AUTBUS — это современная промышленная шина данных, разработанная компанией Kyland, которая представляет собой решение для передачи данных на большие расстояния и с высокой пропускной способностью, что делает ее оптимальной для использования в различных промышленных приложениях. Этот протокол основан на стандартах IEC 61158 Type 28 и IEC 61784 CPF22, опубликованных в 2023 году.
История создания и развитие технологии
AUTBUS был разработан для удовлетворения растущих требований к промышленным коммуникациям, особенно в сегментах, требующих высокой пропускной способности, надежности и устойчивости к помехам. В отличие от традиционных промышленных шин, таких как CAN или Modbus, AUTBUS был спроектирован с учетом поддержки множественных узлов, работы на больших расстояниях и применения в сложных условиях. Система изначально разрабатывалась как универсальное решение для промышленной автоматизации, транспортных систем, энергетики и других отраслей, где важно обеспечить бесперебойную передачу данных.
Технология и принципы работы
AUTBUS использует метод Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), который обеспечивает высокую пропускную способность до 100 Мбит/с и устойчивость к помехам за счет разделения сигнала на множество ортогональных поднесущих. Эти поднесущие, несмотря на плотное расположение в частотной области, не создают помех друг другу, так как являются ортогональными. Ортогональность поднесущих позволяет эффективно использовать частотный ресурс, минимизируя взаимное влияние сигналов, что критически важно для промышленных сред с высоким уровнем электромагнитных помех.
Уровень канала передачи данных (Link Layer)
AUTBUS реализует туннелирование данных на уровне канала передачи. Это позволяет передавать данные протоколов Ethernet, Modbus и CAN через единый канал AUTBUS. Каждый кадр AUTBUS включает в себя заголовок, который содержит информацию для маршрутизации и управления передачей данных. Этот подход обеспечивает эффективную передачу данных между различными промышленными протоколами
Система AUTBUS состоит из Management Node (MN), который управляет сетью, Redundant Management Node (RMN), который используется в кольцевой топологии для резервирования и Terminal Nodes (TN), которые обмениваются данными с MN. Применение OFDM позволяет использовать TDMA (Time Division Multiple Access) для четкого распределения времени передачи данных между узлами, что улучшает качество связи и делает передачу данных более детерминированной. TDMA распределяет временные слоты для узлов сети, гарантируя, что все устройства получают возможность передать данные в течение одного цикла. Благодаря этому достигается высокая степень детерминированности передачи данных.
Кроме того, AUTBUS использует специальную физическую структуру для передачи данных, которая включает в себя такие процессы, как:
- Scrambling — рандомизация потока данных для равномерного распределения битов и предотвращения повторяющихся шаблонов.
- Кодирование с избыточностью (RS и Convolutional Coding) — добавление избыточных данных для обеспечения коррекции ошибок.
- QAM модуляция — разделение последовательности на символы и соответствие каждому символу определенной волновой форме.
- OFDM Symbols — каждый OFDM-символ состоит из множества поднесущих, каждая из которых модулируется частью данных.
AUTBUS поддерживает две топологии сети: шину и кольцевую и шину, что делает систему гибкой и простой в реализации в различных сценариях. Для подключения узлов используется всего две жилы кабеля, что снижает затраты на установку.
- Шинная топология идеально подходит для промышленных систем, где требуется передавать данные на большие расстояния с минимальными затратами на инфраструктуру.
- При кольцевой топологии (Ring): устройства соединены в замкнутую петлю, что обеспечивает дополнительную отказоустойчивость. В случае разрыва линии данные могут продолжать передаваться в противоположном направлении по кольцу, минимизируя влияние на работу сети. Кольцевая топология особенно полезна в условиях, когда требуется высокая надежность и отказоустойчивость.
Преимущества перед конкурентами
AUTBUS выделяется на фоне других промышленных шин благодаря следующим ключевым преимуществам:
- Пропускная способность — до 100 Мбит/с, что значительно превышает возможности традиционных решений, таких как CAN (1 Мбит/с) или Modbus (10 Мбит/с).
- Большая дальность передачи — поддерживается передача на расстояния до 500 метров, что делает AUTBUS идеальным для крупных промышленных объектов.
- Время-детерминированность — AUTBUS обеспечивает гарантированную передачу данных с фиксированными временными интервалами, что критично для управления в реальном времени.
- Поддержка мультисервисности — AUTBUS может передавать данные различных протоколов, таких как Ethernet, Modbus, CAN, через единый канал.
- Устойчивость к помехам — за счет использования OFDM и многократной коррекции ошибок, AUTBUS эффективно работает даже в условиях сильных электромагнитных помех.
- Простота внедрения — система поддерживает Plug & Play установку, что снижает сложность развертывания и настройки.
| CAN | PROFIBUS | MODBUS | AUTBUS | |
|---|---|---|---|---|
| Максимальная пропуская способность | 1 Мбит/с | 12 Мбит/с | 10 Мбит/с | 100 Мбит/с |
| Максимальное расстояние | 40 м / 1 Мбит/с | 100 м / 12 Мбит/с | 100 м / 12 Мбит/с | 500 м / 100 Мбит/с |
| Максимальное количество узлов | 100 | 32 | 32 (без усилителей) | 254 |
| Детерминирование по времени | Нет | Нет | Нет | Есть |
| Мультисервис | Нет | Нет | Нет | Есть |
Список устройств, для сопряжения с AUTBUS
Серия устройств KYWT от Kyland разработана для поддержки протокола AUTBUS и включает в себя несколько моделей конвертеров, обеспечивающих интеграцию с различными типами промышленной связи:
- Конвертеры AUTBUS-Ethernet: поддерживает передачу данных между сетями AUTBUS и Ethernet
Модели:
- KYWT-A1M8-E1RJ-L2 (Преобразователь AUTBUS в Ethernet, порт AUTBUS x 1 (разъем M8), 10/100M RJ-45 x 1)
- KYWT-A1SA-E1RJ-L2-L2 (Преобразователь AUTBUS в Ethernet, порт AUTBUS x 1 (разъем Single Pair Ethernet), 10/100M RJ-45 x 1)
- KYWT-A1TB-E1RJ-L2 (Преобразователь AUTBUS в Ethernet, порт AUTBUS x 1 (клеммная колодка), 10/100M RJ-45 x 1)
2. Конвертеры AUTBUS-CAN: предназначены для работы с CAN шинами
Модели:
- KYWT-A1M8-C1TB-L2 (Преобразователь AUTBUS в CAN, порт AUTBUS x 1 (разъем M8), CAN x 1 порт)
- KYWT-A1TB-C1TB-L2 (Преобразователь AUTBUS в CAN, порт AUTBUS x 1 (клеммная колодка), CAN x 1 порт)
3. Конвертер AUTBUS-RS485: обеспечивают работу с шинами RS485
Модели:
- KYWT-A1M8-S1TB-L2 (Преобразователь AUTBUS в RS-485, порт AUTBUS x 1 (разъем M8), RS-485 x 1 порт)
- KYWT-A1TB-S1TB-L2 (Преобразователь AUTBUS в RS-485, порт AUTBUS x 1 (клеммная колодка), RS-485 x 1 порт)
Технические характеристики преобразователей ABN300
- Протоколы передачи: AUTBUS, Ethernet, RS485, CAN.
- Пропускная способность: до 100 Мбит/с для AUTBUS, до 10 Мбит/с для RS485 и до 1 Мбит/с для CAN.
- Питание: 24-48 В постоянного тока.
- Температурный диапазон: от -40 до +70°C
- Корпус: Металлический корпус, класс защиты IP30.
- Монтаж: устройства устанавливаются на DIN-рейку, что облегчает их монтаж в стандартные промышленные шкафы
Эти устройства находят широкое применение в таких отраслях, как автоматизация процессов, управление энергетическими сетями, железнодорожные системы и другие сферы, требующие надежной и высокоскоростной передачи данных.
AUTBUS является мощным и современным решением для промышленных коммуникаций, предлагая высокую производительность, надежность и гибкость в использовании. Благодаря своим преимуществам, таким как высокая пропускная способность, дальность передачи и простота установки, эта технология становится все более востребованной в различных отраслях промышленности.
