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.