Primerjava rs 485 in etherneta. Tako drugačen ip-skud

S. Solodyankin
CJSC "Steelsoft"

Trenutno nihče ne dvomi o prednostih sistemov za nadzor in upravljanje dostopa do omrežja - možnost centraliziranega vzdrževanja baze podatkov o vozovnicah, obračun delovnih ur, daljinsko upravljanje naprav za omejitev dostopa so že dolgo postali de facto standard za zasnovane sisteme. V posebno kategorijo je treba uvrstiti tudi željo naročnika po razpršenem integriranem varnostnem sistemu, ki poleg sistema nadzora dostopa vključuje tudi videonadzorne sisteme, požarne in varnostne alarme, opozorila in obodno zaščito. V tem trenutku obstajata dve glavni arhitekturi za izgradnjo sistemov za nadzor dostopa do omrežja – na podlagi protokola RS-485 in na podlagi protokola Ethernet. Poskusimo ugotoviti, kateri je bolj priročen.

Malo zgodovine

RS-485 je pol-dupleksni večtočkovni serijski podatkovni vmesnik. Prenos podatkov se izvaja na enem paru prevodnikov z uporabo diferencialnih signalov. Razlika napetosti med vodniki ene polarnosti pomeni logično enoto, razlika druge polarnosti je nič.
Standard RS-485 sta skupaj razvili dve združenji: Združenje elektronske industrije (EIA) in Združenje telekomunikacijske industrije (TIA). Prej je EIA vse svoje standarde označevala s predpono RS (priporočeni standard). Številni inženirji še naprej uporabljajo to oznako, vendar je EIA/TIA uradno zamenjala RS z EIA/TIA, da bi olajšala prepoznavanje izvora njihovih standardov. Danes različne razširitve standarda RS-485 pokrivajo široko paleto aplikacij, ta standard je postal osnova za celotno družino terenskih avtobusov, ki se pogosto uporabljajo v industrijski avtomatizaciji.
Standard RS-485 pogosto uporablja en sam sukani par žic za prenos in sprejemanje podatkov. Postopki skupne rabe povezav zahtevajo neko metodo za nadzor smeri pretoka podatkov. Najbolj razširjena metoda je uporaba signalov RTS (Request To Send) in CTS (Clear To Send).
Električne in časovne značilnosti vmesnika RS-485:

• 32 oddajnikov v večtočkovni omrežni konfiguraciji (na enem segmentu je največja dolžina linije znotraj enega segmenta omrežja 1200 m).
• Aktiven je samo en oddajnik.
• Največje število vozlišč v omrežju je 250, vključno z ojačevalniki hrbtenice.
• Značilnost "menjalni tečaj / dolžina komunikacijske linije" (eksponentna odvisnost):
  – 62,5 Kbps 1200 m (en sukani par);
  – 375 Kbps 300 m (en sukani par);
  – 500 Kbps;
  – 1000 Kbps;
  – 2400 Kbps 100 m (dva sukana para);
  – 10000 Kbps 10 m.

Ethernet (ethernet, iz lat. ether - eter) je paketna tehnologija računalniških omrežij, predvsem lokalnih.
Standardi Ethernet definirajo žične povezave in električne signale na fizičnem nivoju, paketni format in protokole za nadzor dostopa do medijev na sloju podatkovne povezave modela OSI. Ethernet v glavnem opisujejo standardi skupine IEEE 802.3. Ethernet je sredi devetdesetih let prejšnjega stoletja postal najpogostejša tehnologija LAN.
Tehnologija Ethernet je bila razvita skupaj s številnimi prvimi projekti podjetja Xerox PARC Corporation. Splošno sprejeto je, da je bil Ethernet izumljen 22. maja 1973, ko je Robert Metcalfe vodji PARC napisal beležko o potencialu tehnologije Ethernet. Toda Metcalfe je dobil zakonite pravice do tehnologije šele nekaj let pozneje. Leta 1976 sta on in njegov pomočnik David Boggs objavila brošuro z naslovom Ethernet: porazdeljeno paketno preklapljanje za lokalna računalniška omrežja.
Metcalfe je leta 1979 zapustil Xerox in ustanovil 3Com za promocijo računalnikov in lokalnih omrežij (LAN). Uspelo mu je prepričati DEC, Intel in Xerox, da sodelujejo in razvijejo standard Ethernet (DIX). Ta standard je bil prvič objavljen 30. septembra 1980. Začel je rivalstvo z dvema velikima patentiranima tehnologijama token ring in ARCNET, ki sta bili kmalu pokopani pod prihajajočimi valovi ethernetnih izdelkov.
Glede na hitrost prenosa in prenosni medij obstaja več tehnoloških možnosti. Ne glede na način prenosa sklad omrežnega protokola in programi v skoraj vseh primerih delujejo enako. Zaradi velikega števila različnih standardov protokola Ethernet, od katerih so mnogi zastareli, še preden so se pojavili, bomo upoštevali le nekaj glavnih:
100BASE-T je splošen izraz za standarde, ki uporabljajo sukani par kot prenosni medij. Dolžina segmenta do 150 m Vključuje standarde 100BASE-TX, 100BASE-T4 in 100BASE-T2.
100BASE-LX WDM je standard, ki uporablja enomodno vlakno. Največja dolžina segmenta je 15 km v polnem dupleksnem načinu pri 1310 nm in 1550 nm. Obstajata dve vrsti vmesnikov, ki se razlikujejo po valovni dolžini oddajnika in so označeni bodisi s številkami (valovna dolžina) bodisi z eno latinično črko A (1310) ali B (1550). Samo seznanjeni vmesniki lahko delujejo v parih, na eni strani oddajnik pri 1310 nm, na drugi pa pri 1550 nm.
1000BASE-T, IEEE 802.3ab je standard, ki uporablja kabel z sukanimi pari kategorije 5e ali 6. Vsi 4 pari so vključeni v prenos podatkov. Hitrost prenosa podatkov je 250 Mbps na en par.

Upoštevani vmesniki v sistemih za nadzor in upravljanje dostopa

Vmesnik RS-485 je prvi stopil na trg varnostnih sistemov in se tam trdno uveljavil, kar se je zgodilo zaradi široke razširjenosti na trgu industrijskih mikrokrmilnikov, v času, ko se je Ethernet šele začel pojavljati na področju visokih tehnologij. Trenutno levji delež trga sistemov ACS, pa tudi požarnih in varnostnih alarmnih sistemov, brezpogojno pripada RS-485.
ACS krmilniki, ki prenašajo podatke po protokolu RS-485, so najpogosteje poceni. Mikrovezja, ki organizirajo vodilo, so zelo poceni, vezje končne naprave je izjemno preprosto - vsi ti dejavniki seveda govorijo v prid RS-485.
Razmislite o postopku prenosa podatkov prek vodila RS-485. Centralni krmilnik (Master Controller) oziroma računalnik zagotavlja, da se podatki o prehodih in časovnih razporedih dostopov naložijo v pomnilnik krmilnika. Logika upravljavca samostojno sprejema odločitve o sprejemu ene ali druge osebe. Po opravljenem prehodu krmilnik zagotovi, da se dogodki o prehodih naložijo v računalniško bazo podatkov (glavni krmilnik). Pasovna širina vodila in posledično število krmilnikov na enem vodilu običajno nista temeljnega pomena, saj lahko delo dodajanja novih prehodov in prenos dogodkov poteka v ozadju, hkrati z delovanjem vrata na ograji.
Zdi se, da če vse deluje, zakaj bi izumili nekaj novega, vendar se razvoj tehnologij ne ustavi, naloge zagotavljanja varnosti postajajo vsak dan težje, razvoj programske opreme za sisteme za nadzor in upravljanje dostopa začne prehitevati komponento strojne opreme .
In takoj se začnejo pojavljati težave. Recimo, da moramo upravljati eno ali več kontrolnih točk v realnem času z uporabo zapletenih nestandardnih pravil. Na primer, uporaba več načinov identifikacije hkrati (na primer s kartico, prstnim odtisom in obrazom), vadba pravil dveh ali treh kartic, uporaba različnih identifikacijskih naprav za različne skupine ljudi. Običajno krmilnik te težave ne more rešiti sam. Takšne kompleksne rešitve se običajno izvajajo tako, da krmilnik krmilimo neposredno iz računalnika, pri čemer se krmilnik uporablja zgolj kot vmesniški modul, preko katerega so povezani čitalci in naprave za omejevanje dostopa. Sočasna izmenjava podatkov z že 15 krmilniki prek vodila RS-485 povzroča za uporabnika nesprejemljive zamude pri delovanju sistema – ob predložitvi kartice traja nekaj sekund, da se vrtilnik odpre. Ta proces je zaradi »ideologije« organiziranja avtobusa RS-485 skoraj nemogoče pospešiti s tehničnimi triki. Vse naprave, ki so povezane s tem vodilom, se anketirajo zaporedno, ena za drugo, in glede na nizke hitrosti podatkov vodila RS-485 je enostavno sklepati, da je velik sistem za nadzor in upravljanje dostopa z uporabo kompleksnih identifikacijskih metod na RS-485 avtobus, skoraj nemogoče zgraditi.
Zgoraj naštete slabosti v številnih sistemih ACS se kažejo tudi na ravni preprostih rešitev. Na primer, če poskusite ročno odpreti vrtilnik iz programske opreme, medtem ko dodajate uporabnike v pisarno za prepustnice, bo ukaz za odpiranje vrtišča prispel z veliko zamudo.
To težavo lahko rešite tako, da zamenjate protokol za prenos podatkov. Novi protokol bi moral zagotavljati vzporedni prenos podatkov, tako da se ukazi in podatki ne prenašajo na vse naprave po vrsti, temveč na zahtevano napravo hkrati. Prav tako je treba povečati hitrost prenosa podatkov. Nazadnje bi moral biti novi protokol čim bolj razširjen, da se zagotovi združljivost z obstoječimi omrežnimi napravami in prihodnjim razvojem. Z uporabo skupnega protokola ste lahko prepričani, da se bo sistem nadzora in upravljanja dostopa, ki je v izgradnji, v prihodnosti lahko razvijal. V idealnem primeru, če lahko protokol organizira eno vodilo za prenos podatkov za vse elemente integriranega varnostnega sistema objekta.
Če povzamemo vse zgornje teze, zlahka ugotovimo, da je edina tehnologija prenosa podatkov v tem trenutku, ki izpolnjuje vse zgoraj navedene zahteve, omrežje Ethernet.
Ethernet je najbolj razširjeno podatkovno omrežje na svetu. Oprema in komunikacijski protokoli, ki uporabljajo to omrežje, se nenehno razvijajo. Zaradi velike razširjenosti mikrokrmilnikov, ki podpirajo ethernetno omrežje, so postali precej cenejši in zato je lahko cena krmilnikov ACS nizka. Tudi omrežja Ethernet so že na voljo v vsaki pisarni oziroma podjetju, pri uporabi tega omrežja pa ne bodo potrebni dodatni stroški za polaganje žic.
Naj povzamemo glavne prednosti uporabe omrežja Ethernet za organizacijo sistemov za nadzor dostopa:

• verjetna prisotnost omrežja Ethernet v podjetju in posledično odsotnost stroškov za polaganje omrežja;
• vzporedno delovanje vseh krmilnikov omogoča organizacijo neposrednega nadzora naprav iz računalnika in posledično izjemno prilagodljivost pri gradnji pravil za prepoznavanje in delovanje sistema kot celote;
• visoka hitrost prenosa podatkov in vzporedno delovanje vseh krmilnikov omogočata izgradnjo ogromnih sistemov ACS, praktično brez omejitve števila krmilnikov;
• načelo gradnje omrežja Ethernet vključuje najenostavnejše možno skaliranje sistema - samo priključite drug krmilnik;
• vzporedno delovanje vseh krmilnikov poveča zanesljivost sistema kot celote, če ena naprava odpove, vse ostale še naprej normalno delujejo;
• uporaba standardnega podatkovnega vodila omogoča uporabo velikega števila različnih načinov organizacije omrežja, vključno z radijskim kanalom;
• enostavnost integracije krmilnikov, ki uporabljajo vodilo Ethernet, v obstoječe sisteme za nadzor in upravljanje dostopa ali avtomatizirane sisteme upravljanja podjetja;
• uporaba standardnega omrežja za prenos podatkov omogoča izgradnjo enotnega omrežja za prenos informacij iz vseh naprav, ki organizirajo varnostni sistem - videonadzornih sistemov, požarnih alarmov, nadzora dostopa, opozoril.

Toda, kot veste, ima vsak, tudi najbolj popoln sistem pomanjkljivosti. Razmislite o slabostih krmilnikov ACS, ki uporabljajo vodilo Ethernet.

• nekoliko višji strošek v primerjavi s krmilniki na vodilu RS-485;
• manjša največja razdalja med krmilniki pri uporabi standardnih rešitev: v vodilu RS-485 - 1200 m, v vodilu Ethernet - do 300 m (preklapljanje med krmilniki). Ta pomanjkljivost je več kot izravnana z velikim številom alternativnih načinov za organizacijo omrežja Ethernet: tehnologije optičnih vlaken, SHDSL in PLC, ki delujejo na dolge razdalje;
• višja kvalifikacija sistemskega inštalaterja, potrebno je osnovno znanje gradnje ethernetnih omrežij.

Pomanjkljivosti ethernetnega vodila, ki so navedene zgoraj, ne gre v nobeno primerjavo s pridobljenimi možnostmi na koncu.
Da bi v celoti razumeli razliko v tehnologijah, si oglejmo funkcionalne značilnosti krmilnika ACS STS-407, ki uporablja vodilo Ethernet, in povzete značilnosti krmilnikov ACS številnih vodilnih ruskih in tujih proizvajalcev, ki uporabljajo vodilo RS-485 (tabela 1):

Praktični test

Da bi najbolj v celoti videli sliko današnjega trga ACS, je bilo odločeno, da izvedemo majhno študijo. Razvita sta bila dva referenčna naloga in poslana 36 naključno izbranim podjetjem za namestitev varnostnih sistemov, ki so prisotna na ruskem trgu. Podjetja so bila povsem drugačna: mala in velika, na trgu znana in preizkušena ter šele na začetku.
Prva tehnična naloga je majhna pisarna z enim vrtljivim ventilom na vhodu. Predstavljene so bile naslednje zahteve: foto identifikacija, dve videonadzorni kameri, spremljanje časa, skupno število zaposlenih je 120 ljudi. Rezultati so bili načeloma vnaprej predvidljivi, takoj opozarjam, da se je povprečna cena rešitev izkazala za pogojno, to je posledica različnih politik podjetij (nekje, na primer, cena za inštalacijska dela je očitno precenjena in je cena opreme močno znižana), pa tudi v različnih regijah, kjer se nahajajo monterska podjetja. Končni rezultati izgledajo nekako takole:
1. 25 podjetij je predlagalo preprosto rešitev s krmilniki različnih proizvajalcev na podlagi vodila RS-485, video nadzor je bil predlagan kot ločen sistem, ki ni povezan s sistemom ACS; povprečna cena opreme za to rešitev je bila 73.000 rubljev.
2. 8 podjetij je ponudilo celovito (ACS integrirano z videonadzorom) rešitev na osnovi krmilnika, ki deluje preko RS-485; povprečna cena se ni veliko razlikovala od prejšnjega rezultata, menili bomo, da je enaka 73.000 rubljev.
3. 3 podjetja so ponudila celovito rešitev (ACS integriran z videonadzorom) na osnovi krmilnika z Ethernet vodilom. Ta rešitev se je izkazala za nekoliko dražjo od vseh drugih in bo stranko v povprečju stala 78.000 rubljev.
Druga tehnična naloga ni bila lahka. Eden od velikih objektov naftne in plinske industrije: 12 prehodov, razporejenih po ozemlju, 8 jih je povezanih s strežnikom (ki se nahaja v upravni stavbi) lokalnim računalniškim omrežjem, 2 imata telefonsko povezavo in brezplačno zasukano par, vendar ni možnosti vgradnje računalnika, oddaljenost do upravne stavbe 1100 in 3300 m, 2 prehoda brez komunikacijskih vodov, oddaljenost 1600 in 2000 m vidne linije do upravne stavbe. Nadzemni vodi niso dovoljeni, kabelski kanali obstajajo, vendar dostop do njih ni dovoljen. Zahteve: število zaposlenih je 17.000 ljudi, globalni antipassback način AntiPassBack, časovno sledenje, možnost uporabe biometričnih skenerjev ipd., postavljena je bila tudi zahteva za integracijo z videonadzorom (2 kameri na vsakem vhodu, najmanj 7-8 kamer z). Rezultati so bili zelo zanimivi:
1. Od 7 podjetij v dveh dneh ni bilo mogoče dobiti jasnega odgovora.
2. 1 podjetje je po 3 urah poslalo TOR avtorjem tega članka s prošnjo, naj predlagajo rešitev.
3. 16 podjetij je ponudilo rešitve istega tipa, ki so izgledale nekako takole: na vsaki kontrolni točki je nameščen računalnik, na katerega so preko RS-485 povezani krmilniki ACS in video kamere. Vsi računalniki organizirajo lokalno omrežje na različne načine. Kjer ni mogoče namestiti računalnikov, se uporabljajo pretvorniki vmesnikov RS-485 v Ethernet. Povprečna cena takšne rešitve se je izkazala za: oprema - 2530000 rubljev, delo in potrošni material - 1980000 rubljev.
4. 12 podjetij je predlagalo uporabo ethernetnih krmilnikov, ki na različne načine (tehnologije xDSL, WiFi) tvorijo lokalno omrežje. Za organizacijo videonadzora so bile uporabljene IP tehnologije. Povprečna cena takšne rešitve: oprema - 2150000 rubljev, delo in potrošni material - 1550000 rubljev.
Iz našega praktičnega preizkusa lahko potegnemo naslednje zaključke:

• Najpogostejša tehnologija je RS-485.
• Protokol Ethernet v krmilnikih ACS je zavzel svojo nišo na ruskem trgu varnostnih sistemov.
• Na majhnih predmetih RS-485 zmaga na račun stroškov.
• V velikih objektih zaradi preprostosti rešitve in stroškov zmaga Ethernet.
  Treba je opozoriti, da se je povprečna cena predmeta izkazala za zelo pogojno iz več razlogov:
• Nepopolna in dvoumna naloga.
• Očitne napake v predloženih ocenah.
• Velika razlika v cenah opreme, ki ni povezana z našo študijo (okretne strehe, strežniška oprema, oprema za organizacijo komunikacij).
• Razlika v funkcionalnih značilnostih rešitev.

Toda v okviru naše študije je bil zgoraj naveden trend precej jasno zasleden.

ugotovitve

Napredek ne miruje, v zadnjem desetletju v svetu s prostim očesom opazimo trend hitre rasti računalniške tehnologije, računalniške moči in ogromnih hitrosti prenosa podatkov. Mnogi strokovnjaki menijo, da nas v bližnji prihodnosti čaka "globalna omrežna integracija", ki temelji na internetu. Glede na navedeno bodo slej ko prej vsi ali skoraj vsi sistemi, ki uporabljajo prenos podatkov, varno prešli na protokol Ethernet. Živahen primer tega so CCTV sistemi: pred nekaj leti je imel IP videonadzor ogromno nasprotnikov, a čas je vse postavil na svoje mesto, zdaj pa vidimo, da IP video počasi, a neizogibno potiska klasične sheme za gradnjo videa. nadzornih sistemov s trga. Čeprav mnogi strokovnjaki s področja nadzora dostopa menijo, da je protokol Ethernet za sisteme ACS »odveč«, da je preširok in »hiter«, lahko z gotovostjo trdimo, da v IT tehnologijah ni »prehitrega«. . Nihče ne ve, kakšne zahteve za sisteme ACS bodo predstavljene jutri, in hitrostna rezerva zagotovo ne bo odveč, danes pa je mogoče bistveno poenostaviti in znižati stroške integriranega varnostnega sistema objekta z uporabo enotnega podatkovnega vodila za vse njegove elementov (ACS, videonadzor, požarni alarmni sistemi) in polaganje enega podatkovnega kabla namesto debelega kabelskega snopa. Glede na vse našteto menim, da se ne bom preveč zmotil, če predpostavim, da ne bo minilo dve ali tri leta do trenutka, ko bo princip gradnje sistema za nadzor dostopa na Ethernetu postal klasičen.

Medtem ko je Ethernet najpogosteje uporabljen komunikacijski protokol med več vrstami naprav, od potrošniških pripomočkov do industrijskih naprav, se TIA/EIA-485, splošno znan kot RS-485, še vedno široko uporablja v industrijskih napravah, čeprav je starejši od Etherneta. Poglejmo, zakaj je še vedno v uporabi in zakaj smo se pri Robotiqu odločili, da ga uporabimo kot standardni komunikacijski protokol za naše naprave.

RS-485 Si rekel?

Mnogi ljudje so pogosto zmedeni, ko se ukvarjajo s komunikacijskimi standardi. Pogosto se izrazi, kot so ""RS-485"", ""USB"" in ""Ethernet"" zamenjajo, kot da bi jih bilo mogoče zamenjati in opravljati isto delo. Toda v resnici je standard RS-485 le standard fizične plasti. Določa električne lastnosti oddajnika in sprejemnika. Poleg tega je treba uporabiti aplikacijsko plast za obdelavo stvari, kot so naslovi naprav, kontrolna vsota, kolizija paketov, topologija master/slave, konstrukcija okvirja itd. V primeru Etherneta in USB ti protokoli v svojem komunikacijskem standardu opredeljujejo tako fizično kot aplikacijsko plast.

Če ste "na tej točki izgubljeni", naredimo analogijo s človeško komunikacijo. Kot ljudje uporabljamo svoj glas kot oddajnik in ušesa kot sprejemnike. To je naša fizična plast, način prenosa informacij. Drug primer fizične plasti v naši digitalni dobi bi lahko bil tudi SMS, ki prenaša naša sporočila. Z naše perspektive je še vedno fizična plast. Aplikacijski sloj v primeru ljudi je jezik. Tako organiziramo informacije. Teh je na stotine in tudi če uporabljajo isti fizični sloj, niso nujno združljivi.

Zakaj RS-485 preživel Ethernet

Ethernet (IEEE 802.3) je danes najbolj razširjen omrežni protokol. Je tudi serijski komunikacijski standard. Ker se uporablja v toliko sodobnih omrežjih, je vprašanje, zakaj ni nadomestil RS-485 in njegovih drugih različic (RS-232, RS-422).

Če primerjamo RS-485 z Ethernetom, imata oba prednosti in slabosti. Glavna pomanjkljivost RS-485 je njegova omejena komunikacijska hitrost, ki je največja pri 10 Mbaud. RS-485 je zasnovan za topologijo master/slave. V tem sistemu master vpraša vsakega podrejenega, počaka na odgovor in nato izpraša naslednjega podrejenega. To omogoča deterministično vedenje z izogibanjem trkom podatkovnih paketov. Vendar Ethernet nima vgrajenih metod za preprečevanje trkov podatkovnih paketov. V aplikacijah, kot sta nadzor procesov ali krmiljenje robotov, je za nas deterministično vedenje obvezno, medtem ko je hitrost komunikacije običajno več kot dovolj visoka. Komunikacija pri nižjih hitrostih ima tudi prednost, da je bolj odporna na hrup, ki je prisoten v industrijskih okoljih.

Standard RS-485

Opozorilo: V standardnih aplikacijah, kjer je naprava Robotiq povezana neposredno z robotskim krmilnikom prek priloženega kabla (običajno 5 ali 10 m) in kjer je Gripper edina naprava na komunikacijskem vodilu, za komunikacijo na splošno ni potrebna posebna skrb avtobusno delo. Toda za ljudi, ki nameravajo naš izdelek priključiti na vodilo po meri ali uporabiti daljši kabel, kot ga ponuja Robotiq, bodite pozorni na naslednji koncept.

RS-485 je zmožen do 32 gonilnikov in do 32 sprejemnikov v pol-dupleksni multi drop konfiguraciji. Vhodna občutljivost sprejemnika je ±200mV, kar pomeni, da mora sprejemnik za prepoznavanje bita 1 ali 0 videti nivoje signala med +200mV in -200mV. Najmanjša vhodna impedanca sprejemnika je 12kΩ, izhodna napetost gonilnika pa najmanj ±1,5V, največ ±5V. Tukaj je primer večstopenjskega vodila RS-485.

dolžina kabla

RS-485 se lahko prenaša na razdaljo do 1200 m (4000 čevljev), ko je podatkovna hitrost nižja od 100 kb/s. Pri višjih hitrostih prenosa podatkov je treba dolžino kabla zmanjšati, kot je prikazano v spodnji tabeli.

Dolg kabel lahko deluje kot daljnovod, v tem primeru je treba paziti na pravilno povezavo omrežja. Oglejmo si najpomembnejše značilnosti omrežja, ki jih je treba natančno nadzorovati.

topologija omrežja

Topologija omrežja določa, kako so naprave povezane skupaj. Spodnja slika prikazuje nekaj pogostih topologij. Med temi možnostmi je najboljša omrežna topologija za RS-485 veriga (ali linija), ker ima ta topologija najmanjši vpliv na celovitost signala. Topologija vodila (hrbtenica z uporabo priključkov) je v redu, toda ko se dolžina vsake škrbine poveča, se bo največja hitrost prenosa podatkov zmanjšala zaradi popačenja signala na komunikacijski liniji.

Twisted Pair Cable

Uporaba kabla z zvitim parom za RS-485 pomaga zmanjšati elektromagnetne motnje. Sukani par omogoča, da je šum, ki je na liniji, enak na obeh žicah. Hrup je še vedno prisoten, a ker sprejemnik gleda na razliko med signaloma, na to razliko šum ne vpliva in tako lahko sprejemnik na koncu natančno ponovno vzpostavi prvotni signal.

Zaključni upor

Prekinitev kabla je dejanje dodajanja upora čez diferencialne linije na obeh koncih kabla. Namen tega je zmanjšati ali odpraviti odbojni koeficient na liniji, ki ga povzroča neusklajenost impedance. Upornost v primeru standarda RS-485 je opredeljena kot 120 ohmov. Ta odboj lahko povzroči motnje na vhodu sprejemnika in nato vpliva na celovitost signala. Ta pojav je močno povezan s hitrostjo prenosa podatkov in dolžino kabla. Torej v nekaterih okoliščinah, ko se uporabljajo nizke hitrosti prenosa podatkov in kratki kabli, lahko RS-485 deluje brez zaključnega upora. Toda kot previdnost in da bi se izognili kakršnim koli težavam, je treba vedno uporabljati upore.

RS-485 pri Robotiqu

Za standardizacijo naših izdelkov z uporabo RS-485 smo se odločili že leta 2013 iz več razlogov, predvsem pa zato, ker je odporen na hrup, enostaven in učinkovit. To je tudi široko uporabljen protokol med industrijskimi napravami, kar pomeni, da je vire enostavno najti na spletu. Naprave Robotiq, kot sta 2-Finger 85 in FT 150, imajo RS-485. Modbus RTU se uporablja kot naš komunikacijski protokol. Te naprave imajo zaključni upor, ki ga je mogoče enostavno aktivirati s programsko opremo uporabniškega vmesnika, ki jo nudimo. Poleg tega z univerzalnim krmilnikom Robotiq podpiramo številne druge industrijske protokole, kot so: Ethernet/IP, TCP/IP, DeviceNet, CANopen in EtherCAT.

Upam, da se vam je ta objava v spletnem dnevniku zdela informativna in da vam je pomagala razumeti, kaj je RS-485. Če želite izvedeti več o različnih komunikacijskih protokolih, smo pripravili ""Čarobni list komunikacijskega protokola"", ki ga lahko prenesete s spodnjo povezavo.

S. Solodyankin
CJSC "Steelsoft"

Trenutno nihče ne dvomi o prednostih sistemov za nadzor in upravljanje dostopa do omrežja - možnost centraliziranega vzdrževanja baze podatkov o vozovnicah, obračun delovnih ur, daljinsko upravljanje naprav za omejitev dostopa so že dolgo postali de facto standard za zasnovane sisteme. V posebno kategorijo je treba uvrstiti tudi željo naročnika po razpršenem integriranem varnostnem sistemu, ki poleg sistema nadzora dostopa vključuje tudi videonadzorne sisteme, požarne in varnostne alarme, opozorila in obodno zaščito. V tem trenutku obstajata dve glavni arhitekturi za izgradnjo sistemov za nadzor dostopa do omrežja – na podlagi protokola RS-485 in na podlagi protokola Ethernet. Poskusimo ugotoviti, kateri je bolj priročen.

Malo zgodovine

RS-485 je pol-dupleksni večtočkovni serijski podatkovni vmesnik. Prenos podatkov se izvaja na enem paru prevodnikov z uporabo diferencialnih signalov. Razlika napetosti med vodniki ene polarnosti pomeni logično enoto, razlika druge polarnosti je nič.
Standard RS-485 sta skupaj razvili dve združenji: Združenje elektronske industrije (EIA) in Združenje telekomunikacijske industrije (TIA). Prej je EIA vse svoje standarde označevala s predpono RS (priporočeni standard). Številni inženirji še naprej uporabljajo to oznako, vendar je EIA/TIA uradno zamenjala RS z EIA/TIA, da bi olajšala prepoznavanje izvora njihovih standardov. Danes različne razširitve standarda RS-485 pokrivajo široko paleto aplikacij, ta standard je postal osnova za celotno družino terenskih avtobusov, ki se pogosto uporabljajo v industrijski avtomatizaciji.
Standard RS-485 pogosto uporablja en sam sukani par žic za prenos in sprejemanje podatkov. Postopki skupne rabe povezav zahtevajo neko metodo za nadzor smeri pretoka podatkov. Najbolj razširjena metoda je uporaba signalov RTS (Request To Send) in CTS (Clear To Send).
Električne in časovne značilnosti vmesnika RS-485:

• 32 oddajnikov v večtočkovni omrežni konfiguraciji (na enem segmentu je največja dolžina linije znotraj enega segmenta omrežja 1200 m).
• Aktiven je samo en oddajnik.
• Največje število vozlišč v omrežju je 250, vključno z ojačevalniki hrbtenice.
• Značilnost "menjalni tečaj / dolžina komunikacijske linije" (eksponentna odvisnost):
  – 62,5 Kbps 1200 m (en sukani par);
  – 375 Kbps 300 m (en sukani par);
  – 500 Kbps;
  – 1000 Kbps;
  – 2400 Kbps 100 m (dva sukana para);
  – 10000 Kbps 10 m.

Ethernet (ethernet, iz lat. ether - eter) je paketna tehnologija računalniških omrežij, predvsem lokalnih.
Standardi Ethernet definirajo žične povezave in električne signale na fizičnem nivoju, paketni format in protokole za nadzor dostopa do medijev na sloju podatkovne povezave modela OSI. Ethernet v glavnem opisujejo standardi skupine IEEE 802.3. Ethernet je sredi devetdesetih let prejšnjega stoletja postal najpogostejša tehnologija LAN.
Tehnologija Ethernet je bila razvita skupaj s številnimi prvimi projekti podjetja Xerox PARC Corporation. Splošno sprejeto je, da je bil Ethernet izumljen 22. maja 1973, ko je Robert Metcalfe vodji PARC napisal beležko o potencialu tehnologije Ethernet. Toda Metcalfe je dobil zakonite pravice do tehnologije šele nekaj let pozneje. Leta 1976 sta on in njegov pomočnik David Boggs objavila brošuro z naslovom Ethernet: porazdeljeno paketno preklapljanje za lokalna računalniška omrežja.
Metcalfe je leta 1979 zapustil Xerox in ustanovil 3Com za promocijo računalnikov in lokalnih omrežij (LAN). Uspelo mu je prepričati DEC, Intel in Xerox, da sodelujejo in razvijejo standard Ethernet (DIX). Ta standard je bil prvič objavljen 30. septembra 1980. Začel je rivalstvo z dvema velikima patentiranima tehnologijama token ring in ARCNET, ki sta bili kmalu pokopani pod prihajajočimi valovi ethernetnih izdelkov.
Glede na hitrost prenosa in prenosni medij obstaja več tehnoloških možnosti. Ne glede na način prenosa sklad omrežnega protokola in programi v skoraj vseh primerih delujejo enako. Zaradi velikega števila različnih standardov protokola Ethernet, od katerih so mnogi zastareli, še preden so se pojavili, bomo upoštevali le nekaj glavnih:
100BASE-T je splošen izraz za standarde, ki uporabljajo sukani par kot prenosni medij. Dolžina segmenta do 150 m Vključuje standarde 100BASE-TX, 100BASE-T4 in 100BASE-T2.
100BASE-LX WDM je standard, ki uporablja enomodno vlakno. Največja dolžina segmenta je 15 km v polnem dupleksnem načinu pri 1310 nm in 1550 nm. Obstajata dve vrsti vmesnikov, ki se razlikujejo po valovni dolžini oddajnika in so označeni bodisi s številkami (valovna dolžina) bodisi z eno latinično črko A (1310) ali B (1550). Samo seznanjeni vmesniki lahko delujejo v parih, na eni strani oddajnik pri 1310 nm, na drugi pa pri 1550 nm.
1000BASE-T, IEEE 802.3ab je standard, ki uporablja kabel z sukanimi pari kategorije 5e ali 6. Vsi 4 pari so vključeni v prenos podatkov. Hitrost prenosa podatkov je 250 Mbps na en par.

Upoštevani vmesniki v sistemih za nadzor in upravljanje dostopa

Vmesnik RS-485 je prvi stopil na trg varnostnih sistemov in se tam trdno uveljavil, kar se je zgodilo zaradi široke razširjenosti na trgu industrijskih mikrokrmilnikov, v času, ko se je Ethernet šele začel pojavljati na področju visokih tehnologij. Trenutno levji delež trga sistemov ACS, pa tudi požarnih in varnostnih alarmnih sistemov, brezpogojno pripada RS-485.
ACS krmilniki, ki prenašajo podatke po protokolu RS-485, so najpogosteje poceni. Mikrovezja, ki organizirajo vodilo, so zelo poceni, vezje končne naprave je izjemno preprosto - vsi ti dejavniki seveda govorijo v prid RS-485.
Razmislite o postopku prenosa podatkov prek vodila RS-485. Centralni krmilnik (Master Controller) oziroma računalnik zagotavlja, da se podatki o prehodih in časovnih razporedih dostopov naložijo v pomnilnik krmilnika. Logika upravljavca samostojno sprejema odločitve o sprejemu ene ali druge osebe. Po opravljenem prehodu krmilnik zagotovi, da se dogodki o prehodih naložijo v računalniško bazo podatkov (glavni krmilnik). Pasovna širina vodila in posledično število krmilnikov na enem vodilu običajno nista temeljnega pomena, saj lahko delo dodajanja novih prehodov in prenos dogodkov poteka v ozadju, hkrati z delovanjem vrata na ograji.
Zdi se, da če vse deluje, zakaj bi izumili nekaj novega, vendar se razvoj tehnologij ne ustavi, naloge zagotavljanja varnosti postajajo vsak dan težje, razvoj programske opreme za sisteme za nadzor in upravljanje dostopa začne prehitevati komponento strojne opreme .
In takoj se začnejo pojavljati težave. Recimo, da moramo upravljati eno ali več kontrolnih točk v realnem času z uporabo zapletenih nestandardnih pravil. Na primer, uporaba več načinov identifikacije hkrati (na primer s kartico, prstnim odtisom in obrazom), vadba pravil dveh ali treh kartic, uporaba različnih identifikacijskih naprav za različne skupine ljudi. Običajno krmilnik te težave ne more rešiti sam. Takšne kompleksne rešitve se običajno izvajajo tako, da krmilnik krmilimo neposredno iz računalnika, pri čemer se krmilnik uporablja zgolj kot vmesniški modul, preko katerega so povezani čitalci in naprave za omejevanje dostopa. Sočasna izmenjava podatkov z že 15 krmilniki prek vodila RS-485 povzroča za uporabnika nesprejemljive zamude pri delovanju sistema – ob predložitvi kartice traja nekaj sekund, da se vrtilnik odpre. Ta proces je zaradi »ideologije« organiziranja avtobusa RS-485 skoraj nemogoče pospešiti s tehničnimi triki. Vse naprave, ki so povezane s tem vodilom, se anketirajo zaporedno, ena za drugo, in glede na nizke hitrosti podatkov vodila RS-485 je enostavno sklepati, da je velik sistem za nadzor in upravljanje dostopa z uporabo kompleksnih identifikacijskih metod na RS-485 avtobus, skoraj nemogoče zgraditi.
Zgoraj naštete slabosti v številnih sistemih ACS se kažejo tudi na ravni preprostih rešitev. Na primer, če poskusite ročno odpreti vrtilnik iz programske opreme, medtem ko dodajate uporabnike v pisarno za prepustnice, bo ukaz za odpiranje vrtišča prispel z veliko zamudo.
To težavo lahko rešite tako, da zamenjate protokol za prenos podatkov. Novi protokol bi moral zagotavljati vzporedni prenos podatkov, tako da se ukazi in podatki ne prenašajo na vse naprave po vrsti, temveč na zahtevano napravo hkrati. Prav tako je treba povečati hitrost prenosa podatkov. Nazadnje bi moral biti novi protokol čim bolj razširjen, da se zagotovi združljivost z obstoječimi omrežnimi napravami in prihodnjim razvojem. Z uporabo skupnega protokola ste lahko prepričani, da se bo sistem nadzora in upravljanja dostopa, ki je v izgradnji, v prihodnosti lahko razvijal. V idealnem primeru, če lahko protokol organizira eno vodilo za prenos podatkov za vse elemente integriranega varnostnega sistema objekta.
Če povzamemo vse zgornje teze, zlahka ugotovimo, da je edina tehnologija prenosa podatkov v tem trenutku, ki izpolnjuje vse zgoraj navedene zahteve, omrežje Ethernet.
Ethernet je najbolj razširjeno podatkovno omrežje na svetu. Oprema in komunikacijski protokoli, ki uporabljajo to omrežje, se nenehno razvijajo. Zaradi velike razširjenosti mikrokrmilnikov, ki podpirajo ethernetno omrežje, so postali precej cenejši in zato je lahko cena krmilnikov ACS nizka. Tudi omrežja Ethernet so že na voljo v vsaki pisarni oziroma podjetju, pri uporabi tega omrežja pa ne bodo potrebni dodatni stroški za polaganje žic.
Naj povzamemo glavne prednosti uporabe omrežja Ethernet za organizacijo sistemov za nadzor dostopa:

• verjetna prisotnost omrežja Ethernet v podjetju in posledično odsotnost stroškov za polaganje omrežja;
• vzporedno delovanje vseh krmilnikov omogoča organizacijo neposrednega nadzora naprav iz računalnika in posledično izjemno prilagodljivost pri gradnji pravil za prepoznavanje in delovanje sistema kot celote;
• visoka hitrost prenosa podatkov in vzporedno delovanje vseh krmilnikov omogočata izgradnjo ogromnih sistemov ACS, praktično brez omejitve števila krmilnikov;
• načelo gradnje omrežja Ethernet vključuje najenostavnejše možno skaliranje sistema - samo priključite drug krmilnik;
• vzporedno delovanje vseh krmilnikov poveča zanesljivost sistema kot celote, če ena naprava odpove, vse ostale še naprej normalno delujejo;
• uporaba standardnega podatkovnega vodila omogoča uporabo velikega števila različnih načinov organizacije omrežja, vključno z radijskim kanalom;
• enostavnost integracije krmilnikov, ki uporabljajo vodilo Ethernet, v obstoječe sisteme za nadzor in upravljanje dostopa ali avtomatizirane sisteme upravljanja podjetja;
• uporaba standardnega omrežja za prenos podatkov omogoča izgradnjo enotnega omrežja za prenos informacij iz vseh naprav, ki organizirajo varnostni sistem - videonadzornih sistemov, požarnih alarmov, nadzora dostopa, opozoril.

Toda, kot veste, ima vsak, tudi najbolj popoln sistem pomanjkljivosti. Razmislite o slabostih krmilnikov ACS, ki uporabljajo vodilo Ethernet.

• nekoliko višji strošek v primerjavi s krmilniki na vodilu RS-485;
• manjša največja razdalja med krmilniki pri uporabi standardnih rešitev: v vodilu RS-485 - 1200 m, v vodilu Ethernet - do 300 m (preklapljanje med krmilniki). Ta pomanjkljivost je več kot izravnana z velikim številom alternativnih načinov za organizacijo omrežja Ethernet: tehnologije optičnih vlaken, SHDSL in PLC, ki delujejo na dolge razdalje;
• višja kvalifikacija sistemskega inštalaterja, potrebno je osnovno znanje gradnje ethernetnih omrežij.

Pomanjkljivosti ethernetnega vodila, ki so navedene zgoraj, ne gre v nobeno primerjavo s pridobljenimi možnostmi na koncu.
Da bi v celoti razumeli razliko v tehnologijah, si oglejmo funkcionalne značilnosti krmilnika ACS STS-407, ki uporablja vodilo Ethernet, in povzete značilnosti krmilnikov ACS številnih vodilnih ruskih in tujih proizvajalcev, ki uporabljajo vodilo RS-485 (tabela 1):

Praktični test

Da bi najbolj v celoti videli sliko današnjega trga ACS, je bilo odločeno, da izvedemo majhno študijo. Razvita sta bila dva referenčna naloga in poslana 36 naključno izbranim podjetjem za namestitev varnostnih sistemov, ki so prisotna na ruskem trgu. Podjetja so bila povsem drugačna: mala in velika, na trgu znana in preizkušena ter šele na začetku.
Prva tehnična naloga je majhna pisarna z enim vrtljivim ventilom na vhodu. Predstavljene so bile naslednje zahteve: foto identifikacija, dve videonadzorni kameri, spremljanje časa, skupno število zaposlenih je 120 ljudi. Rezultati so bili načeloma vnaprej predvidljivi, takoj opozarjam, da se je povprečna cena rešitev izkazala za pogojno, to je posledica različnih politik podjetij (nekje, na primer, cena za inštalacijska dela je očitno precenjena in je cena opreme močno znižana), pa tudi v različnih regijah, kjer se nahajajo monterska podjetja. Končni rezultati izgledajo nekako takole:
1. 25 podjetij je predlagalo preprosto rešitev s krmilniki različnih proizvajalcev na podlagi vodila RS-485, video nadzor je bil predlagan kot ločen sistem, ki ni povezan s sistemom ACS; povprečna cena opreme za to rešitev je bila 73.000 rubljev.
2. 8 podjetij je ponudilo celovito (ACS integrirano z videonadzorom) rešitev na osnovi krmilnika, ki deluje preko RS-485; povprečna cena se ni veliko razlikovala od prejšnjega rezultata, menili bomo, da je enaka 73.000 rubljev.
3. 3 podjetja so ponudila celovito rešitev (ACS integriran z videonadzorom) na osnovi krmilnika z Ethernet vodilom. Ta rešitev se je izkazala za nekoliko dražjo od vseh drugih in bo stranko v povprečju stala 78.000 rubljev.
Druga tehnična naloga ni bila lahka. Eden od velikih objektov naftne in plinske industrije: 12 prehodov, razporejenih po ozemlju, 8 jih je povezanih s strežnikom (ki se nahaja v upravni stavbi) lokalnim računalniškim omrežjem, 2 imata telefonsko povezavo in brezplačno zasukano par, vendar ni možnosti vgradnje računalnika, oddaljenost do upravne stavbe 1100 in 3300 m, 2 prehoda brez komunikacijskih vodov, oddaljenost 1600 in 2000 m vidne linije do upravne stavbe. Nadzemni vodi niso dovoljeni, kabelski kanali obstajajo, vendar dostop do njih ni dovoljen. Zahteve: število zaposlenih je 17.000 ljudi, globalni antipassback način AntiPassBack, časovno sledenje, možnost uporabe biometričnih skenerjev ipd., postavljena je bila tudi zahteva za integracijo z videonadzorom (2 kameri na vsakem vhodu, najmanj 7-8 kamer z). Rezultati so bili zelo zanimivi:
1. Od 7 podjetij v dveh dneh ni bilo mogoče dobiti jasnega odgovora.
2. 1 podjetje je po 3 urah poslalo TOR avtorjem tega članka s prošnjo, naj predlagajo rešitev.
3. 16 podjetij je ponudilo rešitve istega tipa, ki so izgledale nekako takole: na vsaki kontrolni točki je nameščen računalnik, na katerega so preko RS-485 povezani krmilniki ACS in video kamere. Vsi računalniki organizirajo lokalno omrežje na različne načine. Kjer ni mogoče namestiti računalnikov, se uporabljajo pretvorniki vmesnikov RS-485 v Ethernet. Povprečna cena takšne rešitve se je izkazala za: oprema - 2530000 rubljev, delo in potrošni material - 1980000 rubljev.
4. 12 podjetij je predlagalo uporabo ethernetnih krmilnikov, ki na različne načine (tehnologije xDSL, WiFi) tvorijo lokalno omrežje. Za organizacijo videonadzora so bile uporabljene IP tehnologije. Povprečna cena takšne rešitve: oprema - 2150000 rubljev, delo in potrošni material - 1550000 rubljev.
Iz našega praktičnega preizkusa lahko potegnemo naslednje zaključke:

• Najpogostejša tehnologija je RS-485.
• Protokol Ethernet v krmilnikih ACS je zavzel svojo nišo na ruskem trgu varnostnih sistemov.
• Na majhnih predmetih RS-485 zmaga na račun stroškov.
• V velikih objektih zaradi preprostosti rešitve in stroškov zmaga Ethernet.
  Treba je opozoriti, da se je povprečna cena predmeta izkazala za zelo pogojno iz več razlogov:
• Nepopolna in dvoumna naloga.
• Očitne napake v predloženih ocenah.
• Velika razlika v cenah opreme, ki ni povezana z našo študijo (okretne strehe, strežniška oprema, oprema za organizacijo komunikacij).
• Razlika v funkcionalnih značilnostih rešitev.

Toda v okviru naše študije je bil zgoraj naveden trend precej jasno zasleden.

ugotovitve

Napredek ne miruje, v zadnjem desetletju v svetu s prostim očesom opazimo trend hitre rasti računalniške tehnologije, računalniške moči in ogromnih hitrosti prenosa podatkov. Mnogi strokovnjaki menijo, da nas v bližnji prihodnosti čaka "globalna omrežna integracija", ki temelji na internetu. Glede na navedeno bodo slej ko prej vsi ali skoraj vsi sistemi, ki uporabljajo prenos podatkov, varno prešli na protokol Ethernet. Nazoren primer tega so CCTV sistemi: pred nekaj leti je imel IP videonadzor ogromno nasprotnikov, a čas je vse postavil na svoje mesto, zdaj pa vidimo, da IP video počasi, a neizogibno izriva klasične videonadzorne sisteme. trga. Čeprav mnogi strokovnjaki s področja nadzora dostopa menijo, da je protokol Ethernet za sisteme ACS »odveč«, da je preširok in »hiter«, lahko z gotovostjo trdimo, da v IT tehnologijah ni »prehitrega«. . Nihče ne ve, kakšne zahteve za sisteme ACS bodo predstavljene jutri, in hitrostna rezerva zagotovo ne bo odveč, danes pa je mogoče bistveno poenostaviti in znižati stroške integriranega varnostnega sistema objekta z uporabo enotnega podatkovnega vodila za vse njegove elementov (ACS, videonadzor, požarni alarmni sistemi) in polaganje enega podatkovnega kabla namesto debelega kabelskega snopa. Glede na vse našteto menim, da se ne bom preveč zmotil, če predpostavim, da ne bo minilo dve ali tri leta do trenutka, ko bo princip gradnje sistema za nadzor dostopa na Ethernetu postal klasičen.

Pravimo IP, mislimo Ethernet. Rečemo Ethernet, mislimo ... kaj?

Ko začnete pogovor o IP-ACS, se takoj pojavi vprašanje - zakaj IP? Kaj je ta IP in ali ga potrebujemo? Kaj je narobe s tradicionalnimi sistemi RS-485? Ali obstaja kakšna razlika med temi načini prenosa z vidika logike sistema? Poskusimo odgovoriti na ta vprašanja.

Ne primerjajte zelenega in trdega

Najprej ugotavljamo, da je napačno primerjati RS-485 in IP. RS-485 je komunikacijski medij (žice, elektronske komponente, tokovi, napetosti itd.). IP je protokol (skupina pravil, ki jih morajo upoštevati udeleženci izmenjave).

Pri primerjavi konceptov IP in RS-485 IP običajno pomeni uporabo protokola IP, ki temelji na prenosu podatkov v okolju Ethernet (redkeje drugi mediji za prenos podatkov, vendar jih tukaj ne bomo obravnavali). Za začetek predlagamo primerjavo entitet istega reda - RS-485 in Ethernet.

Primerjava RS-485 in Etherneta

Če primerjamo parametre RS-485 in Etherneta, je mogoče sklepati več:

1. Povsod je potreben dober kabel in de facto bo to UTP (FTP) 5. kategorije.

2. Ethernet je bolj priročen pri polaganju, saj lahko naredite vejo iz katerega koli vozlišča.

3. Ethernet ima očitno prednost pri hitrosti izmenjave. Vendar ima sodoben sistem za nadzor dostopa nizek promet, zato visok menjalni tečaj ni v velikem povpraševanju.

4. Prednost RS-485 je tudi očitna - pomembna dolžina kabelske linije med napravami. Skupaj s topologijo "bus" je to zelo priročno, na primer pri nameščanju opreme na dolge linearne objekte in obode.

5. V primerjavi s kilometer dolgo linijo RS-485 se zdi, da je 100 metrov "bakrenega" Etherneta malo. Za večino sodobnih mestnih, pisarniških in industrijskih objektov je ta razdalja povsem dovolj, še posebej, ko gre za priklop na obstoječe omrežje.

riž. 1. Sodoben IP krmilnik s priključkom RJ-45

IP kvalitativno spreminja ACS

Uporaba IP protokola omogoča kakovostno spreminjanje sistema nadzora dostopa, implementacijo tega sistema in njegovo vzdrževanje.

Masivna in razumljiva tehnologija

Raven servisnega osebja se spreminja. Najpomembnejša prednost Etherneta je množična uporaba že preizkušene tehnologije in posledično razpoložljivost poceni, preizkušene omrežne opreme, programske opreme in vojske več tisoč usposobljenih strokovnjakov in naprednih uporabnikov.

Običajna naloga vsakega sistemskega skrbnika v podjetju je, da sprejme več "IP-kosov železa" za servis. Nadzor nad napravo je zmanjšan na niz skupnih dejanj: ping, porazdeljeni naslovi IP, preverjeni prek spletne plošče omrežnih nastavitev - vse, kot pri vsakem omrežnem izdelku. Krmilnik je treba prenesti - prav tako ni problema: izvlekel sem patch kabel iz enega RJ-45 in ga zataknil v drugega. Delovno mesto je treba premakniti – programsko opremo je treba samo namestiti na drug stroj brez inštalacij. Druga stvar so specifični krmilniki s starodavnimi protokoli in topologijami kabelskih poti, ki so za sodobne IT strokovnjake kočljivi, ki jih je ob morebitnih spremembah treba ponovno položiti.

Kaj bi moral biti pravi krmilnik IP

Povečanje količine prenesenih podatkov in menjalni tečaj omogočata:

• izdajanje sporočila o dogodku drugim omrežnim napravam;
• zavrnite zaporedno anketiranje naprav - omogoča, da prenos dogodkov postane skoraj takojšen;
• uporabite že pripravljene metode usmerjanja za izgradnjo geografsko porazdeljenih sistemov.

Da bi dosegla očitno korist, mora naprava IP v celoti uporabljati sklad protokola IP z možnostjo izvajanja ukazov ping, ki so dragi naprednemu uporabniku, in konfigurirati naslov IP prek lokalnega omrežja, bodisi ročno ali z uporabo DHCP.

Glavna prednost lokalnega omrežja - dostop do omrežnih naprav z delovnega mesta skrbnika - mora biti implementirana. Ne moremo sprejeti kot zadovoljive možnosti spreminjanja naslova IP v nekaterih sistemih "psevdo-IP" z uporabo računalnika, ki je neposredno povezan s krmilnikom prek USB-ja. Predstavljajte si ta postopek na velikem objektu z desetinami krmilnikov, nameščenih na ne najbolj priročnih mestih.

Je bilo vredno zapustiti stari dobri RS-485 zaradi takih muk? Pravi IP-ACS je preprosto dolžan zagotoviti spremembo IP naslova krmilnika prek Etherneta, ne da bi skakal po lestvi s prenosnikom.

Spletna plošča: udobje in zanesljivost

Najbolj smiselno je napravo konfigurirati prek lokalnega omrežja prek spletne plošče, ki postane sestavni del "naprednih" IP-krmilnikov. IP kamere so šle po isti poti. Če prej za nekatere potreba po vgrajenem spletnem strežniku za IP kamere ni bila očitna, ga zdaj dejansko imajo skoraj vsi resni modeli, ki omogoča ogled in upravljanje iz brskalnika.

Poleg nedvomnega udobja med zagonom je spletna plošča osnova za stabilnost sistema. Torej lahko računalnik z nameščenim programom odpove in distribucijski paket programa je izgubljen. Nato lahko upravljanje in ogled slik iz IP kamer, v našem primeru pa s parametri dostopnih točk, izvajamo s katerega koli računalnika v omrežju preko spletne plošče (seveda s potrebno zaščito pred nepooblaščenim dostopom).

Prisotnost WEB plošče precej jasno ločuje polnopravne IP-krmilnike in starodavne sisteme z nizko porabo na RS-485, ki so na hitro pretvorjeni v "skoraj IP" z različnimi adapterji. Razvijalci bi tja z veseljem stlačili ploščo, a stari ljudje iz zadnjega tisočletja (mislim na krmilnike) za to preprosto "nimajo dovolj pameti". Prisotnost plošče zagotavlja znatno raven računalniške moči in dolgoročno delovanje izdelka brez moralne zastarelosti, z možnostjo implementacije različnih omrežnih rešitev in protokolov ne le danes, ampak tudi v prihodnosti.

riž. 2. Spletna nadzorna plošča krmilnika

Neposredne možnosti

Danes je IP, kot najbolj razširjen protokol, združil svet, izbrisal razlike v razdaljah in rodil sisteme novih nivojev. Omrežna naprava je na voljo kadar koli in različne aplikacije lahko dostopajo do nje hkrati. Konfiguriranje naprave prek spletne plošče "razbremeni" program iz nenavadnih "svetovnih" parametrov (čas odpiranja/zakasnitve, vrsta zaklepanja, naslov IP itd.).

ACS brez programske opreme

Možno je, da se bodo z rastjo računalniške moči krmilnikov začeli pojavljati sistemi za nadzor dostopa brez posebne programske opreme, zasnovane izključno za delo prek brskalnika. Zahvaljujoč enotnemu izmenjevalnemu okolju in povečanju računalniške moči bodo naprave lahko komunicirale med seboj, mimo koordinacijskih centrov (vse vrste strežnikov), kar bo močno povečalo zanesljivost sistemov. Podoben trend je zaslediti tudi na sorodnih področjih – videonadzor in OPS. To ustvarja osnovo za integracijske rešitve, ki temeljijo na strojni opremi, z vgrajeno programsko opremo, pri čemer ni vključena (ali minimalna) strežniška programska oprema. Na primer, možno je sinhronizirati baze podatkov v vseh omrežnih napravah brez enega samega centra.

Popolna združljivost

Razvoj idej za integracijo omrežnih naprav bo razvoj enotnih standardov za predstavitev informacij. Ti standardi že obstajajo, ostalo je le, da jih smiselno izvajamo v okviru nove vrste naprave. Rezultat bo združljivost opreme in programov različnih proizvajalcev med seboj, podobno kot ONVIF pri videonadzoru. Standardizacija bo zahtevala določeno količino računalniške moči na omrežnih napravah, implementacija IP protokolov pa je prvi korak v tej smeri.

Sodobni trg ponuja različne možnosti nadzora dostopa in vse se v takšni ali drugačni meri spopadajo s klasičnimi nalogami nadzora dostopa. Po našem mnenju je tudi zdaj, ko gradimo obetaven porazdeljen sistem, vredno biti pozoren na "pametne" krmilnike IP. Če sistem ni prevelik, se dobro prilega topologiji vodila in v objektu ni lokalnega omrežja, bodo preizkušeni krmilniki z RS-485 še vedno rešili vse tradicionalne naloge nadzora dostopa. Obdobje IP-ACS se šele začenja in vsak si izbere čas za vstop vanj.

Najboljši obeti so uvedba opreme IP ACS na objektih z razvito omrežno infrastrukturo, kot so energetika, nafta in plin, prometni objekti - objekti, kjer že obstajajo zanesljivi komunikacijski kanali.

Za takšne objekte sta tradicionalno pomembni zanesljivost in možnost daljinskega upravljanja in upravljanja. In tukaj se oprema, ki temelji na protokolih IP, kaže v vsem svojem sijaju; takšno opremo je mogoče integrirati v obstoječo infrastrukturo skoraj brez sprememb v komunikacijah. "Majhen denar" lahko ustvari enoten sistem nadzora dostopa do predmetov v velikem obsegu.

V okviru razvite omrežne infrastrukture se lahko krmilniki ACS pokažejo tudi z druge strani: kot vir zbiranja in prenosa informacij. Namesto običajnih gumbov in reed stikal je mogoče na vhode krmilnika ACS priključiti vire podatkov iz tehnološke (ali katere koli druge) opreme. Izkušnje, pridobljene v desetletjih pri delu s podatki na področju ACS, je mogoče učinkovito uporabiti za spremljanje stanja in nadzor različnih sistemov in kompleksov.

Pozdravljeni dragi bralec! Ta članek vam bo pomagal razumeti sisteme ACS in razmišljati o povečanju nadzora v vašem podjetju. V tem trenutku obstajata dve glavni arhitekturi za izgradnjo sistemov za nadzor dostopa do omrežja – na podlagi protokola RS-485 in Ethernet. V tem članku bomo poskušali ugotoviti, kateri je bolj priročen.

Zgodovina RS-485 in Etherneta

RS-485 je pol-dupleksni večtočkovni serijski podatkovni vmesnik. Prenos podatkov se izvaja na enem paru prevodnikov z uporabo diferencialnih signalov. Razlika napetosti med vodniki ene polarnosti pomeni logično enoto, razlika druge polarnosti je nič.
Glede na hitrost prenosa in prenosni medij obstaja več tehnoloških možnosti. Razmislimo o več možnostih:
— 100BASE-T je splošen izraz za standarde, ki uporabljajo sukani par kot medij za prenos podatkov. Dolžina segmenta do 150 m Vključuje standarde 100BASE-TX, 100BASE-T4 in 100BASE-T2.
— 100BASE-LX WDM je standard, ki uporablja enomodno vlakno. Največja dolžina segmenta je 15 km v polnem dupleksnem načinu pri 1310 nm in 1550 nm.
- 1000BASE-T, IEEE 802.3ab - standard, ki uporablja sukani par kategorij 5e ali 6. Vsi 4 pari so vključeni v prenos podatkov. Hitrost prenosa podatkov - 250 Mbit / s na en par.

Vmesnik RS-485 je prvi stopil na trg varnostnih sistemov in se tam trdno uveljavil. To se je zgodilo zaradi njegove široke razširjenosti na trgu industrijskih mikrokrmilnikov v času, ko se je Ethernet šele začel pojavljati na področju visokih tehnologij. Trenutno levji delež trga sistemov ACS, pa tudi požarnih in varnostnih alarmnih sistemov, brezpogojno pripada RS-485.
ACS krmilniki, ki prenašajo podatke po protokolu RS-485, so najpogosteje poceni.

Kaj izbrati RS-485 ali Ethernet?

Zdi se, da če vse deluje, zakaj bi izumili nekaj novega? Toda razvoj tehnologij se ne ustavi, naloge zagotavljanja varnosti so vsak dan težje, razvoj programske opreme za sisteme za nadzor in upravljanje dostopa začenja prehitevati strojno komponento.
In takoj se začnejo pojavljati težave. Recimo, da moramo upravljati eno ali več kontrolnih točk v realnem času z uporabo zapletenih nestandardnih pravil.

Na primer, uporaba več načinov identifikacije hkrati (na primer s kartico, prstnim odtisom in obrazom), vadba pravil dveh ali treh kartic, uporaba različnih identifikacijskih naprav za različne skupine ljudi. Običajno krmilnik te težave ne more rešiti sam. Takšne kompleksne rešitve se običajno izvajajo tako, da krmilnik krmilimo neposredno iz računalnika, pri čemer se krmilnik uporablja zgolj kot vmesniški modul, preko katerega so povezani čitalci in naprave za omejevanje dostopa.

Sočasna izmenjava podatkov z že 15 krmilniki prek vodila RS-485 povzroča za uporabnika nesprejemljive zamude pri delovanju sistema – ob predložitvi kartice traja nekaj sekund, da se vrtilnik odpre. Ta proces je zaradi »ideologije« organiziranja avtobusa RS-485 skoraj nemogoče pospešiti s tehničnimi triki. Vse naprave, ki so povezane s tem vodilom, se anketirajo zaporedno, ena za drugo, in glede na nizke hitrosti podatkov vodila RS-485 je enostavno sklepati, da je velik sistem za nadzor in upravljanje dostopa z uporabo kompleksnih identifikacijskih metod na RS-485 avtobus, skoraj nemogoče zgraditi.

Zgoraj naštete slabosti v številnih sistemih ACS se kažejo tudi na ravni preprostih rešitev. Na primer, če poskusite ročno odpreti vrtilnik iz programske opreme, medtem ko dodajate uporabnike v pisarno za prepustnice, bo ukaz za odpiranje vrtišča prispel z veliko zamudo.

To težavo lahko rešite tako, da zamenjate protokol za prenos podatkov. Novi protokol bi moral zagotavljati vzporedni prenos podatkov, tako da se ukazi in podatki ne prenašajo na vse naprave po vrsti, temveč na zahtevano napravo hkrati. Prav tako je treba povečati hitrost prenosa podatkov. Nazadnje bi moral biti novi protokol čim bolj razširjen, da se zagotovi združljivost z obstoječimi omrežnimi napravami in prihodnjim razvojem. Z uporabo skupnega protokola ste lahko prepričani, da se bo sistem nadzora in upravljanja dostopa, ki je v izgradnji, v prihodnosti lahko razvijal. V idealnem primeru, če lahko protokol organizira eno vodilo za prenos podatkov za vse elemente integriranega varnostnega sistema objekta.

Če povzamemo vse zgornje teze, zlahka ugotovimo, da je edina tehnologija prenosa podatkov v tem trenutku, ki izpolnjuje vse zgoraj navedene zahteve, omrežje Ethernet.
Ethernet je najbolj razširjeno podatkovno omrežje na svetu. Oprema in komunikacijski protokoli, ki uporabljajo to omrežje, se nenehno razvijajo. Zaradi velike razširjenosti mikrokrmilnikov, ki podpirajo ethernetno omrežje, so postali precej cenejši in zato je lahko cena krmilnikov ACS nizka. Tudi omrežja Ethernet so že na voljo v vsaki pisarni oziroma podjetju, pri uporabi tega omrežja pa ne bodo potrebni dodatni stroški za polaganje žic.

Prednosti IP rešitev

Naj povzamemo glavne prednosti uporabe omrežja Ethernet za organizacijo sistemov za nadzor dostopa:
verjetna prisotnost omrežja Ethernet v podjetju in posledično odsotnost stroškov za polaganje omrežja;
vzporedno delovanje vseh krmilnikov omogoča organizacijo neposrednega nadzora naprav iz računalnika in posledično izjemno prilagodljivost pri gradnji pravil za prepoznavanje in delovanje sistema kot celote;
visoka hitrost prenosa podatkov in vzporedno delovanje vseh krmilnikov omogočata izgradnjo ogromnih sistemov ACS, praktično brez omejitve števila krmilnikov;
načelo gradnje omrežja Ethernet vključuje najenostavnejše možno skaliranje sistema - samo priključite še en krmilnik;
vzporedno delovanje vseh krmilnikov poveča zanesljivost sistema kot celote, če ena naprava odpove, vse ostale še naprej normalno delujejo;
uporaba standardnega podatkovnega vodila omogoča uporabo velikega števila različnih načinov organizacije omrežja, vključno z radijskim kanalom;
enostavnost integracije krmilnikov, ki uporabljajo vodilo Ethernet, v obstoječe sisteme za nadzor in upravljanje dostopa ali avtomatizirane sisteme upravljanja podjetja;
uporaba standardnega omrežja za prenos podatkov omogoča izgradnjo enotnega omrežja za prenos informacij iz vseh naprav, ki organizirajo varnostni sistem - videonadzornih sistemov, požarnih alarmov, nadzora dostopa, opozoril.

IP vrtilke

IP vrtilne ploščice so zapletena naprava, pripravljena za namestitev, ki vam omogoča, da organizirate avtomatsko kontrolno točko in prepoznate mimoidoče osebe z uporabo brezkontaktnih kartic. Ne morete samo preprečiti vdora zunanjih oseb, temveč tudi nastaviti različne načine dostopa za zaposlene, prejemati poročila o dostopu, organizirati delo več uporabnikov sistema in še veliko več.
Izvedba IP vrtilne plošče je karseda enostavna – delo na povezavi krmilnika in čitalcev je že opravljeno v proizvodnji, kar poleg prihranka časa rešuje tudi vprašanje združljivosti celotnega kompleksa opreme.
Glavne funkcije programske opreme v kompleksu vrtljivih vrat IP:
Vzpostavitev izkaznic zaposlenih.
Samodejni uvoz podatkov o zaposlenih iz Excelove preglednice.
Nadzor dostopa v načinu prijatelj/sovražnik.
Nadzor ponavljajočih se prehodov ("antipassback").
Identifikacija s fotografijo (pojavna fotografija ljudi, ki gredo skozi vrtilnik).
Organizacija poljubnega števila oddaljenih delovnih postaj (mesta za prejemanje poročil, ogled dogodkov v realnem času). Vključno z oddaljenimi lokacijami se lahko povežete s strežnikom prek interneta.
Upravljanje pravic sistemskih operaterjev (uporabnikov oddaljenih delovnih postaj).
Večjezična (trenutno programska oprema deluje v ruščini in angleščini, drugi jeziki bodo dodani v sodelovanju s partnerji v posameznih državah).
Prejemanje poročil in njihovo nalaganje v Excel:
– O zaposlenih
-Glede na prepustnice, narejene »s kartico«, »z gumbom« (pooblaščene z daljinskega upravljalnika), po dejstvih zavrnitve dostopa.
– Po lokaciji zaposlenih v trenutnem trenutku in na kateri koli zgodovinski datum.
– Glede na dejanja sistemskih operaterjev.

Zaključek

Trenutno nihče ne dvomi o prednostih sistemov za nadzor in upravljanje dostopa do omrežja - možnost centraliziranega vzdrževanja baze podatkov o vozovnicah, obračun delovnih ur, daljinsko upravljanje naprav za omejitev dostopa so že dolgo postali de facto standard za zasnovane sisteme. V posebno kategorijo je treba uvrstiti tudi željo naročnika po razpršenem integriranem varnostnem sistemu, ki poleg sistema nadzora dostopa vključuje tudi videonadzorne sisteme, požarne in varnostne alarme, opozorila in obodno zaščito.