18: Ismertesse a készülékek közti kommunikáció megvalósításának lehet ségeit! Milyen kommunikációs zavarjelenségeket ismer? Hogyan lehet védekezni ezekkel szemben?

A készülékek fizikai összekapcsolása:

● Ahhoz, hogy a két controller- vagy processzor egység soros vonalait összekössük, egy kommunikációs csatolóegységre van szükség. Ez az egység határozza meg a két készülék közötti kommunikáció úgynevezett fizikai paramétereit. Többek között azt, hogy hány vezeték szükséges az összeköttetés megvalósításához, milyen feszültségszinteken történik az átvitel, valamint milyen távol lehetnek egymástól az összekapcsolt készülékek. Ennek megfelelően gyakran beszélünk RS232, RS485, RS422 ... stb. kommunikációs vonalakról. Ezek nemzetközi szabványok, melyek rögzítik a fenti jellemzőket, lehetővé téve ezáltal azt is, hogy a különböző gyártók által kibocsátott készülékeket fizikailag össze tudjukkapcsolni.

● Az adatátvitelt többnyire villamos úton végezzük. (De van példa más, pl. optikai adattovábbításra is.) Az eljárás lényege, hogy a továbbítandó adatok egy elektromos áramkörre hatnak. Alapsávi átvitelről beszélünk, ha közvetlenül a feszültség vagy az áramerősség hordozza az információt.

RS-232

Ê

Ebbe a csoportba tartozik az RS-232 néven ismert csatlakozó felület, ahol egy vezetékre kapcsolt szabványos feszültség hordozza az információt, egy másik “föld” vezetékhez képest. Mivel az adatátvitel során a két berendezés között mindkét irányban kell kommunikálni (oda és vissza), ezért itt külön egy adás és egy vétel vezetéket alkalmaznak. A legtöbb csatlakozó tartalmaz még néhány további, speciális jelzések átvitelére szolgáló vezetéket is. Ennél a megoldásnál még a csatlakozók kialakítását is szabványosították (9 és 25 pólusúak. Ezt a csatlakozó felületet egyébként megtalálhatjuk bármelyik asztali számítógépen is.). A megoldás kiforrottsága ellenére tartalmaz néhány nagyon súlyos korlátozást is: csak két eszközt lehet vele összekapcsolni, és ezek maximum 30m távol lehetnek egymástól.

RS-485Nagyobb távolságú adatátvitelre (1,2 km-ig) RS-485 vonalat alkalmazunk. Itt két vezeték közötti feszültség különbség hordozza az információt, (a két vezetéket zavarvédelmi okokból egyenletesen összesodorják). A vonalra (melyet busznak is szokás nevezni) maximum 32 db készüléket lehet felfűzni. A busz típusú hálózatok jellegzetessége, hogy nem lehetnek rajta elágazások és a két végére ún. lezárást kell tenni. Alkalmazhatunk RS-422 szabvány szerinti átvitelt. Ez úgy működik, mint az RS-485, de az adás és a vétel külön érpáron keresztül történik.

MODEMA másik nagy területet a vivőhullámú átviteli eszközök jelentik. A vivőhullámú eszközök adatátvitelkor egy szinuszos jel frekvenciáját, fázisát, vagy amplitúdóját változtatják, vagy ezek közül többet egyszerre. Erre a viszonylag bonyolult módszerre olyankor van szükség, ha a rendelkezésre álló összeköttetésen keresztül nem tudunk alapsávi jelet továbbítani, például az áthidalni kívánt igen nagy távolság (több km) miatt. Az eszközök, amelyekkel ezt a problémát megoldhatjuk a modemek. Ennek a technikának tipikus képviselője a telefon modem. Feladata, hogy a beszéd átvitelre tervezett telefonvonalon (érpáron) keresztül vigyen át adatokat,

távfelügyeleti vagy távriasztási céllal. A telefon modemeknél is számos szabványt találunk a technika fejlődésének megfelelően. Ezek az ITU-T (régebben CCITT) V jelű ajánlásai.

A fenti eljárásokkal soros kommunikációt lehet megvalósítani. A soros kommunikációval 0 és 1 értéket felvehető bitekből álló karaktereket visznek át (pl 8 bitből állókat). Minden karakter elejét a startbit, a végét a stopbit jelzi. Az adatátvitel legfontosabb jellemzője a sebesség, mértékegysége a bit per másodperc (bps). Ha mindkét irányba tud egyszerre működni az adatátvitel, akkor az duplex. Ha felváltva tud csak működni az egyik, illetve a másik irányba, akkor az átvitel half-duplex. A csak egy irányba működő átvitelt szimplex-nek nevezzük. Ha a kommunikációs vonalhoz kettőnél több eszköz kapcsolódik, akkor adatátviteli keretrendszert használunk.

Példa egy keretre:

Az egyes mezők jelentése:

SOH start of head adatátvitel kezdődik

RADDR destination address címzett

SADDR source address feladó

NR byte number adatok száma

STX start of text “adatok következnek” jel

DATA data adatok

ETX end of text “adatok vége” jel

CS checksum Ellenőrző összeg

Adatátviteli protokollok

A

Az adatátviteli protokoll nem egyezik meg a különböző gyártók által kínált DDC rendszerekben. Bár voltak és vannak törekvések arra, hogy nemzetközi szabvány határozza a DDC rendszerelemek közti kommunikációt, de ezek igazából kudarcot vallottak. A fejlesztések irányát ugyanis elsősorban az üzleti vonal határozza meg. Ennek eredményeképp minden gyártó saját protokollt használ. Az egyes rendszerek inkompatibilitásának elsősorban történeti okai vannak. Valamennyi gyártónak szem előtt kell tartania azt az igényt, hogy a régebbi berendezéseivel is kommunikálni tudjon. Szempont persze az is, hogy nem lehet más gyártó készülékét beépíteni a rendszerbe, ha egyszer az automatizálást valamilyen rendszerrel elkezdték. A következő kategóriát a nagy gyártók körül kialakult szervezetek által propagált megoldások jelentik (pl. EIB, LON). Ezek közös jellemzője, hogy az adott rendszerhez való csatlakozást jogi és műszaki eszközökkel is szigorúan védik, korlátozzák. Jelenleg ezek a legköltségesebb épület-automatikai megoldások. Végül léteznek nyílt, - eredetileg ipari célra kifejlesztett - protokollok, mint pl. a MODBUS, PROFIBUS, de ezek az épület-felügyeleti rendszerek területén nem igazán terjedtek el. Alkalmazásukkal leginkább az eltérő gyártmányok összekapcsolásakor találkozhatunk. Rendszerint valamennyi DDC rendszer támogat valamilyen szabványos ipari protokollt is.

Protokoll konverter

P

A protokoll konverter egy olyan mikroprocesszoros egység, amely adott esetben két, olyan soros kommunikációs vonallal rendelkezik, amely egyenként megfelelnek a kapcsolódó rendszerek kommunikációs vonalait meghatározó fizikai paramétereknek. A mikroprocesszoron olyan program fut, amely ismeri mindkét rendszer kommunikációs protokollját és az A rendszer protokollja szerint érkező adatokat leveszi, megfejti, majd átkódolja a B rendszer protokolljára és továbbadja a B rendszernek. Ez az eset azért ideális, mert feltételezi, hogy a cég, aki a protokoll konvertert adja, ismeri mindkét rendszer adatformátumait.

Amikor a különböző gyártók nem ismerik egymás protokollját,akkor a protokoll konverter mellébeépítenek egy adatgyűjtő software-modult, amely a beprogramozott adatpontok adatait lekérdezi a saját rendszeréből és ezeket egy szabvány buszon a másik rendszer rendelkezésére bocsátja. Látható, hogy működő megoldás létrehozásához itt is a két fél szoros együttműködésére van szükség. Tehát az az egyszerű kijelentés, hogy valamely rendszer MOD-buszon keresztül csatlakozik más rendszerekhez elég messzire vezet és az esetek jelentős részében, elsősorban nem műszaki okok miatt, nem valósítható meg.

Adatátviteli médiumok

Csavart érpárA legszélesebb körben használt, legolcsóbb átviteli médium. Vezetékhossztól függően 16 Mbit/s átviteli kapacitás érhető el vele.

KoaxkábelA koaxkábellel magasabb átviteli kapacitások érhetők el közepes zavarérzékenység mellett. A reflexiók elkerülése végett a vezetékfektetést körültekintően kell elvégezni. A kábelt elágaztatni nem szabad, és a résztvevőkön át kell hurkolni. A nagy átviteli sebesség miatt lezáró ellenállásra van szükség a végeken.

FénykábelAz EMC szempontjából a legkevésbé zavarérzékeny és a legnagyobb átviteli kapacitással rendelkezik. Mára a telepítésének költségei jelentősen csökkentek, ezért egyre gyakoribb az alkalmazása.

Erősáramú elosztóhálózatAz erősáramú elosztóhálózat, mint átviteli médium automatikusan kínálja magát. Szélesebb körben való elterjedését megnehezíti, hogy a felharmonikusok okozta erős zavaró környezet miatt megbízható kommunikáció csak nehezen valósítható meg és az erősáramú elosztóhálózaton megengedhető amplitúdót szabvány rögzíti.

Rádióhullámok

Zavarérzékenység kétvezetékes rendszerekbenA nem szimmetrikus átvitel esetén a viszonyítási potenciál a nulla, mely fémes kapcsolatban van a földeléssel Ez a rendszer igen érzékeny a külső zavaró hatásokkal szemben, mint a villámcsapás, kapacitív, induktív csatolások. Ezzel szemben a szimmetrikus adatátvitelnél,

melyet nagyobb rendszerekben használnak, az információt a két vezeték közötti differenciafeszültség hordozza és nem a feszültség abszolút értéke. Egy zavaró hatás következtében létrejövő zavarimpulzus mindkét vezetékben ugyanolyan amplitúdójú, polaritású és jelalakú zavarást hoz létre, mely a különbségképzés miatt a vevőben nem kerül kiértékelésre.