AUTBUS: Новые стандарты скорости и надежности в промышленных сетях

AUTBUS — это передовая промышленная шина данных, разработанная компанией Kyland, предназначенная для передачи данных на дальние расстояния с высокой пропускной способностью. Такая технология оптимально подходит для различных сфер промышленности. Протокол основан на стандартах IEC 61158 Type 28 и IEC 61784 CPF22, которые были утверждены в 2023 году.

История создания и развитие технологии

AUTBUS появился в ответ на растущие потребности в промышленных коммуникациях, особенно в тех областях, где требуется высокая пропускная способность, надёжность и устойчивость к помехам. В отличие от традиционных шин, таких как CAN или Modbus, AUTBUS был разработан с учётом возможности работы с множеством узлов на больших расстояниях и в сложных условиях эксплуатации. Первоначально система проектировалась как универсальное решение для таких отраслей, как промышленная автоматизация, транспорт, энергетика и другие области, где требуется стабильная и надёжная передача данных.

Технология и принципы работы

AUTBUS использует технологию ортогонального частотного мультиплексирования (OFDM), обеспечивающую высокую пропускную способность до 100 Мбит/с и устойчивость к помехам. Эта технология разделяет сигнал на несколько ортогональных поднесущих, которые, несмотря на плотное расположение в частотном спектре, не создают взаимных помех благодаря своей ортогональности. Такой подход позволяет эффективно использовать частотный ресурс, что особенно важно в условиях промышленных объектов с высоким уровнем электромагнитных помех.

Уровень канала передачи данных (Link Layer)
 AUTBUS использует туннелирование на уровне канала передачи данных, что позволяет объединить протоколы Ethernet, Modbus и CAN в один единый канал. В каждый кадр AUTBUS встроен заголовок, содержащий информацию для маршрутизации и управления процессом передачи данных. Благодаря этому обеспечивается эффективная и быстрая передача между различными промышленными протоколами.

Система AUTBUS включает несколько ключевых элементов:

• Управляющий узел (MN), который отвечает за управление всей сетью;

• Резервный управляющий узел (RMN), применяемый для обеспечения резервирования в кольцевых топологиях;

• Терминальные узлы (TN), которые взаимодействуют с управляющим узлом для обмена данными.

Использование технологии OFDM позволяет применять TDMA (мультидоступ с временным разделением), что обеспечивает четкое распределение времени передачи между узлами. Этот подход позволяет каждому узлу получать выделенный временной интервал для передачи данных, что значительно повышает качество и детерминированность передачи.

Кроме того, AUTBUS применяет специальную физическую структуру для передачи данных, которая включает следующие процессы:

• Scrambling — рандомизация потока данных для равномерного распределения битов, что предотвращает повторяющиеся шаблоны;

• Избыточное кодирование (RS и сверточное кодирование) — добавление данных для корректировки ошибок при передаче;

• QAM-модуляция — разделение данных на символы с соответствием каждому символу определенной волновой форме;

• OFDM-символы — каждый символ включает несколько поднесущих, каждая из которых модулируется отдельным блоком данных.

AUTBUS поддерживает две топологии: шинную и кольцевую, что делает систему гибкой и удобной для внедрения в различных условиях. Для подключения узлов используется всего две жилы кабеля, что существенно снижает затраты на установку:

• Шинная топология отлично подходит для промышленных систем, где важно передавать данные на большие расстояния с минимальными затратами на инфраструктуру.

• Кольцевая топология (Ring) позволяет объединять устройства в замкнутую петлю, что обеспечивает дополнительную отказоустойчивость. В случае разрыва линии данные могут передаваться в противоположном направлении, минимизируя влияние на работу сети. Такая топология особенно эффективна в ситуациях, требующих высокой надежности и стабильности работы сети.

Преимущества перед конкурентами
 AUTBUS выгодно отличается от других промышленных шин благодаря следующим основным преимуществам:

1. Высокая пропускная способность — до 100 Мбит/с, что значительно превосходит такие решения, как CAN (1 Мбит/с) или Modbus (10 Мбит/с).

2. Дальняя передача данных — поддерживает передачу на расстояния до 500 метров, что делает его отличным выбором для крупных промышленных объектов.

3. Детерминированность по времени — гарантированная передача данных с фиксированными временными интервалами, что особенно важно для систем управления в реальном времени.

4. Мультисервисная поддержка — возможность передачи данных нескольких протоколов, таких как Ethernet, Modbus и CAN, через один канал.

5. Высокая устойчивость к помехам — благодаря технологии OFDM и многократной коррекции ошибок, AUTBUS стабильно работает даже в условиях сильных электромагнитных помех.

6. Простота установки — поддержка Plug & Play позволяет легко развернуть и настроить систему, снижая затраты на внедрение

Список устройств для подключения к AUTBUS
 Серия устройств KYWT от компании Kyland специально создана для работы с протоколом AUTBUS и включает несколько моделей конвертеров, которые позволяют интегрировать различные типы промышленных сетей.

1. 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 конвертеров KYWT

• Поддерживаемые протоколы: 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.

• Электропитание: 24-48 В постоянного тока.

• Рабочий температурный диапазон: от -40 до +70°C.

• Корпус: выполнен из металла, соответствует классу защиты IP30.

• Установка: монтаж на DIN-рейку, что облегчает интеграцию в стандартные промышленные шкафы.

Эти устройства широко используются в таких сферах, как автоматизация производственных процессов, управление энергетическими сетями, железнодорожные системы и других областях, где требуется надежная и высокоскоростная передача данных.

AUTBUS представляет собой мощное современное решение для промышленных коммуникаций, обеспечивая высокую производительность, надежность и гибкость. Благодаря таким преимуществам, как высокая пропускная способность, большая дальность передачи и простота установки, эта технология становится все более популярной в различных промышленных секторах.