupra pot avea un efect negativ considerabil asupra fluxului de producţie, generînd pierderi fluxului de producţie, generînd pierderi semnificativesemnificative

RS-232RS-232

RS=Recommended StandardRS=Recommended Standard EIA-232EIA-232 TIA-232 (Telecommunication Industry TIA-232 (Telecommunication Industry

AssociationAssociation

RS-232RS-232

Introdus in 1969 de EIA (Electronics Introdus in 1969 de EIA (Electronics Industries Alliance)Industries Alliance)

Scop: uniformizare interfatare Scop: uniformizare interfatare echipamente de comunicatie de pe piata echipamente de comunicatie de pe piata aflata in expansiune puternica in acea aflata in expansiune puternica in acea vreme si de a permite interoperabilitatea vreme si de a permite interoperabilitatea echipamentelor de la diversi producatoriechipamentelor de la diversi producatori

RS-232RS-232

A. Codificarea electrica a informatiei este de tip “single ended”, adica A. Codificarea electrica a informatiei este de tip “single ended”, adica informatia este transmisa pe un singur fir, iar bitii 1 si 0 sunt definiti informatia este transmisa pe un singur fir, iar bitii 1 si 0 sunt definiti prin nivele de tensiune fata de o referinta comuna pentru prin nivele de tensiune fata de o referinta comuna pentru transmitator si receptor (masa de semnal). Astfel, conform RS232, transmitator si receptor (masa de semnal). Astfel, conform RS232, un bit de zero logic este transmis ca o tensiune de +12V pe linie, iar un bit de zero logic este transmis ca o tensiune de +12V pe linie, iar un bit cu valoarea de 1 logic este transmis ca o tensiune de –12V. un bit cu valoarea de 1 logic este transmis ca o tensiune de –12V. Circuitele de receptie trebuie sa fie capabile sa discearna nivele de Circuitele de receptie trebuie sa fie capabile sa discearna nivele de tensiune intre +3V si –3V pentru 0 si 1tensiune intre +3V si –3V pentru 0 si 1

B. Capacitatea parazita maxima a liniei de comunicatie este limitata la B. Capacitatea parazita maxima a liniei de comunicatie este limitata la 2500pF2500pF

C. Lungimea maxima a cablurilor de conexiune de date este limitata la C. Lungimea maxima a cablurilor de conexiune de date este limitata la

15m pentru ca la viteza de 19200 baud, rata de erori de 15m pentru ca la viteza de 19200 baud, rata de erori de comunicatie sa se mentina la un nivel acceptabilcomunicatie sa se mentina la un nivel acceptabil

RS-232RS-232

Limitari:Limitari: Lungimea maxima a liniei de comunicatie este Lungimea maxima a liniei de comunicatie este

limitata la 15mlimitata la 15m Viteza de comunicatie (la un cablu de 15m) Viteza de comunicatie (la un cablu de 15m)

este limitata la 19200 baudeste limitata la 19200 baud Topologie stricta point to pointTopologie stricta point to point Vulnerabilitate mare la perturbatii Vulnerabilitate mare la perturbatii

elecromagneticeelecromagnetice

RS-422RS-422

Conceput sa elimine aceste inconvenienteConceput sa elimine aceste inconveniente Principala inovatie: codificarea diferentiala a Principala inovatie: codificarea diferentiala a

semnelelor de pe liniesemnelelor de pe linie Datele nu mai sunt codificate printr-o tensiune Datele nu mai sunt codificate printr-o tensiune

pozitiva sau negativa fata de masa, ca in cazul pozitiva sau negativa fata de masa, ca in cazul transmisiei single-ended, ci prin transmisiei single-ended, ci prin diferenta diferenta de de potential intre potential intre doi doi conductori conductori

Pretul eliminarii dezavantajelor interfetei RS232 Pretul eliminarii dezavantajelor interfetei RS232 este dublarea numarului de conductori necesari este dublarea numarului de conductori necesari pentru transmisiepentru transmisie

RS422 asigura urmatoarele performante:RS422 asigura urmatoarele performante: Viteza maxima de comunicatie de pana la Viteza maxima de comunicatie de pana la

10Mbps10Mbps Lungimea liniei de pana la 1200m, dar nu la Lungimea liniei de pana la 1200m, dar nu la

viteza maximaviteza maxima Topologii multidrop cu pana la 10 receptoare Topologii multidrop cu pana la 10 receptoare

conectate la un driverconectate la un driver

RS-422RS-422

Nu permite realizarea unor topologii Nu permite realizarea unor topologii multipoint, cu alte cuvint, pe o linie de multipoint, cu alte cuvint, pe o linie de comunicatie poate fi conectat un singur comunicatie poate fi conectat un singur circuit driver circuit driver

Acest neajuns a fost rezolvat prin Acest neajuns a fost rezolvat prin introducerea standardului de interfata introducerea standardului de interfata RS485RS485

RS-422RS-422

RS485 - foarte asemanator cu RS422RS485 - foarte asemanator cu RS422 circuitele de interfata RS485 indeplinesc in circuitele de interfata RS485 indeplinesc in

totalitate cerintele standardului RS422 totalitate cerintele standardului RS422 (RS422 nu indeplineste toate cerintele (RS422 nu indeplineste toate cerintele RS485)RS485)

RS-485RS-485

RS485RS485

Driverele RS485 admit o stare de inalta Driverele RS485 admit o stare de inalta impedanta a iesirilor: acestea sunt virtual impedanta a iesirilor: acestea sunt virtual deconectate de la linia de comunicatie deconectate de la linia de comunicatie

In consecinta, se pot realiza conexiuni In consecinta, se pot realiza conexiuni mutipoint cu pana la 32 de drivere/ mutipoint cu pana la 32 de drivere/ receptoare conectate la acelasi tronson de receptoare conectate la acelasi tronson de linie, cu conditia ca un singur driver sa fie linie, cu conditia ca un singur driver sa fie activ la un moment dat (comunicatia este activ la un moment dat (comunicatia este halfduplex)halfduplex)

CAN BCAN Busus

Componentele electronice ale unui Componentele electronice ale unui autovehicul sunt tot mai numeroaseautovehicul sunt tot mai numeroase

tehnicile obişnuite de cablare, cu distanţe tehnicile obişnuite de cablare, cu distanţe lungi, nu mai pot face faţă acestui transfer lungi, nu mai pot face faţă acestui transfer de date, este utilizat CAN Data Bus de date, este utilizat CAN Data Bus

Controller Area Network Controller Area Network sistem BUS în serie, conceput pentru sistem BUS în serie, conceput pentru

utilizarea în producţia de autovehicule utilizarea în producţia de autovehicule

CAN BCAN Busus

asigură un transfer digital de date între asigură un transfer digital de date între senzori, actuatori, şi echipamentele de senzori, actuatori, şi echipamentele de comandă comandă

asigură prelucrarea informaţiilor unui asigură prelucrarea informaţiilor unui senzor cu ajutorul mai multor echipamente senzor cu ajutorul mai multor echipamente de comandă, cu posibilitatea de controlare de comandă, cu posibilitatea de controlare corespunzătoare a actuatorilor corespunzătoare a actuatorilor

CAN BCAN Busus

reducerea distanţelor de cablare reducerea distanţelor de cablare în cazul defectării unei componente, în cazul defectării unei componente,

sistemul continuă să funcţioneze sistemul continuă să funcţioneze

TestareTestare

Testul de stare a magistralelor industriale Testul de stare a magistralelor industriale efectuează o verificare a calităţii efectuează o verificare a calităţii semnalului pe magistralele industrialesemnalului pe magistralele industriale

Magistrale industriale: Magistrale industriale: ProfiProfi Bus Bus, , Foundation, Modbus, CAN-bus, AS-i bus, Foundation, Modbus, CAN-bus, AS-i bus, RS-485RS-485, etc., etc.

TestareTestare

Depanarea magistralelor de date începe Depanarea magistralelor de date începe de la testarea nivelului fizic al acestora de la testarea nivelului fizic al acestora (cablul şi cablarea)(cablul şi cablarea)

Starea nivelului fizic are o importanţă Starea nivelului fizic are o importanţă deosebita pentru protocoalele care rulează deosebita pentru protocoalele care rulează în procese, deoarece parametrii electrici ai în procese, deoarece parametrii electrici ai semnalelor de date pot fi influenţaţisemnalelor de date pot fi influenţaţi

TestareTestare

Monitorizarea stării nivelului fizic în timpul Monitorizarea stării nivelului fizic în timpul operării, preîntâmpină staţionări operării, preîntâmpină staţionări costisitoare ale proceselor şi poate fi costisitoare ale proceselor şi poate fi făcută ca parte din programul de făcută ca parte din programul de mentenanţă predictivămentenanţă predictivă

TestareTestare

Rețelele industriale functionează în condiții Rețelele industriale functionează în condiții foarte diferite de cele existente la birouri și foarte diferite de cele existente la birouri și alte rețele de comunicații comerciale. În alte rețele de comunicații comerciale. În lumea industrială, influentele externe pot lumea industrială, influentele externe pot produce defecțiuni dispozitivelor produce defecțiuni dispozitivelor electronice sensibile, cum ar fi PLC-urile, electronice sensibile, cum ar fi PLC-urile, controlerele de rețea și alte instrumente de controlerele de rețea și alte instrumente de sprijin pentru controlul procesului. sprijin pentru controlul procesului.

TestareTestare

Perturbațiile electricePerturbațiile electrice provin dintr-o provin dintr-o varietate de surse. Intrerupătoarele varietate de surse. Intrerupătoarele pornesc și opresc circuitele de energie pornesc și opresc circuitele de energie ridicată, generând șocuri de conectare. ridicată, generând șocuri de conectare. Benzile transportoare și acționările Benzile transportoare și acționările mecanice descarcă electricitatea statică în mecanice descarcă electricitatea statică în sisteme electronice. Modificările de sisteme electronice. Modificările de sarcină pe circuitele derivate creează sarcină pe circuitele derivate creează fluctuații în tensiunile de alimentare. fluctuații în tensiunile de alimentare.

Influențe industriale externeInfluențe industriale externe

1) 1) Condițiile de mediu distrugătorCondițiile de mediu distrugător, care includ: , care includ: vibrații mecanice, schimbări extreme de vibrații mecanice, schimbări extreme de temperatură, nivelurile ridicate de umiditate și temperatură, nivelurile ridicate de umiditate și calitatea necorespunzătoare a aerului cauzate calitatea necorespunzătoare a aerului cauzate de substante chimice, praf și alți agenti. Aceste de substante chimice, praf și alți agenti. Aceste condiții pot crea conexiuni slabe sau condiții pot crea conexiuni slabe sau intermitente, coroziunea conductorilor și a intermitente, coroziunea conductorilor și a cutiilor de racord și / sau modificări ale cutiilor de racord și / sau modificări ale impedanței conductorilor care compun sistemul.impedanței conductorilor care compun sistemul.

Influențe industriale externeInfluențe industriale externe

2) Perturbațiile electrice2) Perturbațiile electrice provin dintr-o provin dintr-o varietate de surse. Intrerupătoarele varietate de surse. Intrerupătoarele pornesc și opresc circuitele de energie pornesc și opresc circuitele de energie ridicată, generând șocuri de conectare. ridicată, generând șocuri de conectare. Benzile transportoare și acționările Benzile transportoare și acționările mecanice descarcă electricitatea statică în mecanice descarcă electricitatea statică în sisteme electronice. Modificările de sisteme electronice. Modificările de sarcină pe circuitele derivate creează sarcină pe circuitele derivate creează fluctuații în tensiunile de alimentare. fluctuații în tensiunile de alimentare.

Nivelul fizic al magistralelorNivelul fizic al magistralelor

pot afecta temporar sau permanent pot afecta temporar sau permanent componentele sistemuluicomponentele sistemului

Rezultatul: o perturbare (mV) a semnalelor pe Rezultatul: o perturbare (mV) a semnalelor pe care se bazeaza procesele de producție care se bazeaza procesele de producție

este logică evitarea eventualelor probleme de este logică evitarea eventualelor probleme de comunicații ale procesului si identificarea comunicații ale procesului si identificarea problemelor existente, prin monitorizarea problemelor existente, prin monitorizarea sistemelor de comunicații digitale industriale, sistemelor de comunicații digitale industriale, utilizând un osciloscoputilizând un osciloscop

Nivelul fizic al magistralelorNivelul fizic al magistralelor

Pentru verificarea integritatii fizice a Pentru verificarea integritatii fizice a magistralor de date trebuie sa se măsoare magistralor de date trebuie sa se măsoare mai mulți parametri ai semnalului. Acești mai mulți parametri ai semnalului. Acești parametri sunt comparati cu valorile parametri sunt comparati cu valorile impuse de standardul EIA-232impuse de standardul EIA-232

Nivelul fizic al magistralelorNivelul fizic al magistralelor

Parametrii măsurați:Parametrii măsurați: nivelele semnalului pe ieșirea RS-232nivelele semnalului pe ieșirea RS-232 lungimea bitului (lungimea bitului (timpul necesar timpul necesar

transmiterii unui bit pe magistrala transmiterii unui bit pe magistrala )) timpul de creșteretimpul de creștere timpul de descresteretimpul de descrestere supracreșterea (calculată)supracreșterea (calculată)

Nivelul fizic al magistralelorNivelul fizic al magistralelor

In conditiile in care parametrii măsurați se In conditiile in care parametrii măsurați se incadrează in limitele impuse de standard, incadrează in limitele impuse de standard, atunci se poate afirma că, din punct de atunci se poate afirma că, din punct de vedere al nivelului fizic, magistrala de date vedere al nivelului fizic, magistrala de date funcționeaza corespunzătorfuncționeaza corespunzător

OsciloscopulOsciloscopul

Osciloscopul este un aparat utilizat pentru Osciloscopul este un aparat utilizat pentru vizualizarea pe ecran a formelor de undă a vizualizarea pe ecran a formelor de undă a semnalelor electrice, în scopul măsurării semnalelor electrice, în scopul măsurării amplitudinii şi a perioadei acestoraamplitudinii şi a perioadei acestora

Capabilitate de determinare a principalilor Capabilitate de determinare a principalilor parametrii ai semnalelor electrice: parametrii ai semnalelor electrice: tensiune,frecvenţă, amplitudine, tensiune,frecvenţă, amplitudine, intensitatea curentului electricintensitatea curentului electric

Caracteristici principale ale unui Caracteristici principale ale unui osciloscop analogic:osciloscop analogic: banda de frecvenţă (MHz, GHz)banda de frecvenţă (MHz, GHz) sensibilitatea (mV/div)sensibilitatea (mV/div) impedanţa de intrare 1Mimpedanţa de intrare 1M // 20pF // 20pF

OsciloscopulOsciloscopul

IeriIeri

Osciloscop catodicOsciloscop catodic Primul osciloscop a fost construit în 1897 Primul osciloscop a fost construit în 1897

la Strasbourg de către fizicianul german la Strasbourg de către fizicianul german Karl Ferdinand Braun Karl Ferdinand Braun

Osciloscopul modern a fost dezvoltat de Osciloscopul modern a fost dezvoltat de Allen DuMontAllen DuMont

IeriIeri

AziAzi

32 GHz32 GHz Osciloscoape cu patru / opt canaleOsciloscoape cu patru / opt canale LCDLCD MemorieMemorie Interfata PCInterfata PC Osciloscoape virtualeOsciloscoape virtuale

AziAzi

LaboratorLaborator

LaboratorLaborator

testarea nivelului fizic al magistralelor de testarea nivelului fizic al magistralelor de date prin:date prin: metoda clasicămetoda clasică - măsurarea parametri - măsurarea parametri

semnalsemnal metoda automatămetoda automată – osciloscop cu funcţie – osciloscop cu funcţie

specială de testare a magistralelor de datespecială de testare a magistralelor de date metoda grafică metoda grafică – interpretarea grafică a – interpretarea grafică a

„modelului ocular”, metoda de reprezentarea „modelului ocular”, metoda de reprezentarea grafică a stării magistralelor de date pe baza grafică a stării magistralelor de date pe baza măsurărilor efectuate prin metoda automatămăsurărilor efectuate prin metoda automată

Metoda clasica (manuala)Metoda clasica (manuala)

Parametrii măsurați Minim Maxim

Nivelul maxim al semnalului 3.0 15.0

Nivelul minim al semnalului -15.0 -3.0

Timp de creștere n/a 27%

Timp de descreștere n/a 27%

Metoda Metoda automataautomata

Metoda graficaMetoda grafica(Model ocular)(Model ocular)