Протокол BITBUS разработан фирмой INTEL в 1984 году для построения распределенных систем, в которых должны быть обеспечены высокая скорость передачи, детерминизм и надежность. За основу был взят широко известный протокол управления каналом передачи данных, разработанный фирмой IBM — SDLC (Synchronous Data Link Control). Логика сети использует принцип MASTER/SLAVE. Физический интерфейс основан на RS-485. Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) BITBUS-протоколу был присвоен статус стандарта, а именно: IEEE 1118.
Протокол не дает возможности построения сложных систем — структура его информационных пакетов проста. Все это позволяет говорить о BITBUS как о протоколе относительно простом и не требующем больших аппаратных затрат на его реализацию.
Информационный обмен организован по принципу «запрос (MASTER) — ответ (SLAVE)». Функции MASTER-узла могут (а, как правило, так и есть) концентрироваться в одном узле и распределяться по нескольким MASTER-узлам. В этом случае необходима организация механизма передачи телеграммы-маркера (права доступа к шине) от одного MASTER-узла к другому. Но организация этого механизма довольно сложна.
Протокол BITBUS определяет два режима Передачи данных по шине:
1) синхронный режим
Этот режим используется при необходимости работы на большой скорости, но на ограниченных расстояниях. В этом случае топология сети может включать до 28 узлов, а длина шины ограничиваться 30 м. Скорость может быть от 500 до 2400 Кбод. Синхронный режим передачи предполагает использование двух дифференциальных сигнальных пар: одной для данных, другой для синхронизации.
2) режим с самосинхронизацией
Использование этого режима позволяет значительно удлинить шину. Стандартом определены две скорости передачи: 375 Кбод (до 300м) и 62,5 Кбод (до 1200м). Используя шинные репитеры, можно объединять последовательно несколько шинных сегментов (до 28 узлов на сегмент). Тогда общее число узлов можно довести до 250, длину общей шины — до нескольких километров.
При этом режиме передачи используются две дифференциальные пары: одна для данных и одна для управления репитером.
В протоколе BITBUS биты кодируются на основе NRZI-способа.
В общем виде стандартный формат любой информационной посылки в этом протоколе можно представить так:
Для поддержки протокола BITBUS в фирме INTEL разработан ряд специальных микроконтроллеров. . Среди них, например:
Intel N 80C152JA (12 МГц)
Intel N 80C152JB (16 МГц)
BITBUS представляет собой интерфейс, специально разработанный и оптимизированный для связи программируемых контроллеров, интеллектуальных устройств связи с объектом (УСО), управляющих ЭВМ и т.п. и интеграции этих устройств в локальную управляющую сеть распределенных АСУ ТП.
Типовая структура технических средств промышленной локальной сети BITBUS следующая:
- промышленный компьютер, ведущий узел сети BITBUS;
- адаптер сети BITBUS для компьютера;
- ретранслятор сети BITBUS (для больших расстояний);
- интеллектуальное УСО с интерфейсом BITBUS;
- программируемый контроллер моноблочный, с интерфейсом BITBUS;
- программируемый контроллер магистрально-модульный, с интерфейсом BITBUS;
- шлюз;
- программируемый контроллер магистрально-модульный, с произвольныминтерфейсом;
- интеллектуальные датчики.
Центральным элементом сети BITBUS является ведущее устройство, функции которого, как правило, возлагаются на промышленный компьютер. Этот компьютер обычно выполняет несколько функций:
- инструментальное средство для программирования контроллеров;
- графическая операторская станция;
- элемент локальной сети (LAN) верхнего уровня АСУ ТП.
На практике в качестве этого элемента системы часто применяют IBM-совместимые персональные компьютеры. Интерфейс с локальной сетью BITBUS осуществляет адаптер сети, установленный в слот компьютера. Как правило, применяются адаптеры, обеспечивающие гальваническую изоляцию компьютера от сети BITBUS.
Основные технические данные сети BITBUS
Общее количество установленного промышленного оборудования с использованием протокола BITBUS — более 2,5 миллионов единиц, BITBUS применяется в системах с различной информационной мощностью: от единиц до сотен узлов в сети.