Жур. Н.Г. технологии статья Ряховского стр.22

DOWNSTREAM

ТЕХНОЛОГИИ

Повреждение кабеля происходит часто в процессе техобслуживания

процесса. Эти слова можно посмотреть в Unity Online

или тестирования

через Animation Tab. И по распределению плотности

при повреждении кабеля на участке от сплиттера до модуля CRP «Standby»-

ошибок можно попытаться найти дефектный участок

контроллера-контроллер уходит в режим «Stop Offline» с кодом остановки

RIO-сети (рис. 6).

8010; светодиод мигает сериями из четырех миганий

Следует уточнить отдельно, что для того, чтобы

уметь пользоваться системными словами контрол-

лера, необходимо в совершенстве знать среду раз-

работки приложений Unity Pro.

В данном обзоре также необходимо остановиться

навстречаемыхвконтроллерахQuantumсHotStandby

проблемах. Рассмотрим их на следующих примерах.

Вопрос.

В журнале событий было сформировано сообще-

ние об остановке основного контроллера, запуске

контроллера,находящегосяврежимегорячегорезерва

ивтожевремясообщениеоегоостановке.Привнеш-

немосмотреинформационногодисплеянаконтролле-

Источник:

ре«Quantum»,находившемсядоостановкивосновном

Schneider Electric — Division — Name — Date

режиме «Primary», индицировалась надпись «Halt»

(остановка).Вменюсистемнойинформациизначился

Рис. 7. Повреждение RIO-кабеля (функционального блока OS2.80)

стоповый код «8190». На дисплее контроллера, нахо-

дившегося до остановки в режиме горячего резерва

«Standby», была надпись «Run Offline». Принудитель-

ный запуск контроллера с помощью функции «Cold

start»результатовнедал.Перезагрузкаконтроллеров

сотключениемпитающегонапряжениявосстановила

их работоспособность. Возник вопрос, в чем заклю-

чалась причина данной ошибки?

Ответ.

Расшифровка кода 8190:

0x8000 PLC stopped-контроллер остановлен;

0x0100 Software error, controller in halt-ошибка

программы, контроллер находится в состоянии Halt;

0x0080 Watchdog timer has expired-превышен

порог сторожевого таймера программы;

0x0010 RIO option error-ошибка в RIO-системе.

Рис. 8. Один из кабелей поврежден на «Primary»-стороне , другой

НеисправностьRIO-сетиможетпривестикошибке

по срабатыванию Watchdog таймера. Сеть RIO обес-

на «Standby»-стороне

печивает синхронный обмен информацией. Иначе

говоря обмен синхронизирован с циклами процес-

сора, и следующий цикл автомата не начнется, пока

незакончитсяобмен,инициированныйпредыдущим

циклом. А это значит, что Scan-цикл контроллера

состоит из собственно времени выполнения задач

и времени опроса RIO-дропов. И сторожевому тай-

меру (Watchdog) абсолютно все равно, из-за какого

слагаемого этой суммы он превышен.

Модуль CRP выставляет в сеть посылку, содер-

жащую адрес узла, к которому он обращается,

код операции (чтение или запись), данные (если

проводится запись в узел) и контрольную сумму

(CRC). Эту посылку принимают все узлы сети.

Устройство с данным адресом выполняет операцию

Рис. 9. Оба кабеля повреждены на стороне «Standby»-контроллера

и выставляет в сеть ответ о выполнении записи (для

операции записи) или пакет данных (если прово-

№9 • сентябрь 2013

79

Т Е Х Н О Л О Г И И

UPSTREAM

ТЕХНОЛОГИИ

В этом случае «Standby»-контроллер уходит в режим

В случае повреждения коаксиального кабеля на стороне «Primary»-

«Stop Offline» с кодом остановки 8010, светодиод

контроллера происходит переключение. «Standby»-контроллер становится

на модуле 140CRP93100 мигает сериями из четырех

«Primary»-контроллером в режиме «Run Primary», предыдущий «Primary»-

контроллер уходит в режим «Stop offline» с кодом 8010. Светодиод на

миганий. «Primary»-контроллер остается в режиме

модуле 140CRP93100 этого контроллера мигает сериями из четырех

Run Primary (рис. 7).

миганий

Для двухканального модуля CRP93200 возмож-

ны варианты.

Имеются повреждения коаксиальных кабелей

Переключение

А и В:

– один из кабелей поврежден на «Primary»-

стороне – от сплиттера до CRP93200 «Primary»-

контроллера;другойна«Standby»-стороне–отсплит-

тера до CRP93200 «Standby»-контроллера (рис. 8);

– или оба кабеля повреждены на стороне

«Standby»-контроллера (рис. 9).

В этих случаях «Standby»-контроллер также ухо-

дит в режим «Stop Offline» с кодом остановки 8010.

Имеется повреждение одиночного коаксиаль-

Источник:

ного кабеля на Primary-стороне.

Schneider Electric — Division — Name — Date

Вслучаеповреждениякоаксиальногокабелянасто-

роне «Primary»-контроллера происходит переклю-

Рис. 10. Повреждение RIO-кабеля (функционального блока OS2.80)

чение (switch over). При этом «Standby»-контроллер

становится «Primary»-контроллером в режиме «Run

дитсясчитываниесузла).Этапосылкавоспринимается

Primary», предыдущий «Primary»-контроллер уходит

мастером сети как квитировка операции. Если один

в режим «Stop offline» с кодом 8010. Светодиод на мо-

из RIO-дропов не ответил (или мастер детектировал

дуле 140CRP93100 этого контроллера мигает сериями

несовпадение контрольной суммы в принимаемой

из четырех миганий (рис. 10).

телеграмме), то мастер повторяет посылку к не от-

Внимание! Не злоупотребляйте таким методом

ветившему устройству пять раз, то есть происходит

диагностики, как качание и изгибание кабеля, осо-

перепосылка сообщения. Если после пяти перепо-

бенно в близости от коннектора

сылок узел не отозвался, то он считается вышедшим

ПАРАМЕТР «DROP HOLD UP TIME»

из строя. В этом случае (при выявлении «упавшего»

узла) мастер в конце каждого цикла автомата будет

В конфигурации центрального процессора есть

делатьоднупосылкукнемудовосстановленияузлаили

настройка параметра «drop hold up time». Этот па-

его замены. В соответствии с вышерассмотренными

раметр задает временной интервал от того момента,

формулами, время опроса одного RIO-дропа при его

как RIO-адаптер обнаружил отсутствие связи по сети

«не ответе» может достигать 15 миллисекунд (мс).

до момента перевода сигналов установленных в этот

Если не ответили N узлов, то время обмена по RIO-

дроп выходных модулей в указанное в конфигураторе

сети возрастет на N x 15 мс.

безопасное состояние. Например, если этот параметр

Контроллер может уйти в нерабочее состояние

равен 3х100 мс для дропа 2, то в случае потери связи

с кодом остановки 8010 (8090, 8190) по нескольким

между этим дропом и головной корзиной на выходных

причинам. Из них наиболее часто встречается не-

модулях сигналы через эти 300 мс примут значения,

исправность кабельной системы.

заданныевзакладкеUnity/Module/Configuration/Time

Особыйинтереспредставляетслучай,когдавоши-

Out State. Центральный процессор при этом не оста-

бочноесостояниеуходитрезервныйконтроллер.Рас-

новится (рис. 11).

смотрим этот случай на следующем примере.

Очень важно, чтобы временной интервал

«Watchdog Timeout» был меньше, чем «Holdup

Вопрос.

Drop Time». В этом случае, если вдруг возникнет

Контроллер «Standby» ушел в состояние «Stop

ошибка в процессоре, то процессор остановится

Offline» с кодом остановки 8010.

(перейдет в «Stop») по превышению «Scan Time»

раньше, чем развалится RIO-сеть. По крайней мере,

Ответ.

по диагностике сразу можно будет определить,

Данная ситуация возникает в случае, если про-

что произошла ошибка в процессоре, а не в сети.

исходит следующее.

Для одноканального модуля 140CRP93100 –

Пример.

поврежден коаксиальный кабель на участке

«Watchdog Timeout»-250 мс

от сплиттера до модуля CRP «Standby»-контроллера.

«Holdup Drop Time»-300 мс.

НЕФТЕГАЗОВЫЕ

80

№9 • сентябрь 2013

Т Е Х Н О Л О Г И И

DOWNSTREAM

ТЕХНОЛОГИИ

Рис. 11. Параметр задает временной интервал

Для систем с горячим резервированием этот пара-

Причем каждый сетевой компонент вносит свою

метррекомендованоставитьравным12х100нетолько

величину затухания:

для головного дропа, но и для всех RIO-дропов.

кабель RG6, заказной номер 97–5750–000,

ОСОБЕННОСТИ ИНСТАЛЛЯЦИИ

на частоте 1,544MHz вносит затухание 1,18 dB/100m;

кабель RG11, заказной номер 97–5951–000,

КОАКСИАЛЬНОЙ КАБЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ RIO-СЕТИ

на частоте 1,544MHz вносит затухание 0,56 dB/100m;

Структуры. RIO – системы в настоящее время

ответвители МА-0185–100 вносят затухание

строятся как на коаксиальном кабеле, так и базе

на частоте 1,544 МГц 0, 8 dB на устройство в пря-

оптического кабеля. Наиболее широкое распростра-

мом (транковом) направлении и 14 dB на устройство

нение получили сети, собранные с использованием

в направлении от стволового кабеля к кабелю от-

коаксиального кабеля.

ветвления (рис. 12).

Если у Вас коаксиальные соединения находятся

Максимальное затухание сигнала в кабельной си-

внутри одного помещения и не выходят на улицу,

стеме на частоте 1,544 МГц определяется по формуле:

то используйте кабель RG6. В основу расчета макси-

мальной длины используемого в сети коаксиально-

dB loss = TCA + DCA + TDA + (Number of splitters x 6) +

го кабеля взят принцип максимально допустимого

(Number of taps x 0,8),

для RIO-сети затухания сигнала. Скорость данной

сети 1,544 Мбит/с. Динамический диапазон моду-

где ТСА – суммарная величина затухания сигнала

лей 140CRP93x00 и 490NRP95400 равен на частоте

на всем стволовом кабеле, от головного модуля CRP

1,544 МГц 35 dB. А это значит, что затухание сигнала

до последнего модуля CRA; DCA – величина затуха-

между 40CRP93x00 (490NRP95400) и последним моду-

ния на кабеле ответвления (как правило, берется ве-

лем140CRА93x00недолжнопревышать35dB.Данное

личина для кабеля ответвления к последнему дропу);

затухание является суммарной величиной от зату-

TDA – величина затухания, вносимая ответвителем

хания на каждом компоненте сети на пути сигнала.

МА-0185–100, равна 14 dB; Number of splitters – коли-

№9 • сентябрь 2013

81

Т Е Х Н О Л О Г И И

UPSTREAM

ТЕХНОЛОГИИ

82

№9 • сентябрь 2013

Т Е Х Н О Л О Г И И

DOWNSTREAM

ТЕХНОЛОГИИ

Рис. 15. Структура с использованием специальных разветвителей

на минимальную длину, равное 2,6 м. Что касается

Что касается «розеточного F-соединителя с пря-

этой величины, то существует одна интересная осо-

моугольным адаптером», это «уголок», его заказной

бенность. В документации на RIO-систему указано,

номер 52–0480–000 (рис. 17).

чтоминимальноепространствомеждуответвителями

На него и будет накручиваться коннектор MA-

равно 8,5 фут (или 2,6 м). Это вызывало путаницу,

0329–001.

идетлиречьофизическомпространстве(расстоянии

Следует обратить внимание проектировщиков

по прямой) или все-таки о длине кабеля. В данном

на следующие особенности инсталляции кабельной

случае речь идет только о длине кабеля. Никаких

системы RIO-сети.

пространственных ограничений нет.

Заземление RIO-сети.

В процессе инсталляции и эксплуатации RIO-сетей

Кабельнаясистемадолжнабытьзаземленатолько

у заказчиков возникал ряд вопросов о более точной

в одной точке. Обычно, для корректного заземления

величине ограничения на минимальную длину. В од-

сети достаточно соединения экрана кабеля через вну-

них источниках эта величина равна 2,5 м, в других

треннее соединение коаксиального разъема модуля

2,6 м. Поэтому пришлось уточнять эту величину у раз-

140CRP93x00 с шиной заземления корзины контрол-

работчиков, которые подтвердили, что эта величина

лера.Еслижеестьнеобходимость,чтобыэкранкоакси-

равна 2,6 м.

ального кабеля был заземлен даже тогда, когда кабель

Компоненты сети. Для соединения с ответви-

отсоединенотмодуля140CRP93x00,используетсяспеци-

телями и сплиттерами используйте F-коннекторы

альное устройство заземления 60–0545–000 (рис. 18).

MA-0329–001 (рис. 16).

Но в этом случае нужно помнить главное условие:

Коннектор52–0399–000–это«самотерминиру-

длина кабеля от этого модуля до модуля 140CRP93x00

ющийся» соединитель, то есть внутри него имеется

не должна превышать 6 м. Обе эти точки заземления

встроенное сопротивление на 75 Ом. Это, по сути, со-

должны находиться в одном шкафу, и иметь одина-

вмещение коннектора и терминирующей заглушки.

ковые потенциалы.

Применять его вовсе не обязательно, можно присо-

Вслучаенарушенияэтихрекомендаций,еслиточки

единяться к модулям CRA и CRP через F-коннекторы

заземления будут иметь разные потенциалы, могут

MA-0329–001.

возникнутьтокиобтеканияпоэкранукабеля(рис.19).

№9 • сентябрь 2013

83

Т Е Х Н О Л О Г И И

UPSTREAM

ТЕХНОЛОГИИ

45 см

15 – 40 см

Более длинная секция

Самотерминирущийся

дропового кабеля

адаптер

Соединение

Соединение

с дроповым адаптером

с ТАР-портом

Рис. 20. Готовые кабели, поставляемые компанией Schneider-Electric

НЕФТЕГАЗОВЫЕ

84

№9 • сентябрь 2013

Т Е Х Н О Л О Г И И

DOWNSTREAM

ТЕХНОЛОГИИ

Таблица 3. Сравнительные данные по параметрам

оптических кабелей

Рис. 21. Рекомендуемое расположение элементов сети

Диаметр,·μm

Удельное затухание,

Допустимая потеря

RIO-сетиисиловыхэлектрическихцепей.Разработчики

dB/км

энергии, dB

RIO-системрекомендуютэторасстояниерассчитывать

50/125

3,5

7,0

исходя из величины напряжения на силовом кабеле

62,5/125

3,5

11,0

следующим образом: от 0, 3 до 0, 35 м на киловольт

100/140

5,0

16,5

этого напряжения. Например, RIO-кабель может быть

проложен не ближе 3–3,5 м от линии электропередач

Приведенная в таблице величина допустимой

с напряжением 10000 В. Для линий электропередач

потери энергии уже включает в себя потери в двух

с напряжением менее 1000 В действует понижающий

ST-коннекторах, оконцовывающих кабельный уча-

коэффициент 4,55. Так, минимальное расстояние RIO-

сток. Если в сети имеются дополнительные соеди-

сети от линии 220 В равно 0, 076 м, то есть 8 см.

нители, они должны быть учтены отдельно.

Причем рекомендуется не укладывать силовые

От передающего модуля 490NRP95400 до принима-

и информационные кабели в один короб, а исполь-

ющегомодуля490NRP95400затуханиесигналанавсей

зовать отдельные короба (рис. 22).

длине кабеле не должно превышать выраженную в dB

Настоятельно рекомендуем применять этот совет

величину «Optical Power Loss Budget». Максималь-

на практике.

ная длина этого кабеля между смежными модулями

ОСОБЕННОСТИ ИНСТАЛЛЯЦИИ

490NRP95400 равна частному от деления параметра

«OpticalPowerLossBudget»напараметр«Attenuation».

ОПТИЧЕСКОЙ КАБЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ RIO-СЕТИ

При этих расчетах следует не забывать, что дополни-

Структура и топология. RIO-системанаоптическом

тельное затухание сигнала вносит любая неоднород-

кабелепредставляетсобойдовольносложнуюидорогую

ность оптической среды (например, склейки).

структуру,имеющуюцелыйрядограниченийиособен-

ностейинсталляции.Применениеоптическихэлементов

Пример.

в RIO-сети целесообразно только в двух случаях:

В данном примере используется кабель с допусти-

нехватаетмаксимальнодопустимойдлякоакси-

мым затуханием, равным 11 dB. Удельное затухание

альногокабелядлиныдляпокрытиязоныуправления;

этогокабеляравно3,5dB/км.Следовательно,надлине

в районе прокладки сети существует очень

в 3 км потеря мощности сигнала составит:

большое электромагнитное излучение, делающее

невозможным нормальную эксплуатацию коакси-

3,5 dB/км x 3 = 10,5 dB.

альной линии.

№9 • сентябрь 2013

85

Т Е Х Н О Л О Г И И

UPSTREAM

ТЕХНОЛОГИИ

пусом модуля. Когда он установлен в позицию «2»,

Силовой

экран коаксиального кабеля напрямую соединен

Запрещено

кабель

с корпусом данного модуля. Когда он установлен

Информационный

кабель

в позицию «1», экран коаксиального кабеля соеди-

нен с корпусом данного модуля через конденсатор.

Контрольный

кабель

В зависимости от расположения этого модуля

Цифровой

в сети, переключатель JР1 должен находиться в сле-

Правильно

кабель

дующих положениях:

если коаксиальный выход модуля 490NRP95400

соединенсголовнымконтроллером(подключенкмо-

дулю 140CRP93x00), то переключатель JР1 устанав-

ливается в позицию «1»;

если коаксиальный выход модуля 490NRP95400

Металлический короб для кабелей

соединен с RIO-дропом (подключен к модулю

Рис. 22. Правила укладки кабелей

140CRА93x00), то переключатель JР1 устанавлива-

ется в позицию «2».

Объясняется это тем, что модуль 140CRP93x00

Добавим 0,25 dB на кабельную склейку, получим

имеет проходное соединение для экрана коакси-

общее затухание сигнала на всем кабельном соеди-

ального кабеля, а модуль 140CRА93x00 такого со-

нении, равное 10,75 dB. Это меньше 11 dB, значит

единения не имеет. Таким образом, достигается

структура рабочая.

заземление каждого изолированного участка коак-

Более точно величина затухания оптического

сиального кабеля строго в одной точке. Естествен-

сигнала определяется по формуле:

но, что корпус модуля 490NRP95400 всегда должен

быть заземлен.

dB loss = FCA x Length + (Number of additional connectors

С точки зрения проектирования RIO-сети очень

x CA) + (Number of splices x SA),

важнознать,какоеколичествомодулей490NRP95400

может быть включено последовательно друг за дру-

где FCA – параметр «Attenuation» для выбранного

гом. Речь идет о домене репитеров, включенных

кабеля; CA – потеря сигнала на дополнительном

каскадно. Для сетей, состоящих из нескольких мо-

коннекторе;SA–потерясигналанасклейке;Number

дулей 490NRP95400, действует следующее правило:

of additional connectors – число дополнительных

коннекторов;Numberofsplices–количествосклеек.

Для кабелей с ядром 50/125 или 62,5/125 μm ми-

нимальные длины между смежными репитерами

не регламентируются.

Модули 490NRP95400 должны быть установлены

в сеть по определенным правилам, от соблюдения

которых зависит устойчивость работы сети в целом.

Рекомендуется использовать модули с внешним

питанием от переменного тока 230/115Vac. Данные

модули более устойчивы в работе. Это и наблюдение

специалистов компании, и совет от разработчиков.

Модули с питанием от сети переменного тока имеют

внутренниеимпульсныеблокипитания,устойчивые

к внешним помехам по питанию.

Существует несколько вариантов построения сети

с использованием модулей 490NRP95400. Наибольшее

распространениеполучилиследующиедветопологии:

шина;

самовосстанавливающееся кольцо.

Рассмотрим их подробно.

Система, собранная по топологии «шина», пред-

ставлена на рис. 24.

На каждом модуле 490NRP95400 находится пере-

4DIOFJEFS &MFDUSJD

ключатель (JР1), размещенный в торцевой части

модуля (рис. 25). Этот переключатель предназначен

Рис. 23. Пример использования кабеля с допустимым затуханием

для соединения экрана коаксиального кабеля с кор-

11dB

86

№9 • сентябрь 2013

Т Е Х Н О Л О Г И И

DOWNSTREAM

ТЕХНОЛОГИИ

№9 • сентябрь 2013

87

Т Е Х Н О Л О Г И И

UPSTREAM

ТЕХНОЛОГИИ

88

№9 • сентябрь 2013

Т Е Х Н О Л О Г И И