Мы заглядываем в будущее, чтобы сделать настоящее лучше
О компании Продукция Решения Услуги Поддержка Контакты

Радиомодемы "Невод" для телеметрических каналов связи

Ю.А.Мурашев, 2001
Аннотация
В статье описаны радиомодемы "Невод", предназначенные для построения распределенных сетей телеметрии.
  Annotation
Radio modem "Nevod" for wireless telemetric networks development are described and their industrial implementation features are outlined.

 

Рынок автоматизации в России широк, разнообразен, и, хотя и не освоен в должной степени. Связано это не столько с отсутствием предложения - системные интеграторы представляют множество современных и эффективных средств комплексных АСУ, сколько с несоответствием цен на импортную технологию и более чем скромными финансовыми возможностями большинства Российских предприятий.

Среда передачи данных

 
Невод
Рис.1 Радиомодем "Невод".

Широкий спектр решаемых задач требует от системных интеграторов гибкого подхода и универсальности технических решений, позволяющих быстро и качественно строить экономически эффективные комплексы АСУ. Каждый объект автоматизации имеет свои особенности, которые необходимо учитывать на всех стадиях проекта - от формирования технического предложения до ввода системы в эксплуатацию. Распределенный сбор данных является одним из важнейших звеньев автоматизированных систем, во многом определяющих надежность их функционирования. При этом линии передачи данных часто оказываются одним из самых проблемных участков. Проводные линии надежны и обеспечивают высокую скорость передачи данных, но их прокладка и эксплуатация в случае построения масштабных комплексов требует значительных затрат.

Беспроводные каналы передачи информации в большей степени подвержены влиянию помех, но с учетом их большей гибкости оказываются во многих случаях предпочтительнее. Ведь при развитии сети передачи данных гораздо проще изменить имеющуюся конфигурацию беспроводной сети, нежели изменять кабельную инфраструктуру предприятия!

Обязательная сертификация и решение вопросов выделения частотных ресурсов стоят на пути широкомасштабного внедрения беспроводных радиосетей телеметрии. Проблемы с сертификацией обусловили наличие на Российском рынке преимущественно дорогостоящих импортных решений в этой области, отечественное же оборудование далеко не все, к сожалению, оказывается пригодным для построения распределенных сетей передачи телеметрической информации. Обобщением немалого опыта построения современных АСУ нашей компанией явилось создание системы сбора телеметрических данных "Невод", рассчитанной на использование в различных климатических условиях, быстро разворачиваемой и легко масштабируемой.

Основу системы сбора данных составляют радиомодемы "Невод", работающие на закрепленной за системой "Невод" частоте 433,92 МГц (на основании решения ГКРЧ N3689ОР от 01.02.2000г.), и отличающиеся следующими характеристиками:

  • прозрачность канала передачи данных для оборудования - после первичного конфигурирования не требуется команд управления и инициализации, с точки зрения оборудования радиолиния представляет собой проводной полудуплексный интерфейс со скоростью передачи до 38400 кбит/с
  • расстояние связи "точка-точка" 10 км - при условиях, близких к прямой радиовидимости и использовании направленных антенн радиомодемы образуют помехоустойчивый канал передачи данных на большие расстояния
  • поддержка интерфейсов RS-232 и RS-485 - радиомодемы могут работать как с интерфейсом PC, так и с интерфейсом промышленного стандарта с возможностью объединения в многоточечную проводную локальную сеть группы контроллеров и протяженностью линии до 1200 м
  • поддержка сетей со сложной топологией - встроенные возможности статической и динамической адресации позволяют строить радиосети типа "звезда", "цепочка", "дерево"
  • масштабируемость сетей - добавление новых точек сбора информации в уже существующую сеть без кардинального изменения топологии не требует перепрограммирования уже установленных модемов
  • программирование при помощи обычных терминальных программ - конфигурирование таблицы параметров модема осуществляется в диалоговом режиме с РС из любой стандартной терминальной программы (например, HyperTerminal из набора стандартных приложений Windows), т.е. для этого не требуется специализированного ПО
  • встроенная функция ретрансляции данных - позволяет строить длинные цепочки передачи данных и значительно увеличивает площадь, накрываемую сетью; к любому радиомодему, работающему в режиме ретрансляции, может быть также подключено и свое измерительное оборудование
  • встроенная функция радиомаяка - удобный инструмент при наладке сетей сложной конфигурации, один из узловых модемов устанавливается в режим маяка, по его сигналу ориентируются антенны других модемов
  • широкий диапазон рабочих температур - модемы могут работать как в помещении, так и на открытом воздухе, не теряя устойчивую связь ни в жару, ни в холод
  • монтаж на DIN-рейку позволяет устанавливать радиомодем рядом с промышленными контроллерами удаленного сбора данных
  • низкая стоимость - современная технология изготовления и оригинальность конструкторских решений позволили получить качественное и недорогое изделие

Особенности применения радиомодемов "Невод"

 
Антенны
Рис. 2 Штатные антенны системы "Невод", слева направо:
АШ-433, АН2-433, АН5-433, АГ-433.

Одним из важнейших узлов радиопередающих устройств является антенно- фидерная система, во многом определяющая надежность связи. Как правило, радиомодемы "Невод" комплектуются штыревыми J-образными антеннами АШ-433 с усилением 3 dBd, двухэлементными направленными антеннами АН2-433 с усилением 4,5 dBd или пятиэлементными направленными антеннами АН5-433 с усилением 8 dBd. Тем не менее, допустимы любые другие антенные устройства, рассчитанные на работу в области 433 МГц и имеющие входное волновое сопротивление 50 Ом. Например, в качестве базовых антенн пунктов сбора информации хорошо зарекомендовали себя антенны SIRIO SA-703. Для случаев, когда объект находится под угрозой вандализма, полезными могут оказаться укороченные антенны АГ-433 с весьма прочной конструкцией.

Телеметрические данные во многих промышленных приложениях имеют относительно небольшой объем (до нескольких килобайт на один опрос) и не требуют непрерывного обновления, так что скоростные требования к аппаратуре передачи данных могут быть смягчены. Это позволило значительно увеличить радиус действия радиомодемов "Невод", повысить надежность обмена и вместе с тем снизить его общую стоимость.

Одним из важнейших требований к радиомодемам для промышленной автоматизации является их "прозрачность" для другого оборудования, позволяющая без изменения настроек заменить проводную линию связи между удаленным промышленным контроллером и пунктом сбора данных. "Невод" позволяет SCADA-системам взаимодействовать с контроллерами фирм Advantech, Fastwel, ICP так, как если бы они соединялись двухпроводной линией RS-485 на скорости до 38400 бит/с с учетом задержек, возникающих при медленной передачи по эфиру.

Перед установкой в шкаф периферийного узла сбора данных необходимо сконфигурировать таблицу установок радиомодема, задавая скорость передачи по проводному интерфейсу, логический адрес в радиосети, признаки и параметры маршрутизации, признак, по которому осуществляется передача данных и т.д. Конфигурирование с РС не требует специализированного ПО - достаточно стандартной терминальной программы. При переходе модема в режим конфигурирования на экране терминала появляется таблица параметров, изменить установки можно в диалоговом режиме, пользуясь командной строкой. После сохранения установок в ППЗУ и выбора типа интерфейса можно устанавливать радиомодем в шкаф с оборудованием и подключать к локальной проводной сети периферийного узла. Ниже приведен вид таблицы конфигурации и описание наиболее важных параметров, дающих представление о возможностях радиомодема "Невод".

Таблица параметров радиомодема "Невод"

Таблица параметров появляется в окне терминальной программы при переходе модема в режим конфигурирования после замыкании двух контактов внешней клеммной колодки:

rs=9600
gn=11	pn=04	ta+	ra+	la-	lp-	lf-	sp-
t0=00	t1=00	t2=00	t3=00	t4=00	t5=00	t6=00	t7=00	t8=00	t9=00
r0=00	r1=00	r2=00	r3=00	r4=00	r5=00	r6=00	r7=00	r8=00	r9=00
tt+	tn-	tc+	pm-	pc-	rt- 	ld-
tt=32h	tn=0Ah	tc=0Dh	tp=18h	cg=05h	pd=FFh pl=64h rt=28h td=14h

"rs=ABCDE" - установка скорости работы с последовательным портом в режиме передачи данных. Допустимые варианты скорости: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400. В режиме конфигурирования всегда используется скорость 9600.

"gn=AB" - присвоение радиомодему группового номера. Радиомодем будет обрабатывать пакеты только от модемов той же группы. Допустимый диапазон: 00-FF.

"pn=AB" - присвоение радиомодему персонального номера. Персональный номер используется для управления адресацией в радиосети. Допустимый диапазон номеров: 01-FF. В одной группе не должно присутствовать двух или более модемов с одним персональным номером. В случае приема пакета от радиомодема с совпадающим номером, пакет игнорируется.

"tx=AB" - занесение в список идентификационных номеров "передача для номеров" номера удаленного модема.

"rx=AB" - занесение в список идентификационных номеров "прием от номеров" номера удаленного модема.

"ta+" - включение режима адресации "передача всем". При этом список идентификационных номеров "передача для номеров" игнорируется;

"ra+" - включение режима адресации "прием от всех". При этом список идентификационных номеров "прием от номеров" игнорируется.

"la+" - включение режима логической адресации при передаче сообщений.

"rt+" - включение режима ретрансляции сообщений (статическая маршрутизация). В этом режиме принятое сообщение посылается в эфир. В случае приема сообщения, предназначенного модему-ретранслятору, оно выдается в последовательный порт.

"rt=NN" - установка времени задержки ретрансляции после окончания приема пакета в условных единицах по 10 миллисекунд.

"lp+" - включение печати номера удаленного модема перед сообщением. Режим имеет смысл в режиме логической адресации либо при отладке;

"lf+" - включение режима добавления перевода строки (<LF>) после перевода каретки (<CR>).

"sp+" - включение режима контроля эфира. Режим предназначен для отладки передачи данных или параллельного контроля эфира.

"tt+" - включение режима передачи "по таймауту";

"tt=NN" - установка значения таймаута для режима передачи "по таймауту", в условных единицах по 10 миллисекунд. Таймаут подсчитывается с момента появления первого байта в приемном буфере последовательного порта;

"tn+" - включение режима передачи "по количеству байт";

"tn=NN" - установка значения количества байт для режима передачи "по количеству байт";

"tc+" - включение режима передачи "по специальному символу" (по умолчанию <CR>). Специальный символ передается вместе с сообщением;

"tc=NN" - установка значения специального символа по таблице ASCII. По умолчанию используется символ 0x0D (<CR>). Несколько условий для включения режима передачи может использоваться одновременно. Передача пакета начнется по срабатыванию любого из условий.

"tp=NN" - установка количества бит в преамбуле пакета.

"pm+" - включение режима маяка с передачей тестового сообщения в эфир. Сообщение содержит номер маяка и последовательный номер сообщения в формате "pn:AB #NN". Сообщение передается в режиме "всем" независимо от установленных таблиц и условий для включения режима передачи;

"pc+" - включение режима маяка с передачей немодулированной несущей; Если одновременно включены маяк сообщений и маяк несущей, они будут работать последовательно. Первым включится маяк несущей, за ним, без паузы - маяк сообщений.

"pd=NN" - установка времени между посылками маяков в единицах по 10 миллисекунд.

"pl=NN" - установка времени передачи несущей в единицах по 10 миллисекунд.

"ld+" - включение светодиодной индикации режима работы модема. Отключение светодиодов позволяет снизить потребляемый ток на 15 мА. Это оказывается полезным для случаев питания модема от автономного источника.

Заключение

Радиомодемы "Невод" позволяют развертывать обширные системы сбора телеметрических данных. Такие сети хорошо зарекомендовали себя на ряде объектов системы водоснабжения, обеспечивая сбор измерительной информации и удаленное управление контролируемыми объектами. В целях повышения оперативности контроля ведутся работы над повышением скорости передачи данных по эфиру в системе "Невод" до 9600 бит/с и увеличением радиуса действия этой системы.

Web Otdel Дизайн сайта -
интернет-агентство
"Web Otdel"