Последовательность соединения: Последовательное и параллельное соединение проводников — формулы и примеры расчетов

alexxlabРазное

Содержание

Последовательное и параллельное соединение проводников — формулы и примеры расчетов

Последовательное соединение

При данном типе подключения проводники монтируются один за другим. В результате конец первого является началом второго и т. д. Особенность такого соединения заключается в отсутствии разветвлений. Со свойствами созданной этим способом электроцепи можно познакомиться на примере схемы с двумя потребителями, выключателем и источником питания. Последовательное подсоединение проводников обладает несколькими особенностями:

  • сила тока при последовательном соединении одинакова в любом потребителе;
  • общее напряжение соответствует сумме напряжений на всех нагрузках;
  • сопротивление электроцепи составляют показатели сопротивления каждого потребителя.

Этот тип подключения предполагает возможность использования любого числа нагрузок. На этапе конструирования цепи следует помнить, что показатель общего сопротивления обязательно будет превышать уровень сопротивления отдельного участка.

Этот факт объясняется увеличением длины проводов. В результате можно получить формулу для определения сопротивления всей цепи: R = R * n. В ней n равно числу проводников.

Что касается напряжения (U), то этот показатель на любом участке электроцепи будет меньше суммарного показателя в n раз. Например, если в бытовую электросеть с U = 220 В подключить 5 лампочек равной мощности, то напряжение на каждом элементе составит 44 вольта.

Также в процессе конструирования электроцепей важно помнить еще об одной важнейшей особенности последовательного подсоединения. Если в процессе работы выходит из строя даже один проводник, то ток не сможет проходить по всей схеме. Отличным примером, иллюстрирующим это свойство, будет ёлочная гирлянда. Достаточно сгореть одной лампе, и вся конструкция перестанет функционировать. Чтобы обнаружить вышедший из строя элемент, придется проверить всю гирлянду.

Параллельное подключение

Этот тип подсоединения предполагает установку проводников в общих начальных и конечных точках. В результате нагрузки монтируются параллельно, а их количество может быть любым. Для исследования главных свойств такой электроцепи необходимо собрать простую схему, состоящую из источника питания, выключателя и двух ламп. Ко всем нагрузкам также необходимо подключить по амперметру. Еще один прибор этого типа предназначен для измерения показателя общего сопротивления.

Если замкнуть ключ, то измерительные приборы, подсоединенные к нагрузке, покажут значение токовой нагрузки I1 и I2. На общем амперметре в такой ситуации можно будет увидеть суммарное значение токов на каждом из двух участков схемы. Это существенно отличает параллельное соединение от последовательного. В случае если одна нагрузка выходит из строя, то остальные продолжат свою работу. Именно поэтому в бытовых электросетях используется параллельное подсоединение.

Благодаря применению аналогичной схемы, появится возможность определить напряжение при параллельном соединении. Для этого нужно добавить в нее еще один прибор — вольтметр. Полученный с его помощью результат измерения будет общим для любого участка схемы. После этого можно провести расчет параллельного соединения резисторов. Чтобы решить такую задачу, нужно применить закон Ома. Он гласит, что сила тока равна отношению напряжения к сопротивлению.

Это позволяет вывести следующую формулу — U/R = U1/R1 + U2/R2. В ней R и U — показатели суммарного сопротивления и напряжения электроцепи соответственно. U1, U2, R1 и R2 — значения напряжения и сопротивления на первом и втором потребителе. Так как электроток одинаков для всей схемы, то формула для определения сопротивление при параллельном соединении примет вид — 1/R = 1/R1 + 1/R2.

Это говорит о том, что при этом виде подсоединения потребителей сопротивление имеет невысокое значение. Следовательно, токовая нагрузка тока существенно увеличится.

Данный факт необходимо учитывать при подключении к домашней электрической сети большого числа электроприборов. В такой ситуации возможен перегрев проводов.

Основные законы

Проектирование электрических цепей предполагает наличие хороших знаний основных закономерностей последовательного и параллельного подключения нагрузки. Это касается не только закона Ома, но и постулатов Кирхгофа. Эти физики внесли большой вклад в развитие электротехники.

Для более простого восприятия основных законов все формулы стоит рассматривать в следующей последовательности:

  • при последовательном соединении через каждый участок цепи протекает ток одинаковой силы;
  • общее сопротивление схемы при последовательном подключении равно сумме сопротивления всех проводников;
  • напряжение в электросети при параллельном подключении одинаково для каждого участка;

В соответствии с первым законом Кирхгофа, алгебраическая сумма токов в узле всегда равна нулю. Благодаря этому, можно получить формулу для нахождения эквивалентного сопротивления цепи, если известно сопротивление каждой нагрузки. Она имеет следующий вид: Ro =R1*R2 / R1+R2.

Для последовательного соединения нагрузок применим второй закон Кирхгофа. Согласно ему, сумма ЭДС в замкнутом электрическом контуре равна сумме падений напряжений на каждой нагрузке. В результате общее сопротивление можно определить с помощью следующей формулы: Ro = R1 + R2.

Также можно рассчитать и индуктивность при различных видах соединения катушек. В случае с последовательным все довольно просто, достаточно использовать следующую формулу: Lo = L1 + L2. По сути, вместо двух элементов можно установить один с соответствующим показателем индуктивности.

При параллельном подсоединении катушек ситуация усложняется, так как возможны три варианта:

  • магнитные поля катушек не пересекаются: Lo = L1 * L2 / L1 + L2;
  • катушки подсоединены в одном направлении и их поля пересекаются: Lo = L1 * L2-М2 / L1 + L2 — 2 М;
  • пересечение полей наблюдается при встречном подсоединении: Lo = L1 * L2-М
    2     / L1 + L2 + 2 М.

Сегодня часто для расчета этих и других показателей, например, емкости конденсатора, можно использовать онлайн-калькулятор.

Особенности применения

Каждый из методов подключения нагрузки нашел свое применение в быту и промышленности. Параллельный способ целесообразно использовать в ситуации, когда электроприбор требуется целенаправленно отключать. Примером здесь может стать электрический звонок, соединенный последовательно с источником питания и кнопкой. В соответствии с этим же принципом работает и ручной фонарик, состоящий из светодиода, ключа и батарейки.

Однако последовательное включение приборов не всегда позволяет решить поставленные задачи. В каждой квартире присутствует большое количество осветительных приборов. Если все их соединить последовательно, то они будут включаться и отключаться одновременно, что требуется крайне редко. Именно

люстры принято подключать параллельно. В результате у потребителя появится возможность активировать нужное в данный момент количество ламп. Благодаря этому, достигается требуемая освещенность помещения и экономится электрическая энергия.

В быту чаще всего используется смешенное подключение нагрузок. Этот вид подсоединения проводников является сочетанием параллельного и последовательного соединения. При этом на стадии проектирования электросети крайне важно учитывать все преимущества и недостатки каждого типа подсоединения. Для определения необходимых показателей общую цепь следует разделить на простые участки, а полученные результаты затем суммируются.


Последовательность подключения и отключения клемм на аккумуляторе: как снять или одеть

Автор Aluarius На чтение 8 мин. Просмотров 2.5k. Опубликовано

21.05.2020

Автолюбители знают, что без аккумуляторной батареи машина не сдвинется с места. Он обеспечивает запуск двигателя и работу генератора, отвечающего за питание машины. Каждый водитель хотя бы один раз снимал прибор и устанавливал, но не каждый знает, какая клемма снимается первой с аккумулятора.

Без аккумулятора машина не сдвинется с места

 

Подготовка к процессу отсоединения аккумулятора

Хотя процедура снятия и установки вполне знакомый процесс для всех автолюбителей, следует обратить внимание на правила безопасности, как правильно снимать клеммы с аккумулятора, в какой последовательности, как отключить аккумулятор, чтобы не навредить автомобилю.

Необходимый инвентарь

Если знать, какой провод снимать с аккумулятора первым, отсоединение не является сложным процессом, при соблюдении определенных правил:

  • снять крышку с аккумулятора;
  • не металлической щеткой смахнуть накопившуюся пыль;
  • определить какой ключ нужен для снятия клеммы;
  • подготовить отвертку, набор ключей, обычно они размером 8, 10 или 13 мм.

Техника безопасности

Отключать аккумуляторную батарею лучше в перчатках. Опытный водитель всегда должен знать при снятии аккумулятора, какую клемму снимать первой, как снимать клеммы с аккумулятора, чтобы соблюдать технику безопасности. Через вентиляционные отверстия выходит водород, который взрывоопасен. Незначительная искра от замыкания может привести к взрыву. Работу по снятию лучше проводить на воздухе или в проветриваемом помещении.

Прежде чем отключить прибор, нужно провести ряд обязательных процедур:

  • отключить зажигание;
  • гарантировано выключить всю электронику;
  • закрыть окна и двери, если прибор расположен в багажнике, закрыть капот;
  • отключить выключатель массы, если такой есть;
  • определиться, какую клему надо снимать с аккумулятора первой;
  • при окислении контактов нельзя бить по ним плоскогубцами или молотком, иначе произойдет разрушение пластин;
  • снять клемму с аккумулятора с отрицательной полярностью, при этом необходимо расположить отрицательный провод с разъемом таким образом, чтобы он не болтался, не мешал дальнейшим действиям и не мог возвратиться на прежнее место;
  • снять положительный разъем;
  • после снятия аккумулятора, нельзя бросать, ударять батарею, во избежания утечки жидкости внутри;
  • снятый прибор нельзя хранить при низких температурах, чтобы пластины не осыпались.

Порядок снятия клемм с аккумулятора у иномарок такой же, как у отечественных машин.

ВАЖНО! При обнаружении на снятом АКБ повреждений, дальнейшая эксплуатация запрещена.

Очередность действий при снятии клемм у аккумулятора

Первой снимается минусовая, второй – плюсовая. При подключении порядок меняется: сначала одевается плюсовая, затем минусовая. Мнение о том, что нет разницы, сначала плюс или минус, чтобы аккумулятор отсоединить, обманчиво. Отрицательный выход подключен к корпусу автомобиля. Если первым отключить красный разъем, положительный выход, при соприкосновении автовладельца инструментом к корпусу авто, может возникнуть замыкание.

Перепад напряжения выведет из строя все электрооборудование. При сбое в работе систем нужно знать, какую клемму надо снимать с аккумулятора для сброса ошибок. Обычно снимают минусовой разъем, через 10 минут подсоединяют обратно.

Как определить минусовую клемму

Если на батарее нет обозначений, нужно знать, что красный цвет предполагает плюсовой зажим, а синий – минусовой. Плюсовая имеет большую толщину, чем минусовая. Если по ошибке одеть отрицательный разъем на положительную клемму, он одевается с трудом.

Плюсовая толще, чем минусовая

 

Возможные проблемы при снятии батареи

При оснащении автомобиля аудиосистемой или сигнализацией при демонтаже акб могут возникнуть проблемы с этими устройствами.

  1. Информация о коммутаторах может быть стерта с памяти электронного блока. Силовой агрегат будет заблокирован.
  2. Все параметры системы собьются.
  3. Если в машине есть автозапуск, то он может не функционировать.
  4. Настройки аудио системы при снятии батареи будут сброшены. Всегда перед демонтажем АКБ нужно удостовериться, есть ли код разблокировки системы.

Что делать, чтобы клеммы не прикипали

Для того, чтобы из-за окисления разъемы не прикипали, и автомобиль внезапно не вышел из строя, необходимо проводить обязательные работы:

  • раз в месяц осматривать контакты;
  • протирать насухо поверхность аккумулятора;
  • летом каждый месяц контролировать уровень электролита в обслуживаемых АКБ;
  • если белый налет на контактах обнаружен, произвести проверку герметичности батареи;
  • перед началом холодов, нужно проверить насколько нагреваются контакты при запуске двигателя, при небольшом нагревании, нужно проверить контакты и провести дополнительную обработку.
Окисление клемм

Самый действенный способ снятия налета на клеммах – это механическая очистка.

ВАЖНО! Какими бы средствами ни защищали клеммы, раз в полгода их необходимо очищать механическим способом. Особенно перед сменой сезона.

Для этого нужно скинуть клеммы, смочить спиртосодержащей жидкостью или растворителем, разбавленным с водой, и насухо протереть. Содовый раствор (столовая ложка соды на стакан воды) поможет удалить остатки кислоты.

Для удаления остатков кислоты используется содовый раствор

 

ВАЖНО! Нельзя для очистки клемм использовать средства WD, в состав которых входят кроме масла, токопроводящие вещества, вредные для электрических контактов.

Нельзя использовать ацетон, из-за свойств разъедать металл. Для очистки подойдет наждачка или металлическая щетка. Результатом работы должна быть блестящая поверхность, даже если не идеально ровная.

Чтобы сохранить контакты блестящим, нужно их защитить от попадания агрессивных веществ. Применение литола, солидола и других смазочных материалов помогут уберечь зажимы. Перед использованием смазки, нужно удалить остатки прежнего материала.

Прекрасно зарекомендовала себя силиконовая смазка, задерживающая и отталкивающая агрессивные среды. Минусом смазки является текучесть, быстро вытекает, необходимо регулярно проводить ее впрыскивание. Отлично зарекомендовали себя спреи не только качеством, но и удобством в использовании.

Отлично зарекомендовали себя спреи

Мнение о том, что для обработки контактов подходит графитовая смазка, обманчиво. В состав смазки входят токопроводящие вещества.

ВАЖНО! Для обработки клемм нельзя применять графитовую смазку.

К чему приведет ошибка в последовательности

Новички не всегда знают, какую клемму снимать с аккумулятора первой. Если не знать, в какой последовательности снимать клеммы с аккумулятора, возможен выход из строя самого прибора и поломки всего электрооборудования.

Поврежденный аккумулятор можно заменить на новый, а вот замена бортового компьютера обойдется очень дорого. Если сначала ставить отрицательную клемму, закрепить ее, при установке положительной закоротить ключом, произойдет замыкание. Протекание тока приведет:

  • к разрушению батареи;
  • разрушению пластин;
  • ожогам кожных покровов и органов зрения;
  • выходу из строя электрооборудования.

Длительная стоянка: что снимать и можно ли отключить одну клемму

Батарея жестко подключена к сети авто. При выключенном зажигании, все равно все потребители не отключаются. Магнитола, сигнализация, бортовой компьютер забирают энергию АКБ. За несколько дней, аккумулятор не сможет разрядиться. А за месяц и более зарядка падает, до такой степени, что минимум нужна подзарядка.

Чтобы батарея не разряжалась, нужно отключить аккумулятор. Возникает вопрос, какую клемму снимать с аккумулятора при длительной стоянке.

ВАЖНО! Всегда снимают минусовую клемму аккумулятора. Делается это потому что, минус идет на кузов автомобиля, а это очень большая инерционная масса. Минусовые пластины после длительного простоя растворяются в серной кислоте сами по себе. На плюсовой контакт нет такой инерционной нагрузки.

Более правильно будет снять обе клеммы на аккумуляторе, тогда он будет изолирован от воздействий электрооборудования автомобиля.

Можно и плюсовую снять, но тогда отключится сеть автомобиля. Масса кузова будет влиять на минусовую клемму, что приведет к ускорению саморазряда.

Очередность действий при подключении аккумулятора

При установке АКБ нужно обратить внимание на плюсовой и минусовой контакты, чтобы не установить батарею наоборот плюс к минусу. Те автолюбители, которые не видят разницы, какую клемму одевать первой на аккумулятор, могут причинить вред своему авто.

Какую клемму надо одевать первой на аккумулятор

Первой одевается плюсовая клемма

 

Устанавливают АКБ в следующем порядке:

  • установить и закрепить батарею на ее положенном месте в автомобиле;
  • надеть плюсовую клемму на соответствующий контакт, порядок подключения клемм аккумулятора происходит в обратной последовательности;
  • затянуть крепежную гайку с помощью ключа № 10 или гайкой-барашком;
  • затем надеть минусовую клемму и затянуть гайку.

Инструкция по дальнейшим действиям

После установки аккумулятора нужно проверить работу бортовой электроники. Когда аккумулятор снимается все параметры автоматически сбрасываются. Возникает проблема, что при правильном снятии и обратной установке батареи, не обеспечивается функционирование автомобиля.

Чтобы настроить данные системы, многолетний опыт автомобилистов предлагает следующие действия:

  • при запуске двигателя, довести его работу до обычной температуры;
  • заглушить двигатель;
  • отсоединить минусовой контакт, через 5 минут вернуть его на место;
  • проделать такой же вариант с плюсовой клеммой;
  • завести двигатель на 15 минут, именно за это время компьютер восстановит все данные;
  • после его выключения вся информация сохранится;
  • для проверки, еще раз в тестированном режиме запустить двигатель;
  • отключить зажигание, через несколько минут система запишет все параметры.

Чтобы автомобиль был всегда на ходу, нужно знать причины разрядки аккумулятора, как снять клеммы с аккумулятора, какую клемму нужно снимать первой с аккумулятора, в какой последовательности подключать клеммы аккумулятора. Проведение диагностики батареи поможет избежать поломок авто. При правильном обслуживании акб прослужит не один год.

Параллельное и последовательное соединение источников питания Nextys

03.05.2017

1.Параллельное соединение источников питания.

Современные способы применения импульсных источников питания (ИП) могут потребовать использования нескольких ИП в параллельной конфигурации.

Параллельное соединение ИП может быть применено в следующих случаях:

  1. Для увеличения требуемой мощности нагрузки, путём использования одинаковых ИП

  2. Для создания системы резервирования

Параллельное соединение ИП для увеличения требуемой мощности может быть использовано там, где:

     a) Есть вероятность превышения номинальной нагрузки установленного ИП
     б) Требуется увеличить мощность нагрузки там, где нет возможности повысить мощность ИП

PR используется там, где ответственная нагрузка не допускает потери питания.

1.1 Параллельное соединение ИП для увеличения мощности (РР)

Теоретически, в режиме увеличения мощности могут использоваться любые типы ИП, но на практике такой результат не всегда бывает удовлетворительным. Многие поставщики говорят о том, что их ИП допускают параллельное соединение, независимо от вариантов применения. Это не всегда справедливо. Идеально, для параллельного соединения различных ИП, они должны иметь идентичные выходные импедансы и максимально одинаковые выходные напряжения. Это не гарантируется с течением времени из-за нормального разброса выходных параметров и естественного старения. Кроме того, во время переходных режимов (например, запуск, перегрузка, короткое замыкание и т. п.), поведение системы может стать нестабильной.

Несбалансированные токи могут привести к преждевременному старению наиболее напряженных элементов, что отрицательно отразится на надежности всей системы.

Для того чтобы свести к минимуму паразитные токи между ИП, которые соединены параллельно, предлагаются следующие технические решения:

  1. Специализированная шина распределения нагрузки (LSB). Это решение использует коммуникационную шину, соединяющую параллельно-включённые ИП. В основном, это решение используется для мощных и «продвинутых» ИП, таких как, например, NPS2400.

  2. Специфические алгоритмы регулирования (SRA). Это решение, относительно дешевое, не нуждается в какой-либо коммуникационной шине и позволяет достичь хорошего естественного баланса тока между различными ИП. Это решение присутствует в большинстве ИП Nextys, например в NPSM121 /241/481 и NPST501 /721/961.

  3. Использование внешнего активного модуля резервирования (ARM) например, как OR20 или OR50 от NEXTYS. В этом случае ARM играет роль балансировочного устройства выходного импеданса для двух питающих ИП. В этой конфигурации может использоваться любой ИП, но рекомендуется провести тест.


Рис. 1. Рекомендуемая схема для параллельного соединения ИП

  1. Необходимо учесть, что реальная мощность системы не будет простой суммой мощностей ИП. Максимальная мощность не будет превышать 80% от суммы мощностей ИП. Неидеальное решение!
  2. Используйте, по-возможности, одинаковые ИП и лучше всего из одной партии
  3. Избегайте использования ИП с ограничениями по току, предпочтительнее использовать ИП в режиме с постоянным током (Constant Current).
  4. Используйте не более 4-х ИП
  5. Разместите блоки таким образом, чтобы обеспечить максимально возможную одинаковую рабочую температуру для каждого ИП
  6. Перед параллельным соединением установите выходные напряжения максимально одинаковые для всех ИП при нагрузке примерно 10% от номинальной
  7. Используйте одинаковые длины и сечения проводов от каждого блока к нагрузке. Выводы должны сходиться на нагрузке, а не на ИП. Это улучшает симметрию. НЕ ВКЛЮЧИТЕ ВЫХОДЫ ИП ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО!
  8. Проконтролируйте распределение тока через 30 мин после включения и снова отрегулируйте выходные напряжения, чтобы уравновесить токи
1.2 Параллельное соединение ИП для резервирования (РR)

Резервирование необходимо для повышения надёжности системы питания. Идея концепции резервирования заключается в том, чтобы обеспечить необходимое питание системы в случае аварии, то есть номинальный ток всей системы должен оставаться доступным в любой ситуации. Это означает, что суммарный ток должен быть обеспечен несколькими ИП.

В дополнение к необходимым ИП, по крайней мере, еще один прибор должен будет использоваться, как резервное устройство, которое должно быть доступно в случае отказа одного из ИП (избыточность n + 1, где n – количество необходимых ИП). Чем больше количество используемых дополнительных ИП, тем выше отказоустойчивость системы (n + m избыточность, m = количество дополнительных ИП).

Для реализации надежной системы резервирования, выходы всех источников питания должны быть подключенных параллельно и развязаны с помощью диодов или МОП-транзисторов (ORing резервирование). Это необходимо, чтобы отказ одного из устройств не привёл к возникновению неисправности или короткого замыкания для других устройств. ORing схемы могут быть размещены в самих ИП или обеспечены внешними модулями резервирования, например такими, как OR20 или OR50 от NEXTYS.

В качестве совершенно уникальной функции, большинство моделей ИП от NEXTYS, имеющих опцию «P», предоставляют версию, включающую внутреннюю схему резервирования ORing, которая позволяет строить PR-систему без использования внешних модулей, резко снижая стоимость и размер систем PR.



Рис.2 PR схема резервирования с ORing диодами (могут быть интегрированы в ИП) Рис. 3 PR схема резервирования с внешним ORing модулем

Основные правила реализации PR схем резервирования, изображённых на рис. 2, 3:

 
  1. Определите параметр «m», чтобы достичь требуемой избыточности.
  2. Обратите внимание на номинал тока и напряжения, предполагая, что один ИП может принять на себя всю нагрузку.
  3. Используйте всегда одинаковые ИП, лучше всего ИП из одной партии.
  4. При правильной подстройке выходного напряжения попытайтесь сбалансировать токи на всех устройствах, чтобы поддерживать все ИП в рабочем состоянии («горячий» резерв). Использование всех ИП в рабочем состоянии увеличивает срок службы системы.
  5. Разместите блоки таким образом, чтобы обеспечить максимально возможную рабочую температуру для каждого ИП.
  6. Используйте одинаковую длину и толщину проводов от каждого ИП к нагрузке. Это улучшает симметрию системы.

2. Последовательное соединение ИП.

Для различных приложений может потребоваться использование нескольких ИП с последовательным соединением (SC) их выходов. ИП в последовательной конфигурации могут использоваться в основном для достижения необходимого уровня напряжения или мощности, недоступных для стандартных блоков.

Теоретически любые 2 или более ИП могут быть соединены последовательно, независимо от их выходных напряжений. Однако внимание этому должно быть уделено в любом случае.

Примечания:

  1. Максимальный доступный ток в системе — это номинальный ток одного ИП.
  2. Общая суммарная мощность системы представляет собой произведение между суммой напряжений и самым высоким номинальным током ИП. Для систем SC нет снижения номинальных характеристик.
  3. Блоки с различными входными / выходными напряжениями / мощностью могут быть соединены последовательно.
  4. Текущее ограничение системы по току будет соответствовать тому ИП, у которого самое низкое значение номинального выходного тока.
Рис.4 Рекомендуемое последовательное соединение ИП.

Основные правила реализации SC схем резервирования, изображённых на рис. 4:

  1. Постарайтесь использовать одинаковые ИП, возможно, поставляемые из одной серии.
  2. Обратите внимание на потребляемый ток нагрузки, чтобы не перегружать какой-нибудь ИП.
  3. ИП могут иметь разное время запуска. Чтобы избежать обратного напряжения на их выходах из-за более раннего начала работы некоторых блоков в системе, используйте антипараллельные диоды (рассчитанные на максимальное напряжение системы и с пиковым импульсным током, по крайней мере равным номинальному току), которые должны быть подключены к каждому выходу.
  4. Обратите внимание на правила безопасности в отношении напряжения системы, если оно превышает опасные уровни (> 60 Vdc)

  5. Применяйте нужное сечение провода, который используется в подключении ИП к нагрузке.

  6. Избегайте слишком большого количества ИП (> 4) в SC соединении.

3. Заключение

Несмотря на широкое использование параллельного соединения ИП, рекомендуется избегать конфигурации PP. Вместо этого предпочтительно использовать соединение SC, что дает лучшую стабильность в использовании ИП.

Конфигурация PR полезна во многих критически важных приложениях, и мы настоятельно рекомендуем разработчикам именно это соединение. Рассмотрите этот вариант, используя адекватное соединение оценки потребляемой мощности и избыточности (посредством внутреннего ORing или внешнего резервирования).

3.3.3.Сочетание параллельного и последовательного соединений элементов в объекте

Во многих практически важных случаях структурную схему надежности объекта можно представить в виде последовательно-параллельного и параллельно-последовательного соединений элементов. Расчет надежности таких схем, называемых резервированными, производится путем последовательного применения расчетных соотношений (3.6) и (3.18) для схем последовательно и параллельно соединенных элементов.

Рассмотрим в качестве примера схему с последовательно — параллельным соединением элементов, изображенную на рис. 3.9. Ее называют схемой с поэлементным, или раздельным, резервированием. Для вычисления надежности устройства, представленного такой схемой, сначала определяют по формуле (3.18) вероятность безотказной работы участков схемы с параллельно соединенными элементами:

,

где Pj(t) – вероятность безотказной работыj-го участка схемы с параллельно соединенными элементами,j= 0:m;Pij(t) – вероятность безотказной работыi –

го элемента j-го участка схемы,i=1:n. Затем, рассматривая вероятность безотказной работыPj(t) этих последовательно соединенных участков, определяют по формуле (3.6) вероятность безотказной работы схемы в целом:

, (3.49)

где PP(t) – вероятность безотказной работы объекта с раздельным резервированием.

Если вероятность безотказной работы всех элементов равны, то

. (3.50)

Вычисление вероятности безотказной работы объекта с параллельно — последовательным соединением элементов или, иначе, объекта с общим резервированием с постоянно включенным резервом, схема которого представлена на рис. 3.10, производится в такой последовательности.

Для каждой параллельной цепочки, состоящей из nпоследовательно соединенных элементов, определяют вероятность безотказной работы по формуле (3.6):

,

где Pi(t) – вероятность безотказной работыi-го участка (параллельной цепочки) схемы с последовательно соединенными элементами,i=1:n;Pji(t) – вероятность безотказной работыj-го элементаi-го участка (параллельной цепочки) схемы,j= 0:m.

Затем по формуле (3.18) определяют вероятность безотказной работы объекта из nпараллельных цепочек:

, (3.51)

где Робщ(t) – вероятность безотказной работы объекта с общим резервированием.

Проанализируем соответствующие формулам (3.50) и (3.51) графики, представленные на рис. 3.11 и 3.12. Эти графики показывают влияние структуры объекта и надежности элементов на надежность объекта. Сравнение этих графиков показывает, что во всех случаях раздельное резервирование обеспечивает более высокую надежность. Однако это различие несущественно, если элементы имеют высокую надежность.

Если вероятности отказов всех резервных элементов одинаковы, то вероятность отказа схемы

Q(t) =Qосн(t) . (3. 52)

На практике вероятности отказов основных и резервных элементов обычно оказываются одинаковыми, поскольку в качестве резервных выбираются такие же, как и основные. При этом вероятность отказа схемы Q(t) =Qim+1 и, следовательно, вероятность безотказной работы

(3.53)

где n – число элементов в основной и резервной цепи,m – число резервных цепей.

Тогда вероятность отказа схемы при общем резервировании

(3.54)

При равенстве вероятностей безотказной работы всех элементов схемы

(3.55)

(3.56)

Среднее время безотказной работы схемы при общем резервировании:

(3.57)

где λс– интенсивность отказов схемы,– интенсивность отказов любой из (m+1) цепей, λi– интенсивность отказовi-го элемента. Для системы из двух параллельных цепей (m= 1) формула (3.57)принимает вид:

Т0с = 3/2Λ. (3.58)

Среднее время восстановления схемы в общем случае определяется по формуле

(3.59)

где Твi– среднее время восстановленияi-й цепи.

Для частного случая m= 1 формула (3.59) принимает вид:

Твс =Тв1 Тв2 (Тв1 +Тв2)–1. (3.60)

Пример 3.7. Рассчитать вероятность безотказной работы в течение 3 месяцев, интенсивность отказов, среднюю наработку на отказ одноцепной ВЛ длинойl = 35 км вместе с понижающим трансформатором 110/10 кВ и коммутационной аппаратурой (рис. 3.13).

Решение.Схема замещения по надежности рассматриваемой СЭС представляет собой последовательную структуру (рис. 3.14).

Интенсивности отказов элементов взяты из табл. 2.2:

λ1= λ3= λ5= λQS= 0,005 год–1; λ2= λQ= 0,02 год–1;

λ4=λлl= 0,08·35 = 2,8 год–1; λ6= λQR= 0,05 год–1;

λ7= λQK= 0,05 год–1; λ8= λT= 0,03 год–1.

Согласно формуле (3.10) определяем интенсивность отказов схемы питания

λс = 3·0,005 + 0,02 + 2,8 +2·0,05 + 0,03 = 2,97 год–1.

Это расчет показывает, что доминирующее влияние на выход схемы из строя оказывает повреждаемость воздушной линии.

Средняя наработка на отказ схемы питания Тос= 1/2,97 = 0,34 года.

Вероятность безотказной работы схемы в течение t= 0,25 года

Рс(0,25) = ехр(_2,97·0,25) = ехр(–0,7425) = 0,476.

CLI Книга 2: Руководство по настройке интерфейса командной строки межсетевого экрана Cisco ASA, 9.3 — Ограничения и таймауты подключения [Межсетевые экраны Cisco ASA серии 5500-X]

Настройка параметров подключения

Пределы соединений, тайм-ауты, нормализация TCP, рандомизация последовательности TCP и уменьшение времени жизни (TTL) имеют значения по умолчанию, которые подходят для большинства сетей. Эти параметры подключения необходимо настраивать только в том случае, если у вас есть необычные требования, ваша сеть имеет определенные типы конфигурации или если вы испытываете необычную потерю подключения из-за преждевременных тайм-аутов простоя.

Перехват TCP, обход состояния TCP и обнаружение разорванного соединения (DCD) не включены. Вы должны настроить эти службы только для определенных классов трафика, а не как общую службу.

Следующая общая процедура охватывает весь спектр возможных конфигураций настроек подключения. Выберите и выберите, что реализовать, исходя из ваших потребностей.

Процедура

Шаг 1 Настройте глобальное время ожидания. Эти настройки изменяют тайм-ауты простоя по умолчанию для различных протоколов для всего трафика, проходящего через устройство.Если у вас возникают проблемы с сбросом соединений из-за преждевременных тайм-аутов, сначала попробуйте изменить глобальные тайм-ауты.

Шаг 2 Защита серверов от DoS-атаки SYN Flood (перехват TCP). Используйте эту процедуру для настройки TCP Intercept.

Шаг 3 Настройте обработку ненормальных TCP-пакетов (карты TCP, нормализатор TCP), если вы хотите изменить поведение нормализации TCP по умолчанию для определенных классов трафика.

Шаг 4 Обход проверок состояния TCP для асинхронной маршрутизации (обход состояния TCP), если у вас есть среда маршрутизации этого типа.

Шаг 5 Отключите рандомизацию последовательности TCP, если рандомизация по умолчанию — это скремблирование данных для определенных соединений.

Шаг 6 Настройте параметры подключения для определенных классов трафика (все службы). Это комплексная процедура настройки подключения. Эти параметры могут переопределять глобальные значения по умолчанию для определенных классов трафика с помощью правил политики обслуживания. Эти правила также используются для настройки нормализатора TCP, изменения рандомизации последовательности TCP, уменьшения времени жизни для пакетов и реализации TCP Intercept, Dead Connection Detection или TCP State Bypass.

Настроить глобальное время ожидания

Вы можете установить глобальную длительность тайм-аута простоя для слотов подключения и трансляции различных протоколов. Если слот не использовался в течение указанного времени простоя, ресурс возвращается в свободный пул. Слоты TCP-соединения освобождаются примерно через 60 секунд после нормальной последовательности закрытия соединения.

Изменение глобального тайм-аута устанавливает новый тайм-аут по умолчанию, который в некоторых случаях может быть отменен для определенных потоков трафика с помощью политик обслуживания.

Процедура

Шаг 1 Используйте команду timeout , чтобы установить глобальное время ожидания.

hostname (config) # timeout feature time

Все значения тайм-аута имеют формат чч : мм : сс с максимальной продолжительностью 1193: 0: 0. Используйте команду no timeout , чтобы сбросить все тайм-ауты до значений по умолчанию. Если вы хотите просто сбросить один таймер на значение по умолчанию, введите команду timeout для этого параметра со значением по умолчанию.

Используйте 0 в качестве значения для отключения таймера.

Вы можете настроить следующие глобальные таймауты.

    • timeout conn hh : mm : ss —Время простоя, по истечении которого соединение закрывается, между 0: 5: 0 и 1193: 0: 0. По умолчанию — 1 час (1: 0: 0).
    • тайм-аут полузакрытого чч : мм : сс — время простоя до закрытия полузакрытого TCP-соединения.Минимум 5 минут. По умолчанию — 10 минут.
    • тайм-аут udp чч : мм : сс —Время простоя до закрытия UDP-соединения. Эта продолжительность должна быть не менее 1 минуты. По умолчанию 2 минуты.
    • тайм-аут icmp чч : мм : сс — время простоя для ICMP в диапазоне от 0: 0: 2 до 1193: 0: 0. По умолчанию — 2 секунды (0: 0: 2).
    • timeout sunrpc hh : mm : ss —Время простоя до освобождения слота SunRPC.Эта продолжительность должна быть не менее 1 минуты. По умолчанию — 10 минут.
    • таймаут h423 чч : мм : сс — время простоя, по истечении которого мультимедийные соединения H.245 (TCP) и H.323 (UDP) закрываются, между 0: 0: 0 и 1193: 0: 0. По умолчанию — 5 минут (0: 5: 0). Поскольку для медиа-соединений H.245 и H.323 установлен один и тот же флаг соединения, соединение H.245 (TCP) разделяет тайм-аут простоя с медиа-соединением H.323 (RTP и RTCP).
    • таймаут h325 hh : мм : ss — время простоя до H.225 сигнальное соединение закрывается. Тайм-аут H.225 по умолчанию составляет 1 час (1: 0: 0). Чтобы закрыть соединение сразу после сброса всех вызовов, рекомендуется значение 1 секунда (0: 0: 1).
    • timeout mgcp hh : mm : ss —Время простоя, по истечении которого медиа-соединение MGCP удаляется, между 0: 0: 0 и 1193: 0: 0. По умолчанию 5 минут (0: 5: 0)
    • timeout mgcp-pat hh : mm : ss — Абсолютный интервал, по истечении которого трансляция MGCP PAT удаляется, между 0: 0: 0 и 1193: 0: 0.По умолчанию — 5 минут (0: 5: 0). Минимальное время — 30 секунд.
    • timeout sip hh : mm : ss — время простоя до закрытия соединения порта сигнализации SIP, от 0: 5: 0 до 1193: 0: 0. По умолчанию — 30 минут (0: 30: 0).
    • тайм-аут sip_media hh : мм : ss — время простоя до закрытия соединения медиа-порта SIP. Эта продолжительность должна быть не менее 1 минуты.По умолчанию 2 минуты. Медиа-таймер SIP используется для SIP RTP / RTCP с медиапакетами SIP UDP вместо тайм-аута бездействия UDP.
    • timeout sip-provisional-media hh : mm : ss —Значение тайм-аута для временных медиа-соединений SIP в диапазоне от 0: 1: 0 до 1193: 0: 0. По умолчанию 2 минуты.
    • timeout sip-seek hh : mm : ss —Время простоя, по истечении которого будут закрыты отверстия для ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫХ ответов и медиа-xlates, между 0: 1: 0 и 00: 30: 0.По умолчанию — 3 минуты (0: 3: 0).
    • timeout sip-disconnect hh : mm : ss —Время простоя, после которого сеанс SIP удаляется, если не получено 200 OK для сообщения CANCEL или BYE, между 0: 0: 1 и 00: 10: 0. По умолчанию — 2 минуты (0: 2: 0).
    • таймаут uauth чч : мм : сс { абсолютный | inactivity } — время до истечения времени ожидания кэша аутентификации и авторизации, после которого пользователь должен повторно аутентифицировать следующее соединение, между 0: 0: 0 и 1193: 0: 0.По умолчанию — 5 минут (0: 5: 0). Таймер по умолчанию — абсолютный ; вы можете установить тайм-аут после периода бездействия, введя ключевое слово inactivity . Продолжительность uauth должна быть короче, чем продолжительность xlate. Установите 0, чтобы отключить кеширование. Не используйте 0, если для подключения используется пассивный FTP или если для веб-аутентификации используется команда виртуального http.
    • тайм-аут xlate чч : мм : сс —Время простоя до освобождения слота трансляции.Эта продолжительность должна быть не менее 1 минуты. По умолчанию — 3 часа.
    • timeout tcp-proxy-reassembly hh : mm : ss —Время ожидания, по истечении которого буферизованные пакеты, ожидающие повторной сборки, отбрасываются, между 0: 0: 10 и 1193: 0: 0. По умолчанию 1 минута (0: 1: 0).
    • тайм-аут с плавающим соединением чч : мм : сс — Когда в сеть существует несколько статических маршрутов с разными метриками, ASA использует тот, у которого на момент создания соединения самая лучшая метрика.Если становится доступен лучший маршрут, то этот тайм-аут позволяет закрыть соединения, чтобы можно было восстановить соединение, чтобы использовать лучший маршрут. По умолчанию — 0 (время ожидания соединения никогда не истекает). Чтобы воспользоваться этой функцией, измените время ожидания на новое значение от 0: 1: 0 до 1193: 0: 0.
    • timeout pat-xlate hh : mm : ss — время простоя до освобождения слота трансляции PAT, от 0: 0: 30 до 0: 5: 0. По умолчанию 30 секунд.Вы можете увеличить тайм-аут, если вышестоящие маршрутизаторы отклоняют новые соединения с использованием освобожденного порта PAT, потому что предыдущее соединение может все еще быть открытым на вышестоящем устройстве.

Защита серверов от DoS-атаки SYN Flood (перехват TCP)

Атака отказа в обслуживании (DoS) с использованием SYN-лавинной рассылки происходит, когда злоумышленник отправляет на хост серию SYN-пакетов. Эти пакеты обычно происходят с поддельных IP-адресов. Постоянный поток SYN-пакетов сохраняет очередь SYN сервера заполненной, что не позволяет ему обслуживать запросы на соединение от законных пользователей.

Вы можете ограничить количество эмбриональных подключений, чтобы предотвратить атаки SYN-флуда. Эмбриональное соединение — это запрос соединения, который не завершил необходимое рукопожатие между источником и местом назначения.

Когда пороговое значение зарождающегося соединения пересекается, ASA действует как прокси для сервера и генерирует ответ SYN-ACK на запрос SYN клиента с использованием метода файлов cookie SYN (подробности о файлах cookie SYN см. В Википедии). Когда ASA получает обратно ACK от клиента, он может затем подтвердить подлинность клиента и разрешить соединение с сервером. Компонент, выполняющий прокси, называется TCP Intercept.

Примечание Убедитесь, что вы установили ограничение на эмбриональное соединение ниже, чем очередь невыполненных работ TCP SYN на сервере, который вы хотите защитить. В противном случае допустимые клиенты больше не смогут получить доступ к серверу во время SYN-атаки. Чтобы определить разумные значения для эмбриональных лимитов, внимательно проанализируйте емкость сервера, сети и использования сервера.

Сквозной процесс защиты сервера от атаки SYN flood включает в себя установку ограничений на количество подключений, включение статистики перехвата TCP и последующий мониторинг результатов.

Перед тем, как начать

  • Убедитесь, что вы установили ограничение на эмбриональное соединение ниже, чем очередь невыполненных работ TCP SYN на сервере, который вы хотите защитить. В противном случае допустимые клиенты больше не смогут получить доступ к серверу во время SYN-атаки. Чтобы определить разумные значения для эмбриональных лимитов, внимательно проанализируйте емкость сервера, сети и использования сервера.
  • В зависимости от количества ядер ЦП в вашей модели ASA максимальное количество одновременных и зачаточных подключений может превышать настроенное число из-за способа управления подключениями каждым ядром.В худшем случае ASA допускает до n -1 дополнительных соединений и эмбриональных соединений, где n — количество ядер. Например, если ваша модель имеет 4 ядра, если вы настроите 6 одновременных подключений и 4 зародышевых подключения, у вас может быть еще по 3 каждого типа. Чтобы определить количество ядер для вашей модели, введите команду show cpu core .

Процедура

Шаг 1 Создайте карту классов L3 / L4, чтобы идентифицировать серверы, которые вы защищаете.Используйте совпадение со списком доступа.

карта классов наименование соответствие параметр

Пример:

hostname (config) # серверы списка доступа расширенное разрешение tcp любой хост 10. 1.1.5 eq http hostname (config) # список доступа серверов расширенный разрешить tcp любой хост 10.1.1.6 eq http имя хоста (конфигурация) # карта классов защищенных серверов имя хоста (config-cmap) # сопоставить серверы списка доступа

Шаг 2 Добавьте или отредактируйте карту политик, которая устанавливает действия, выполняемые с трафиком карты классов, и идентифицирует карту классов.

карта политик имя класс наименование

Пример:

hostname (config) # policy-map global_policy имя хоста (config-pmap) # класс защищенных серверов

В конфигурации по умолчанию карта политик global_policy назначается глобально всем интерфейсам. Если вы хотите изменить global_policy, введите global_policy в качестве имени политики. Для карты классов укажите класс, созданный ранее в этой процедуре.

Шаг 3 Установите пределы эмбрионального соединения.

    • set connection embryonic-conn-max n — Максимальное разрешенное количество одновременных эмбриональных подключений от 0 до 2000000. Значение по умолчанию — 0, что позволяет неограниченное количество подключений.
    • set connection per-client-embryonic-max n — максимальное количество одновременных эмбриональных подключений, разрешенных на одного клиента, от 0 до 2000000. Значение по умолчанию — 0, что позволяет неограниченное количество подключений.

Пример:

имя хоста (config-pmap-c) # установить соединение embryonic-conn-max 1000 имя хоста (config-pmap-c) # установить соединение per-client-embryonic-max 50

Шаг 4 Если вы редактируете существующую политику обслуживания (например, глобальную политику по умолчанию, называемую global_policy), вы можете пропустить этот шаг. В противном случае активируйте карту политик на одном или нескольких интерфейсах.

политика обслуживания policymap_name {global | interface interface_name }

Пример:

hostname (config) # service-policy global_policy global

Ключевое слово global применяет карту политик ко всем интерфейсам, а интерфейс применяет политику к одному интерфейсу. Разрешена только одна глобальная политика. Вы можете переопределить глобальную политику для интерфейса, применив к этому интерфейсу политику обслуживания. К каждому интерфейсу можно применить только одну карту политик.

Шаг 5 Настройте статистику обнаружения угроз для атак, перехваченных TCP Intercept.

статистика обнаружения угроз tcp-intercept [ интервал скорости минут ] [ пакетная скорость атак_за_с ] [ средняя скорость атак_за_сек ]

Пример:

hostname (config) # статистика обнаружения угроз tcp-intercept

Ключевое слово rate-interval устанавливает размер окна мониторинга истории от 1 до 1440 минут.По умолчанию 30 минут. В течение этого интервала ASA 30 раз выбирает количество атак.

Ключевое слово с пакетной скоростью устанавливает пороговое значение для генерации сообщений системного журнала от 25 до 2147483647. Значение по умолчанию — 400 в секунду. При превышении пакетной скорости генерируется сообщение системного журнала 733104.

Ключевое слово со средней скоростью устанавливает порог средней скорости для генерации сообщений системного журнала от 25 до 2147483647. Значение по умолчанию — 200 в секунду.При превышении средней скорости генерируется сообщение системного журнала 733105.

Шаг 6 Отслеживайте результаты с помощью следующих команд:

    • показать статистику обнаружения угроз top tcp-intercept [ все | , деталь ] —просмотр 10 наиболее защищенных серверов, подвергшихся атаке. Ключевое слово all показывает данные истории всех отслеживаемых серверов. Ключевое слово detail показывает данные выборки истории. ASA 30 раз выбирает количество атак в течение интервала скорости, поэтому для 30-минутного периода по умолчанию статистика собирается каждые 60 секунд.
    • очистить статистику обнаружения угроз tcp-intercept — Удаляет статистику перехвата TCP.

Пример:

hostname (config) # показать статистику обнаружения угроз top tcp-intercept Топ-10 защищенных серверов, подвергшихся атаке (по среднему рейтингу) Размер окна мониторинга: 30 минут Интервал выборки: 30 секунд <Рейтинг> <Интерфейс> <Средняя скорость> <Текущая скорость> <Итого> ————————————————— ——————————— 1 10.1.1.5: 80 внутри 1249 9503 2249245 <разное> Последняя: 10.0.0.3 (0 секунд назад) 2 10.1.1.6:80 внутри 10 10 6080 10.0.0.200 (0 сек назад)

Настройка обработки аномальных TCP-пакетов (карты TCP, нормализатор TCP)

Нормализатор TCP идентифицирует аномальные пакеты, с которыми ASA может действовать при их обнаружении; например, ASA может разрешать, отбрасывать или очищать пакеты. Нормализация TCP помогает защитить ASA от атак. Нормализация TCP всегда включена, но вы можете настроить поведение некоторых функций.

Конфигурация по умолчанию включает следующие настройки:

нет чека-ретрансляции нет проверки контрольной суммы превышение-mss разрешить предел очереди 0 тайм-аут 4 зарезервированные биты позволяют синхронизация данных позволяет сброс данных синхронизации сброс с недействительным подтверждением seq-past-window drop tcp-options range 6 7 очистить tcp-options range 9 255 очистить tcp-options selected-ack разрешает временная метка tcp-options позволяет tcp-options window-scale позволяют ttl-уклонение-защита срочно-флаг снят окно-изменение позволяет-подключение

Чтобы настроить нормализатор TCP, сначала определите настройки с помощью карты TCP.Затем вы можете применить карту к выбранным классам трафика с помощью политик обслуживания.

Процедура

Шаг 1 Создайте карту TCP, чтобы указать критерии нормализации TCP, которые вы хотите найти.

имя хоста (конфигурация) # tcp-map tcp-map-name

Шаг 2 Настройте критерии сопоставления TCP, введя одну или несколько из следующих команд. Значения по умолчанию используются для любых команд, которые вы не вводите. Используйте форму команды no , чтобы отключить настройку.

    • проверка-повторная передача —Предотвращение несогласованных повторных передач TCP. По умолчанию эта команда отключена.
    • проверка контрольной суммы —Проверьте контрольную сумму TCP, отбрасывая пакеты, не прошедшие проверку. По умолчанию эта команда отключена.
    • превышение mss { допуск | drop } — разрешить или отбросить пакеты, длина данных которых превышает максимальный размер сегмента TCP. По умолчанию пакеты разрешены.
    • invalid-ack { разрешить | drop } — разрешить или отбросить пакеты с недопустимым ACK. По умолчанию пакет отбрасывается, за исключением соединений WAAS, где они разрешены. Вы можете увидеть недопустимые ACK в следующих случаях:

— В состоянии приема SYN-ACK TCP-соединения, если номер ACK полученного TCP-пакета не совпадает с порядковым номером следующего отправляемого TCP-пакета, это недействительный ACK.

— Каждый раз, когда номер ACK полученного пакета TCP больше порядкового номера следующего отправляемого пакета TCP, это недействительный ACK.

    • ограничение очереди pkt_num [ тайм-аут секунд ] —Установите максимальное количество неупорядоченных пакетов, которые могут быть буферизованы и упорядочены для TCP-соединения, от 1 до 250 пакетов. Значение по умолчанию — 0, что означает, что этот параметр отключен и используется лимит системной очереди по умолчанию в зависимости от типа трафика:

— Соединения для проверки приложений (команда inspect ), IPS (команда ips ) и TCP check-retransmission (карта TCP check-retransmission команда) имеют ограничение очереди в 3 пакета.Если ASA получает пакет TCP с другим размером окна, то ограничение очереди динамически изменяется, чтобы соответствовать объявленной настройке.

— Для других TCP-соединений неупорядоченные пакеты проходят без изменений.

Если вы установите для команды queue-limit значение 1 или больше, то количество пакетов вне очереди, разрешенных для всего TCP-трафика, соответствует этому параметру. Например, для проверки приложений, IPS и трафика проверки-повторной передачи TCP любые объявленные параметры из пакетов TCP игнорируются в пользу параметра ограничения очереди .Для другого TCP-трафика неупорядоченные пакеты теперь буферизуются и упорядочиваются, а не проходят через них без изменений.

Тайм-аут секунд аргумент устанавливает максимальное количество времени, в течение которого неупорядоченные пакеты могут оставаться в буфере, от 1 до 20 секунд; если они не приведены в порядок и не переданы в течение периода ожидания, то они отбрасываются. По умолчанию — 4 секунды. Вы не можете изменить тайм-аут для любого трафика, если аргумент pkt_num установлен в 0; вам необходимо установить предел равным 1 или выше, чтобы ключевое слово timeout вступило в силу.

    • зарезервированных битов { разрешить | прозрачный | drop } — установить действие для зарезервированных битов в заголовке TCP. Вы можете разрешить пакет (без изменения битов), очистить биты и разрешить пакет или отбросить пакет.
    • seq-past-window { allow | drop } — Установите действие для пакетов, которые имеют порядковые номера прошедшего окна, а именно порядковый номер полученного пакета TCP больше правого края окна приема TCP.Вы можете разрешить пакеты, только если команда queue-limit установлена ​​в 0 (отключена). По умолчанию пакеты отбрасываются.
    • данные синхронизации { разрешить | drop } — разрешить или отбросить пакеты TCP SYNACK, содержащие данные. По умолчанию пакет отбрасывается.
    • синхронные данные { разрешить | drop } — разрешить или отбросить пакеты SYN с данными. По умолчанию пакет разрешен.
    • tcp-options { selected-ack | метка времени | шкала окон | диапазон нижний верхний } { допуск | clear } — установка действия для пакетов с параметрами TCP.Названы три варианта: selection-ack (механизм выборочного подтверждения), отметка времени и масштаб окна (механизм масштабирования окна). Для других параметров вы указываете их по номеру в ключевом слове range , где пределы диапазона — 6-7, 9-255. Вы можете ввести команду на карте несколько раз, чтобы определить свою полную политику.

Вы можете разрешить пакет (без изменения параметров), удалить параметры и разрешить пакет или отбросить пакет.По умолчанию для трех названных опций они разрешены; по умолчанию для всех остальных параметров они удалены. Обратите внимание, что снятие флажка отметки времени отключает PAWS и RTT.

    • ttl-evasion-protection —Защита от атак уклонения TTL. Защита от уклонения от TTL включена по умолчанию, поэтому вам нужно будет ввести только форму no этой команды.

Например, злоумышленник может отправить пакет, который проходит политику с очень коротким TTL.Когда TTL становится равным нулю, маршрутизатор между ASA и конечной точкой отбрасывает пакет. Именно в этот момент злоумышленник может отправить вредоносный пакет с длинным TTL, который ASA воспринимает как повторную передачу и передается. Однако для хоста конечной точки это первый пакет, полученный злоумышленником. В этом случае злоумышленник может добиться успеха без защиты, предотвращающей атаку.

    • срочно-флаг { разрешить | clear } —Задайте действие для пакетов с флагом URG.Вы можете разрешить пакет или сбросить флаг и разрешить пакет. По умолчанию флаг снят.

Флаг URG используется, чтобы указать, что пакет содержит информацию с более высоким приоритетом, чем другие данные в потоке. TCP RFC нечетко описывает точную интерпретацию флага URG, поэтому конечные системы обрабатывают срочные смещения по-разному, что может сделать конечную систему уязвимой для атак.

    • изменение окна { допуск | drop } — разрешить или разорвать соединение, размер окна которого неожиданно изменился.По умолчанию соединение разрешено.

Механизм размера окна позволяет TCP объявлять большое окно и впоследствии объявлять гораздо меньшее окно, не принимая слишком много данных. Из спецификации TCP категорически не рекомендуется «сжимать окно». При обнаружении этого условия соединение может быть прервано.

Шаг 3 Примените карту TCP к классу трафика с помощью политики обслуживания.

а. Определите класс трафика с помощью карты классов L3 / L4 и добавьте карту в карту политик.

карта классов наименование соответствие параметр карта политик имя класс наименование

Пример:

hostname (config) # нормализация карты классов имя хоста (config-cmap) # соответствует любому имя хоста (конфигурация) # карта политик global_policy имя хоста (config-pmap) # нормализация класса

В конфигурации по умолчанию карта политик global_policy назначается глобально всем интерфейсам.Если вы хотите изменить global_policy, введите global_policy в качестве имени политики. Для получения информации о операторах сопоставления для карт классов см. Идентификация трафика (карты классов уровня 3/4).

г. Примените карту TCP.

установить дополнительные параметры подключения tcp-map-name

Пример:

имя хоста (config-pmap-c) # установить дополнительные параметры подключения tcp_map1

г. Если вы редактируете существующую политику обслуживания (например, глобальную политику по умолчанию под названием global_policy), все готово.В противном случае активируйте карту политик на одном или нескольких интерфейсах.

политика обслуживания policymap_name {global | interface interface_name }

Пример:

hostname (config) # service-policy global_policy global

Ключевое слово global применяет карту политик ко всем интерфейсам, а интерфейс применяет политику к одному интерфейсу. Разрешена только одна глобальная политика. Вы можете переопределить глобальную политику для интерфейса, применив к этому интерфейсу политику обслуживания.К каждому интерфейсу можно применить только одну карту политик.

Примеры

Например, чтобы разрешить срочную пометку и срочные пакеты смещения для всего трафика, отправляемого в диапазон портов TCP между известным портом данных FTP и портом Telnet, введите следующие команды:

имя хоста (конфигурация) # tcp-map tmap имя хоста (config-tcp-map) # срочно-флаг разрешить имя хоста (config-tcp-map) # class-map urg-class имя хоста (config-cmap) # сопоставить порт tcp range ftp-data telnet имя хоста (config-cmap) # карта политик pmap имя хоста (config-pmap) # класс urg-class имя хоста (config-pmap-c) # установить дополнительные параметры подключения tmap имя хоста (config-pmap-c) # политика обслуживания pmap global

Обход проверок состояния TCP для асинхронной маршрутизации (обход состояния TCP)

Если у вас есть среда асинхронной маршрутизации в вашей сети, где исходящий и входящий потоки для данного соединения могут проходить через два разных устройства ASA, вам необходимо реализовать обход состояния TCP для затронутого трафика.

Однако обход TCP State Bypass снижает безопасность вашей сети, поэтому вам следует применять обход для очень определенных, ограниченных классов трафика.

В следующих разделах более подробно объясняется проблема и ее решение.

Проблема асинхронной маршрутизации

По умолчанию весь трафик, который проходит через ASA, проверяется с использованием алгоритма адаптивной безопасности и либо пропускается, либо отбрасывается в зависимости от политики безопасности. ASA максимизирует производительность брандмауэра, проверяя состояние каждого пакета (новое ли это соединение или установленное соединение?) И назначая его либо пути управления сеансом (новый SYN-пакет соединения), либо быстрому пути (установленное соединение) , или путь плоскости управления (расширенная проверка).Более подробную информацию о брандмауэре с отслеживанием состояния см. В руководстве по настройке общих операций.

Пакеты

TCP, которые соответствуют существующим соединениям на быстром пути, могут проходить через ASA без перепроверки каждого аспекта политики безопасности. Эта функция максимизирует производительность. Однако метод установления сеанса на быстром пути с использованием пакета SYN и проверки, которые происходят на быстром пути (например, порядковый номер TCP), могут стоять на пути решений асимметричной маршрутизации: как исходящий, так и входящий поток. соединения должны проходить через тот же ASA.

Например, новое соединение идет к ASA 1. Пакет SYN проходит через путь управления сеансом, и запись для соединения добавляется в таблицу быстрого пути. Если последующие пакеты этого соединения проходят через ASA 1, тогда пакеты будут соответствовать записи в быстром пути и будут пропущены. Но если последующие пакеты попадают в ASA 2, где не было SYN-пакета, который прошел через путь управления сеансом, тогда в быстром пути для соединения нет записи, и пакеты отбрасываются.На следующем рисунке показан пример асимметричной маршрутизации, в котором исходящий трафик проходит через ASA, отличный от входящего:

Рисунок 11-1 Асимметричная маршрутизация

Если у вас настроена асимметричная маршрутизация на восходящих маршрутизаторах, и трафик чередуется между двумя ASA, то вы можете настроить обход состояния TCP для определенного трафика. Обход состояния TCP изменяет способ установления сеансов на быстром пути и отключает проверки быстрого пути.Эта функция обрабатывает TCP-трафик во многом так же, как и UDP-соединение: когда не-SYN-пакет, соответствующий указанным сетям, входит в ASA, и нет записи быстрого пути, тогда пакет проходит через путь управления сеансом для установления соединения в быстрый путь. Попадая на быстрый путь, трафик обходит проверки быстрого пути.

Рекомендации по обходу состояния TCP

TCP State Bypass Неподдерживаемые функции

Следующие функции не поддерживаются при использовании обхода состояния TCP:

  • Проверка приложений — для проверки приложений требуется, чтобы входящий и исходящий трафик проходил через один и тот же ASA, поэтому проверка приложений применяется к трафику обхода состояния TCP.
  • сеансов с аутентификацией AAA — когда пользователь аутентифицируется с помощью одного ASA, трафик, возвращающийся через другой ASA, будет отклонен, потому что пользователь не прошел аутентификацию с этим ASA.
  • TCP Intercept, максимальный предел эмбрионального соединения, рандомизация порядковых номеров TCP — ASA не отслеживает состояние соединения, поэтому эти функции не применяются.
  • Нормализация TCP — нормализатор TCP отключен.
  • Функциональность служебного модуля — нельзя использовать обход состояния TCP и любое приложение, работающее на любом типе служебного модуля, например IPS или CX.
  • Отработка отказа с отслеживанием состояния

TCP State Bypass NAT Guidelines

Поскольку сеанс трансляции устанавливается отдельно для каждого ASA, обязательно настройте статический NAT на обоих ASA для трафика обхода состояния TCP. Если вы используете динамический NAT, адрес, выбранный для сеанса на ASA 1, будет отличаться от адреса, выбранного для сеанса на ASA 2.

Настроить обход состояния TCP

Чтобы обойти проверку состояния TCP в средах асинхронной маршрутизации, тщательно определите класс трафика, который применяется только к затронутым узлам или сетям, затем включите обход состояния TCP для класса трафика с помощью политики обслуживания.Поскольку обход снижает безопасность сети, максимально ограничьте его применение.

Процедура

Шаг 1 Создайте карту классов L3 / L4 для идентификации хостов, которым требуется обход состояния TCP. Используйте соответствие списка доступа, чтобы определить хосты источника и назначения.

карта классов наименование соответствие параметр

Пример:

hostname (config) # обход списка доступа расширенное разрешение tcp host 10.1.1.1 хост 10.2.2.2 имя хоста (конфигурация) # class-map bypass-class имя хоста (config-cmap) # соответствие списку доступа обход

Шаг 2 Добавьте или отредактируйте карту политик, которая устанавливает действия, выполняемые с трафиком карты классов, и идентифицирует карту классов.

карта политик имя класс наименование

Пример:

hostname (config) # policy-map global_policy hostname (config-pmap) # class bypass-class

В конфигурации по умолчанию карта политик global_policy назначается глобально всем интерфейсам.Если вы хотите изменить global_policy, введите global_policy в качестве имени политики. Для карты классов укажите класс, созданный ранее в этой процедуре.

Шаг 3 Включите обход состояния TCP для класса.

установить дополнительные параметры подключения tcp-state-bypass

Шаг 4 Если вы редактируете существующую политику обслуживания (например, глобальную политику по умолчанию под названием global_policy), все готово. В противном случае активируйте карту политик на одном или нескольких интерфейсах.

политика обслуживания policymap_name {global | interface interface_name }

Пример:

hostname (config) # service-policy global_policy global

Ключевое слово global применяет карту политик ко всем интерфейсам, а интерфейс применяет политику к одному интерфейсу. Разрешена только одна глобальная политика. Вы можете переопределить глобальную политику для интерфейса, применив к этому интерфейсу политику обслуживания. К каждому интерфейсу можно применить только одну карту политик.

Примеры

Ниже приведен пример конфигурации обхода состояния TCP:

hostname (config) # access-list tcp_bypass расширенное разрешение tcp 10.1.1.0 255.255.255.224 любой имя хоста (конфигурация) # карта классов tcp_bypass имя хоста (config-cmap) # описание «TCP-трафик в обход межсетевого экрана с отслеживанием состояния» имя хоста (config-cmap) # соответствует списку доступа tcp_bypass имя хоста (config-cmap) # policy-map tcp_bypass_policy имя хоста (config-pmap) # класс tcp_bypass hostname (config-pmap-c) # установить дополнительные параметры подключения tcp-state-bypass hostname (config-pmap-c) # service-policy tcp_bypass_policy вне

Отключить рандомизацию последовательности TCP

Каждое TCP-соединение имеет два ISN: один генерируется клиентом, а другой — сервером.ASA рандомизирует ISN TCP SYN, проходящего как во входящем, так и в исходящем направлениях.

Рандомизация ISN защищенного хоста не позволяет злоумышленнику предсказать следующий ISN для нового соединения и потенциально захватить новый сеанс.

При необходимости можно отключить рандомизацию начальных порядковых номеров TCP, например, из-за зашифровывания данных. Например:

  • Если другой встроенный межсетевой экран также рандомизирует начальные порядковые номера, нет необходимости, чтобы оба межсетевых экрана выполняли это действие, даже если это действие не влияет на трафик.
  • Если вы используете многоэлементный протокол eBGP через ASA, а одноранговые узлы eBGP используют MD5. Рандомизация нарушает контрольную сумму MD5.
  • Вы используете устройство WAAS, которое требует от ASA не рандомизировать порядковые номера соединений.

Процедура

Шаг 1 Создайте карту классов L3 / L4 для идентификации трафика, порядковые номера TCP которого не должны быть рандомизированы. Соответствие класса должно быть для трафика TCP; вы можете определить конкретные хосты (с помощью ACL), сопоставить порт TCP или просто сопоставить любой трафик.

карта классов наименование соответствие параметр

Пример:

hostname (config) # список доступа preserve-sq-no расширенное разрешение tcp любой хост 10.2.2.2 имя хоста (конфигурация) # карта классов no-tcp-random имя хоста (config-cmap) # сопоставить список доступа preserve-sq-no

Шаг 2 Добавьте или отредактируйте карту политик, которая устанавливает действия, выполняемые с трафиком карты классов, и идентифицирует карту классов.

карта политик имя класс наименование

Пример:

имя хоста (конфигурация) # карта политик global_policy имя хоста (config-pmap) # класс preserve-sq-no

В конфигурации по умолчанию карта политик global_policy назначается глобально всем интерфейсам. Если вы хотите изменить global_policy, введите global_policy в качестве имени политики. Для карты классов укажите класс, созданный ранее в этой процедуре.

Шаг 3 Отключите рандомизацию порядковых номеров TCP для класса.

установить соединение случайный порядковый номер отключить

Если позже вы решите снова включить его, замените «отключить» на включить .

Шаг 4 Если вы редактируете существующую политику обслуживания (например, глобальную политику по умолчанию под названием global_policy), все готово. В противном случае активируйте карту политик на одном или нескольких интерфейсах.

политика обслуживания policymap_name {global | interface interface_name }

Пример:

hostname (config) # service-policy global_policy global

Ключевое слово global применяет карту политик ко всем интерфейсам, а интерфейс применяет политику к одному интерфейсу.Разрешена только одна глобальная политика. Вы можете переопределить глобальную политику для интерфейса, применив к этому интерфейсу политику обслуживания. К каждому интерфейсу можно применить только одну карту политик.

Настройка параметров подключения для определенных классов трафика (все службы)

С помощью политик обслуживания можно настроить различные параметры подключения для определенных классов трафика. Используйте политики обслуживания для:

  • Настройте ограничения и таймауты подключений, используемые для защиты от атак DoS и SYN-flooding.
  • Внедрить обнаружение обрывов соединения, чтобы действительные, но неактивные соединения оставались активными.
  • Отключите рандомизацию порядковых номеров TCP, если она вам не нужна.
  • Настройте способ защиты TCP Normalizer от аномальных пакетов TCP.
  • Внедрить обход состояния TCP для трафика с асинхронной маршрутизацией. Обходной трафик проверке не подлежит.
  • Уменьшите время жизни (TTL) на пакетах, чтобы ASA отображалось в выходных данных маршрута трассировки.

Вы можете настроить любую комбинацию этих параметров для заданного класса трафика, за исключением настроек TCP State Bypass и TCP Normalizer, которые являются взаимоисключающими.

Подсказка Эта процедура показывает политику обслуживания для трафика, который проходит через ASA. Вы также можете настроить максимум подключения и максимум подключения для управления (к ящику) трафиком.

Перед тем, как начать

Если вы хотите настроить нормализатор TCP, создайте необходимую карту TCP перед продолжением.

Команда set connection (для ограничений соединений и рандомизации последовательности) и set connection timeout Команды описаны здесь отдельно для каждого параметра. Однако вы можете вводить команды в одной строке, и если вы вводите их отдельно, они отображаются в конфигурации как одна команда.

Процедура

Шаг 1 Создайте карту классов L3 / L4, чтобы определить трафик, для которого вы хотите настроить параметры подключения.

карта классов наименование соответствие параметр

Пример:

имя хоста (конфигурация) # карта классов CONNS имя хоста (config-cmap) # соответствует любому

Для получения информации о совпадающих операторах см. Определение трафика (карты классов уровня 3/4).

Шаг 2 Добавьте или отредактируйте карту политик, которая устанавливает действия, выполняемые с трафиком карты классов, и идентифицирует карту классов.

карта политик имя класс наименование

Пример:

hostname (config) # policy-map global_policy имя хоста (config-pmap) # class CONNS

В конфигурации по умолчанию карта политик global_policy назначается глобально всем интерфейсам.Если вы хотите изменить global_policy, введите global_policy в качестве имени политики. Для карты классов укажите класс, созданный ранее в этой процедуре.

Шаг 3 Установите ограничения на количество подключений и рандомизацию порядковых номеров TCP. (TCP Intercept.)

    • set connection conn-max n — Максимальное количество одновременных соединений TCP или UDP, которые разрешены, от 0 до 2000000, для всего класса. По умолчанию 0, что позволяет неограниченное количество подключений.

— Если два сервера настроены для одновременного подключения TCP или UDP, ограничение на количество подключений применяется к каждому настроенному серверу отдельно.

— Поскольку ограничение применяется к классу, один хост атаки может использовать все соединения и не оставить ни одного для остальных хостов, соответствующих классу.

    • set connection embryonic-conn-max n — Максимально допустимое количество одновременных эмбриональных подключений от 0 до 2000000.По умолчанию 0, что позволяет неограниченное количество подключений. Устанавливая ненулевой предел, вы включаете TCP Intercept, который защищает внутренние системы от DoS-атаки, совершаемой путем лавинной рассылки интерфейса TCP SYN-пакетами. Также установите параметры для каждого клиента для защиты от переполнения SYN.
    • set connection per-client-embryonic-max n — максимальное количество одновременных эмбриональных подключений, разрешенных на одного клиента, от 0 до 2000000. Значение по умолчанию — 0, что позволяет неограниченное количество подключений.
    • set connection per-client-max n — Максимальное количество одновременных подключений, разрешенных на одного клиента, от 0 до 2000000. Значение по умолчанию — 0, что позволяет неограниченное количество подключений. Этот аргумент ограничивает максимальное количество одновременных подключений, разрешенных для каждого хоста, соответствующего классу.
    • установить случайный порядковый номер соединения { включить | disable } — включить или отключить рандомизацию порядковых номеров TCP.По умолчанию рандомизация включена.

Пример:

имя хоста (config-pmap-c) # установить соединение conn-max 256 random-sequence-number отключить

Шаг 4 Установите тайм-ауты соединения и обнаружение обрыва соединения (DCD).

Значения по умолчанию, описанные ниже, предполагают, что вы не изменили глобальные значения по умолчанию для этого поведения с помощью команды timeout ; глобальные значения по умолчанию имеют приоритет над описанными здесь.Введите 0 , чтобы отключить таймер, чтобы соединение никогда не прерывалось.

    • установить тайм-аут соединения эмбриональный чч : мм : сс —Период тайм-аута до закрытия эмбрионального (полуоткрытого) TCP-соединения между 0: 0: 5 и 1193: 00: 00. По умолчанию 0: 0: 30.
    • установить соединение в режиме ожидания чч : мм : сс [ сброс ] — период простоя, по истечении которого установленное соединение любого протокола закрывается, от 0: 0: 1 до 1193: 0: 0.По умолчанию 1: 0: 0. Для TCP-трафика ключевое слово reset отправляет сброс на конечные точки TCP, когда время ожидания соединения истекает.

Класс подключения — документация Psycopg 2.8.7.dev0

Обрабатывает подключение к экземпляру базы данных PostgreSQL. Он инкапсулирует сеанс базы данных.

Соединения создаются с использованием заводской функции соединение () .

Соединения являются потокобезопасными и могут использоваться многими потоками. Видеть Подробнее о безопасности потоков и процессов.

Подключения можно использовать как менеджеры контекста. Обратите внимание, что контекст является оболочкой транзакция: если контекст завершается успешно, транзакция зафиксировано, если он завершается с исключением, транзакция откатывается. Обратите внимание, что соединение не закрывается контекстом и его можно использовать для нескольких контекстов.

 conn = psycopg2.connect (DSN)

с соединением:
    с conn.cursor () как curs:
        curs.execute (SQL1)

с соединением:
    с conn.cursor () как curs:
        curs.execute (SQL2)

# выход из контекста не закрывает соединение
соед.Закрыть()
курсор ( name = None , cursor_factory = None , scrollable = None , удержание = False )

Вернуть новый объект курсор , используя соединение.

Если указано name , возвращаемый курсор будет сервером боковой курсор (также известный как по имени курсор ). В противном случае это будет обычный курсор на стороне клиента . По умолчанию названный курсор объявлен без опции SCROLL и БЕЗ УДЕРЖАНИЯ : установить аргумент или свойство с возможностью прокрутки на Верно / Ложно и / или удерживайте от до Истинно , чтобы изменить декларация.

Имя может быть строкой, недопустимой в качестве идентификатора PostgreSQL: для например, он может начинаться с цифры и содержать не буквенно-цифровые персонажи и цитаты.

Изменено в версии 2.4: ранее только действительные идентификаторы PostgreSQL принимались как имя курсора.

Аргумент cursor_factory может использоваться для создания нестандартных курсоры. Возвращаемый класс должен быть подклассом psycopg2.extensions.cursor . См. Фабрики соединений и курсоров для Детали.Также можно указать фабрику по умолчанию для подключения используя атрибут cursor_factory .

Изменено в версии 2.4.3: добавлен аргумент удержания .

Изменено в версии 2.5: добавлен аргумент с возможностью прокрутки .

Расширение API БД

Все аргументы функции являются расширениями Psycopg для DB API 2.0.

совершить ()

Зафиксировать любую отложенную транзакцию в базе данных.

По умолчанию Psycopg открывает транзакцию перед выполнением первой команда: если commit () не вызывается, действие любых данных манипуляции будут потеряны.

Соединение также можно установить в режиме «автофиксация»: транзакция не выполняется. автоматически открываются, команды имеют немедленный эффект. Видеть Контроль транзакций для деталей.

Изменено в версии 2.5: если соединение используется в с оператор, метод вызывается автоматически, если нет исключения поднят в с блоком .

откат ()

Возврат к началу любой отложенной транзакции. Закрытие соединение без предварительной фиксации изменений вызовет неявный откат должен быть выполнен.

Изменено в версии 2.5: если соединение используется в с оператор, метод вызывается автоматически, если исключение поднят в с блоком .

закрыть ()

Закройте соединение сейчас (а не всякий раз, когда выполняется del ).С этого момента соединение будет невозможно; ан InterfaceError будет выдано, если какая-либо операция попытка подключения. То же самое относится ко всем объектам курсора. пытаюсь использовать соединение. Обратите внимание, что закрытие соединения без первая фиксация изменений приведет к тому, что все ожидающие изменения будут отброшено, как если бы был выполнен ОТКАТ (если не выбран уровень изоляции: см. set_isolation_level () ).

Изменено в версии 2.2: ранее Psycopg выпустил явный ROLLBACK закрыть () . Команда могла быть отправлена ​​на сервер по неподходящее время, поэтому Psycopg в настоящее время полагается на серверную часть для неявно отменить незафиксированные изменения. Известно некоторое промежуточное ПО вести себя некорректно, когда соединение закрывается во время транзакция (когда статус STATUS_IN_TRANSACTION ), например PgBouncer сообщает о нечистом сервере и отклоняет соединение.Чтобы во избежание этой проблемы вы можете гарантировать прекращение транзакции с commit () / откат () до закрытие.

Исключения как атрибуты класса соединения

Соединение также предоставляет в качестве атрибутов те же исключения доступен в модуле psycopg2 . См. Исключения.

Методы поддержки двухфазной фиксации

Обратите внимание, что PostgreSQL поддерживает двухфазную фиксацию, начиная с выпуска 8.1: эти методы вызывают NotSupportedError , если используются с более старой версией сервер.

xid ( format_id , gtrid , bqual )

Возвращает экземпляр Xid для передачи в tpc _ * () способы подключения. Типы аргументов и ограничения объясняются в поддержке протокола двухфазной фиксации.

Значения, переданные методу, будут доступны в возвращаемых как участники

Обзор протокола DeviceNet — автоматизация в реальном времени

DeviceNet ™ отключен — вид «под капотом» для конечных пользователей

ЗАГРУЗИТЬ В ФОРМАТЕ PDF

DEVICENET SYNO

В этом документе представлено рабочее описание DeviceNet ™, низкоуровневого протокола уровня промышленных приложений для приложений промышленной автоматизации.DeviceNet соединяет простые промышленные устройства (датчики и исполнительные механизмы) с устройствами более высокого уровня, такими как программируемые контроллеры. Основанный на стандартном стандарте физической связи CAN (Controller Area Network), DeviceNet использует оборудование CAN для определения протокола прикладного уровня, который структурирует задачи настройки, доступа и управления устройствами промышленной автоматизации.

Этот документ предназначен для пользователя DeviceNet, который желает более глубокого понимания DeviceNet. Он предназначен для предоставления гораздо большего количества информации, чем обычно можно найти в обзоре сети DeviceNet, но намного меньше, чем спецификация DeviceNet на несколько сотен страниц.Этот документ также может стать отправной точкой для разработчиков, рассматривающих возможность добавления связи DeviceNet в свой продукт.

Обратите внимание, что реферат спецификации из 200+ страниц по определению является неполным. По общему признанию, некоторые аспекты технологии освещены лишь частично, тогда как другие не рассматриваются вообще. Темы, которые, по оценкам, дают лучшее представление о работе DeviceNet или устраняют распространенные заблуждения, получают приоритет.

DEVICENET — БЫСТРЫЙ ОБЗОР

DeviceNet — это протокол прикладного уровня.Что это значит? Один из способов взглянуть на это заключается в том, что термин «прикладной уровень» подразумевает, что DeviceNet имеет дело с данными приложений больше, чем протокол нижнего уровня или протокол не прикладного уровня. Например, протокол канального уровня разработан просто для перемещения некоторых байтов из точки A в точку B. Он не представляет интереса и не передает никакой внутренней информации о содержимом сообщения. Поскольку DeviceNet является протоколом прикладного уровня, его сообщения действительно передают информацию. Явное сообщение DeviceNet содержит конкретную информацию в определенных байтах сообщения.Есть байт для номера класса, байт для служебного кода и так далее.

Итак, если DeviceNet — это протокол прикладного уровня, какие нижние уровни протокола передают его сообщения? Это содержание следующего раздела.

DEVICENET И CAN

Controller Area Networking или CAN — это стандарт связи с довольно обширным набором потомков, который включает DeviceNet, Can Open, Can Kingdom и несколько сотен других потомков по всему миру.

Controller Area Networking — это стандарт последовательной связи, позволяющий интеллектуальным устройствам обмениваться данными друг с другом. В отличие от многих других стандартов связи, которые обеспечивают высокую скорость передачи данных с тысячами или миллионами байтов данных в одном кадре, CAN имеет максимальную скорость передачи данных в 1 мегабод. Большинству промышленных приложений даже не нужна такая скорость. Большинство используют невысокие 125 Кбод. И там, где другие стандарты перемещают тысячи байтов в одном кадре, CAN перемещает только 8 байтов данных.

Но там, где скорость и емкость являются сильными сторонами многих других стандартов, сильной стороной CAN являются низкие накладные расходы и простой физический интерфейс.При небольшом размере пакета даже при скорости 500 Кбод кадр с восемью байтами данных передается по сетевому кабелю только в течение четверти миллисекунды. Для многих управляющих приложений это достаточно быстро.

Вдобавок к микроконтроллеру, да, 8-битный микроконтроллер с недостаточной мощностью может справиться со своей задачей, для поддержки приложения CAN требуется всего 4 КБ памяти программ и 256 байт ОЗУ.

CAN была создана Bosch в Германии в марте 1985 года. Компания Bosch разработала ее для замены автомобильной проводки.В первые дни спецификации версии 1.2 сообщения CAN содержали одиннадцатибитный идентификатор, обеспечивающий возможность адресации 2047 идентификаторов. В 1992 году спецификация CAN 2.0 расширила размер идентификатора до 29 бит, что позволило получить до 56 миллионов уникальных идентификаторов. Поскольку обе спецификации все еще используются (иногда на одном и том же проводе), исходная спецификация 1.2 называется частью A, а новая спецификация 2.0 — частью B. Уникальным атрибутом CAN является то, что определены только два уровня эталонной модели OSI ( Рисунок 1), канальный уровень и физический уровень.Канал связи данных CAN обычно делится на два подуровня: подуровень физической сигнализации и подуровень управления доступом к среде передачи (MAC).

Рис. 1 — CAN и модель OSI

Аллен-Брэдли (Rockwell Automation) создал DeviceNet как протокол прикладного уровня поверх CAN в 1990-х годах. AB выбрала CAN в качестве физического уровня DeviceNet по ряду причин, в том числе:

Чрезвычайно надежный физический уровень
Открытая технология
Небольшая занимаемая площадь процессора (требования к ОЗУ, ПЗУ)
Недорогие физические компоненты с несколькими источниками

Одна из самых необычных функций CAN (и DeviceNet) — это побитовый арбитраж.Побитовый арбитраж — это процесс, который CAN использует для определения приоритетов сообщений без потери пропускной способности сети. В сети CAN «нулевые» биты преобладают над «единицами». Когда устройство передает сообщение, оно прослушивает биты в сети. Если устройство передает единицу и слышит ноль, оно знает, что передается сообщение с более высоким приоритетом, и прекращает передачу. Узел с сообщением с более высоким приоритетом слышит передаваемые им биты и никогда не знает, что он конфликтует с сообщением с более низким приоритетом.Последовательность сообщений в сети сохраняется.

DEVICENET & CIP

Протокол связи и информации (CIP) — это протокол связи для передачи данных автоматизации между двумя устройствами. DeviceNet представляет собой комбинацию протокола CIP и физического уровня CAN. В протоколе CIP каждое сетевое устройство представляет собой серию объектов. Каждый объект — это просто группа связанных значений данных в устройстве. Например, от каждого устройства CIP требуется, чтобы объект Identity был доступен в сети.Объект идентификации содержит связанные значения данных идентификации, называемые атрибутами. Атрибуты объекта идентификации включают идентификатор поставщика, дату изготовления, серийный номер устройства и другие идентификационные данные. CIP вообще не определяет, как реализованы данные этого объекта, только то, какие значения данных, обычно называемые атрибутами, должны поддерживаться и что эти атрибуты должны быть доступны для других устройств CIP. Объект Identity — это пример необходимого объекта. Протокол CIP определяет три типа объектов:

Нравится то, что вы читаете?

Подпишитесь на нашу серию электронных писем Automation Education, чтобы изучать все тонкости ведущих промышленных протоколов в еженедельном формате размером в байт!

НЕОБХОДИМЫЕ ОБЪЕКТЫ

Требуемые объекты согласно спецификации должны быть включены в каждое устройство CIP.Эти объекты включают объект Identity, объект Message Router и объект Network.

ОБЪЕКТ ИДЕНТИФИКАЦИИ

Объект идентификации содержит атрибуты, идентифицирующие устройство DeviceNet. Атрибуты объекта идентификации включают идентификатор поставщика, дату производителя, серийный номер устройства и другие данные идентификации.

ОБЪЕКТ МАРШРУТИЗАТОРА СООБЩЕНИЙ

Маршрутизатор сообщений — это объект, который существует для маршрутизации явных сообщений и явных ответов к объекту соединения и от него.Например, запрос явного сообщения принимается объектом подключения и передается объекту маршрутизатора. Маршрутизатор открывает пакет DeviceNet (CIP) и идентифицирует целевой объект. Сообщение передается целевому объекту для обработки. Ответ от целевого объекта идет по тому же маршруту в обратном порядке. Помните, что это только внешнее рабочее поведение объекта маршрутизатора сообщений. Реализация этого объекта может следовать и действительно следует гораздо более краткому и эффективному механизму.

ОБЪЕКТ DEVICENET

Объект DeviceNet содержит атрибуты, которые идентифицируют порт, скорость передачи, Mac ID (адрес DeviceNet), идентификатор поставщика и другие физические рабочие параметры.

ОБЪЕКТ ПОДКЛЮЧЕНИЯ

Объект Connection содержит атрибуты, которые управляют обработкой явных сообщений и сообщений ввода-вывода. Наиболее важно то, что атрибуты для пути ввода-вывода и типа соединения определяют, как часто устройства DeviceNet создают данные, и путь, по которому объект соединения «находит» данные для создания.

Другой обязательный объект — это объект маршрутизатора сообщений. Спецификация DeviceNet описывает эти объекты в мучительных подробностях.

ОБЪЕКТЫ ПРИЛОЖЕНИЯ

Объекты приложения — это объекты, которые определяют данные, инкапсулированные устройством. Эти объекты зависят от типа и функции устройства. Например, объект Motor в системе привода имеет атрибуты, описывающие частоту, номинальный ток и размер двигателя. Объект аналогового входа на устройстве ввода-вывода имеет атрибуты, которые определяют тип, разрешение и текущее значение для аналогового входа.

Эти объекты прикладного уровня предопределены для большого количества распространенных типов устройств. Все устройства CIP с одним и тем же типом устройства (приводные системы, управление движением, датчик клапана и т. Д.) Должны содержать идентичные серии прикладных объектов. Серия объектов приложения для определенного типа устройства известна как профиль устройства. Определено большое количество профилей для многих типов устройств. Поддержка профиля устройства позволяет пользователю легко понять и переключиться с поставщика одного типа устройства на другого поставщика с тем же типом устройства.

Поставщик устройства также может группировать объекты уровня приложения в объекты сборки. Эти суперобъекты содержат атрибуты одного или нескольких объектов уровня приложения. Объекты сборки образуют удобный пакет для передачи данных между устройствами. Например, поставщик контроллера температуры с несколькими температурными контурами может определять сборки для каждого из температурных контуров и сборку с данными из обоих температурных контуров. Затем пользователь может выбрать сборку, которая больше всего подходит для приложения, и частоту доступа к каждой сборке.Например, один температурный узел может быть сконфигурирован так, чтобы сообщать каждый раз, когда он меняет состояние, а второй может быть сконфигурирован так, чтобы сообщать каждую секунду независимо от изменения состояния.

Сборки обычно предопределены производителем, но CIP также определяет механизм, в котором пользователь может динамически создавать сборку из атрибутов объекта уровня приложения. Динамические сборки встречаются довольно редко, поскольку большинство конечных пользователей не захотят определять свои собственные сборки.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ОБЪЕКТЫ ПОСТАВЩИКА

Объекты, не найденные в профиле для определенного класса устройств, называются «Специфичными для поставщика».Производитель включает эти объекты в качестве дополнительных функций устройства. Протокол CIP обеспечивает доступ к этим объектам расширения поставщика точно таким же способом, что и приложение или обязательные объекты. Эти данные строго выбираются поставщиками и организованы любым способом, который имеет смысл для производителя устройства.

Помимо указания того, как данные устройства представляются в сети, протокол CIP определяет ряд различных способов доступа к этим данным, таких как циклический, опрашиваемый и изменение состояния.

СОЕДИНЕНИЯ И СОЕДИНЕНИЯ IDS

DeviceNet — это сеть на основе соединений, аналогичная TCP / IP в Ethernet. Когда два устройства устанавливают соединение, они обмениваются номерами идентификаторов соединений. Для большинства сообщений DeviceNet, обмена сообщениями между главным устройством и подчиненным устройством, идентификаторы подключения заранее определены, что позволяет устройствам с низким уровнем ресурсов оптимизировать обработку этих сообщений. Используя фильтры, предусмотренные во многих контроллерах CAN, эти сообщения легко идентифицируются и обрабатываются, а все остальные сообщения быстро отбрасываются.

Для всех типов соединений, кроме нескольких, выделяются два идентификатора соединения. Во-первых, созданный идентификатор подключения назначается для сообщения, передаваемого устройством. Второй — это используемый идентификатор подключения, идентификатор подключения, используемый в сообщении, потребляемом устройством.

Идентификаторы подключения являются неотъемлемой частью обмена сообщениями DeviceNet и частью схемы приоритезации сообщений. Идентификатор CAN в каждом сообщении DeviceNet состоит из адреса DeviceNet и идентификатора соединения для сообщения.Чем ниже комбинация идентификатора соединения / адреса DeviceNet, тем выше приоритет сообщения в сети. В некоторых сетях с определенными типами схем обмена сообщениями использование более низких адресов Mac ID для устройств с более высоким приоритетом является допустимой стратегией оптимизации.

НЕПОДКЛЮЧЕНИЕ СОЕДИНЕНИЙ СООБЩЕНИЙ

Каждое устройство DeviceNet содержит специальный виртуальный порт доступа, называемый портом неподключенного сообщения. Этот виртуальный порт позволяет устройству отправлять несколько заранее определенных сообщений на устройство DeviceNet без предварительного подключения.Предопределенные сообщения ограничиваются созданием и удалением других подключений.

Порт сообщений без установления соединения является частью набора соединений группы 2, набора соединений, используемых ведомыми устройствами DeviceNet. Это соединение предназначено для очень простых устройств с низким уровнем ресурсов. Фактически, этот набор соединений является именно тем, как DeviceNet Master выделяет DeviceNet Slave, отправляя сообщения через порт сообщений группы 2 без подключения.

Более сложные устройства также реализуют неподключенный порт сообщений.Для этих устройств этот порт может использоваться для создания явных соединений в группах соединений 1 или 3, группах соединений, которые используются для передачи явных запросов сообщений.

СОЕДИНЕНИЯ СОЕДИНЕННЫХ СООБЩЕНИЙ

Подключенные сообщения — это сообщения, создаваемые и получаемые через соединение между двумя устройствами. Связанные сообщения могут быть сообщениями типа явного ответа / запроса или сообщениями ввода-вывода, содержащими отформатированные данные. Связанные сообщения также могут быть сообщениями, передаваемыми с определенной скоростью передачи данных (циклические сообщения), при ответе на опрос (сообщения ответа на опрос) или при изменении состояния (сообщения COS).Данные могут быть общедоступными, предопределенными наборами данных или собственными данными, специфичными для конкретного поставщика (частное сообщение однорангового узла). Тот факт, что два устройства подключены, ничего не говорит о данных, передаваемых через соединение.

ОБМЕН СООБЩЕНИЯМИ, ПОДКЛЮЧЕННЫМИ ВЕДУЩИМ ВЕДОМОМ

Устройства DeviceNet можно классифицировать как ведущие или ведомые. Ведущие устройства — это устройства, которые собирают входные данные с нескольких подчиненных устройств и распределяют выходные данные на подчиненные устройства.Ведущие устройства также называются сканерами и клиентскими устройствами, а ведомые устройства — серверами. Ведущее и ведомое устройства используют набор соединений и последовательностей сообщений, которые называются набором «Ведущее ведомое соединение». Этот набор соединений и сообщений обеспечивает удобный способ для ведущего устройства DeviceNet выделять, настраивать и передавать данные ввода / вывода на простое ведомое устройство DeviceNet.

Предварительно определенный набор соединений «главный-подчиненный» подробно описан далее в этом документе.

СООБЩЕНИЯ О СОЕДИНЕНИИ ВХОДОВ / ВЫВОДОВ

Соединения ввода / вывода — это соединения, которые распределяют выходные данные на подчиненные устройства DeviceNet и собирают входные данные с подчиненных устройств DeviceNet. Направление передачи данных всегда обсуждается с точки зрения сети DeviceNet. Данные, которые перемещаются из сети в устройство, называются выходными данными. Данные, которые перемещаются с устройства в сеть DeviceNet, называются входными данными.

Соединения ввода-вывода для предопределенного набора соединений ведущий / ведомый подробно обсуждаются далее в этом документе.

СООБЩЕНИЯ О СОЕДИНЕНИИ ОФЛАЙН

DeviceNet теперь включает набор соединений для устройств в состоянии сбоя связи. Нарушена связь с устройством DeviceNet, если при включении оно обнаруживает другое устройство с тем же MAC ID (адресом DeviceNet). Устройство в состоянии сбоя связи не может передавать какие-либо данные или выполнять какие-либо операции приложения, пока сбой не будет устранен. Ошибка обычно устраняется путем ручного переназначения сети, чтобы не было устройств с повторяющимися адресами.

Если у многих устройств одинаковый адрес, переадресация сети вручную занимает очень много времени и является сложной задачей. Либо переключатели на устройстве должны быть изменены вручную по отдельности, либо все устройства должны быть удалены из сети. После удаления всех устройств каждое программно-адресуемое устройство может быть добавлено в сеть и перенаправлено по одному с помощью инструмента конфигурации.

Для решения этой трудоемкой и утомительной процедуры предназначен обмен сообщениями Offline Connection Set.Используя набор автономных подключений, инструмент настройки может подключиться к устройству с нарушением связи, изменить его адрес и затем сбросить его. Поскольку многие устройства с нарушением связи могут совместно использовать адрес, инструмент настройки использует серийный номер поставщика для идентификации конкретного устройства в сети. Мигая светодиодами этого устройства определенным образом, инструмент может идентифицировать неисправное устройство для пользователя, который затем может назначить адрес этому устройству.

К сожалению, только небольшая часть устройств поддерживает набор автономных подключений.

DEVICENET MESSAGING

Есть три вида сообщений, которые могут передаваться между узлами DeviceNet. Одноранговые сообщения — это неформатированные сообщения между любыми двумя узлами. Явные сообщения представляют собой сообщения типа запроса / ответа от ведущего устройства DeviceNet к ведомому устройству DeviceNet, которые получают или устанавливают атрибут в объекте DeviceNet. Сообщения ввода / вывода — это сообщения, которые передают предварительно определенные данные ввода / вывода между ведущим устройством DeviceNet и ведомым устройством DeviceNet.

СООБЩЕНИЕ ПЕРВЫМ СООБЩЕНИЯМ

Обмен сообщениями в сети DeviceNet — это широко неправильно понимаемая концепция.Хотя одноранговый обмен сообщениями поддерживается, для устройств, изготовленных разными поставщиками, нет практического способа связи по одноранговым каналам связи.

Одноранговый обмен сообщениями — это просто обмен сообщениями от одного устройства DeviceNet к другому по любому соединению, не являющемуся ведущим и ведомым. Если два устройства поддерживают обмен сообщениями без подключения, и одно из устройств может выдавать неподключенное сообщение, между двумя устройствами может быть создан одноранговый канал связи.

К сожалению, создание однорангового канала связи не означает, что два устройства могут обмениваться значимыми данными.В отличие от набора связи Group 2 Only (Master / Slave), здесь нет четко определенного правила или организации для обмена данными по каналу одноранговой связи. Если контроллер температуры DeviceNet отправляет температуру через одноранговое соединение на дисплей, дисплей не сможет расшифровать данные. Температура может быть в градусах Цельсия или Фаренгейта. Он может быть 16- или 32-битным, масштабированным или немасштабированным. В отличие от сообщения ввода-вывода между ведущим устройством DeviceNet и ведомым устройством, байты, отправляемые по одноранговому каналу связи, не имеют подразумеваемой структуры или значения.

Большинство реализаций одноранговой связи используется устройствами, произведенными одним и тем же поставщиком. Поставщик определяет формат и содержимое сообщения, чтобы каждое устройство могло понимать содержимое сообщения. Производители штрих-кодов иногда используют обмен сообщениями для создания так называемого «универсального сканера для бедняков». Используя 2 или более сканеров, расположенных вокруг цели, устройство штрих-кода, которое считывает штрих-код, отправляет сообщение другим сканерам, указывающее, что оно имеет штрих-код и что они могут прекратить сканирование.

ЯВНОЕ СООБЩЕНИЕ

Явные сообщения — это сообщения запроса / ответа, которые отправляются ведущим устройством DeviceNet для запроса услуги от ведомого устройства DeviceNet через соединение явных сообщений. Поле кода услуги в явном сообщении идентифицирует запрошенную услугу, а остальная часть сообщения содержит любые данные, необходимые для выполнения услуги. Сервисный код GET_ATTRIBUTE — это типичный запрос, передаваемый в явном сообщении. GET_ATTRIBUTE возвращает значение атрибута устройству, отправившему явное сообщение.Явные сообщения используются всеми устройствами, включая инструменты конфигурации.

DEVICENET SYNOPSIS

Коды службы атрибутов GET и SET являются наиболее распространенными сообщениями, переносимыми явными сообщениями. Данные служебного кода, связанные с этими сообщениями, включают в себя:

Класс объекта — Номер класса объекта объекта в целевом устройстве
Номер экземпляра — конкретное вхождение класса объекта в целевое устройство. Например, устройство с 16 точками ввода может быть реализовано с одним объектом ввода с 16 экземплярами, по одному на каждую точку ввода.
ID атрибута — индекс конкретного значения в объекте, адресуемом службой Get или Set Attribute.
Значение атрибута (только Set) — Новое значение атрибута

Запрос службы Get Service для получения серийного номера устройства выглядит так: это:

Идентификатор подключения Код услуги Класс объекта Экземпляр Идентификатор атрибута
—-CID—- 0E Hex 1 915

Все явные сообщения маршрутизируются через маршрутизатор явных сообщений внутри устройства DeviceNet.Маршрутизатор проверяет класс объекта. Если явное сообщение содержит недопустимый класс, маршрутизатор отклоняет сообщение и возвращает запрашивающей стороне код ошибки. Если маршрутизатор проверяет класс объекта, он передает его целевому объекту для обработки. Ответ от целевого объекта возвращается запрашивающей стороне через маршрутизатор. Обратите внимание, что это только сетевой вид работы устройства и может быть, а может и не быть способом реализации устройства.

Одно интересное применение явных сообщений заключается в том, что их можно использовать для чтения данных ввода-вывода.Явное сообщение может быть сформировано для получения данных атрибутов, содержащих данные ввода-вывода. Данные ввода-вывода могут быть извлечены либо из исходного объекта, генерирующего данные, либо из объекта сборки, содержащего данные, готовые для передачи в мастер.

Соединение с явным сообщением может поддерживать механизм фрагментации для сообщений размером более 8 байтов. Фрагментированные явные сообщения содержат только шесть байтов данных. К каждому сообщению добавляются два байта заголовка для управления фрагментацией. Один байт заголовка указывает позицию фрагментированного сообщения (первый, последний, средний) в последовательности сообщений, а второй байт содержит порядковый номер.

В отличие от фрагментации сообщений ввода-вывода, явные сообщения должны подтверждаться. Получатель (ведущее или ведомое устройство) должен передать сообщение, указывающее на принятие фрагментированного сообщения, до того, как будет передано следующее сообщение в последовательности.

Устройства DeviceNet не обязаны поддерживать фрагментацию явных сообщений. Фактически, большинство устройств не используют явную фрагментацию сообщений, а необходимая передача подтверждений требует огромного количества ресурсов устройства. Немного известно о том, что большинство имен устройств DeviceNet (строка ASCII) имеют длину восемь или меньше байтов, чтобы избежать поддержки явной фрагментации сообщений, поскольку более длинные имена продуктов будут передаваться ведущему устройству в виде фрагментированной последовательности сообщений.

СООБЩЕНИЯ В / В

Сообщения ввода / вывода передают предварительно определенные данные ввода / вывода между сканером DeviceNet и устройством ввода / вывода. Традиционно входы и выходы рассматриваются с точки зрения сети. Ввод — это точка данных, созданная устройством ввода-вывода и переданная на сканер по сети. Выход — это точка данных, потребляемая устройством ввода-вывода и передаваемая со сканера на устройство по сети DeviceNet.

Данные ввода-вывода содержатся в устройстве в одной или нескольких сборках устройства.Объект входной сборки идентифицирует данные, создаваемые устройством. Атрибут три каждого объекта входной сборки — это атрибут, содержащий данные для создания. Атрибут три обычно представляет собой набор данных из одного или нескольких объектов приложения. На рисунке 2 показан пример узлов, которые вы можете найти в простом расходомере.

Объекты сборки вывода идентифицируют данные, потребляемые устройством. Атрибут три каждой выходной сборки определяет конкретные данные, потребляемые устройством.Атрибут три каждой сборки вывода обычно представляет собой набор данных, потребляемых устройством. Потребляемые данные предназначены для одного или нескольких объектов приложения по мере их получения.

Устройство может иметь несколько сборок ввода и вывода. Например, устройство считывания штрих-кода может иметь некоторый набор дискретных входов и выходов. Объекты сборки для устройства со штрих-кодом могут включать в себя сборку только с данными штрих-кода, сборку только с данными ввода-вывода или сборку, содержащую как данные со штрих-кодом, так и данные ввода-вывода.Это обеспечивает максимальную гибкость для конечного пользователя. Конечный пользователь, который не использует ввод / вывод на считывателе штрих-кода, выбирает первую сборку. Пользователь, использующий считыватель штрих-кода в качестве устройства дискретного ввода-вывода, может выбрать вторую сборку, а пользователь, использующий обе, может выбрать последнюю сборку.

Нравится то, что вы читаете?

Подпишитесь на нашу серию электронных писем Automation Education, чтобы изучать все тонкости ведущих промышленных протоколов в еженедельном формате размером в байт!

На рисунке 2 показан пример устройства с более чем одной сборкой.В этом примере пользователь может выбрать одну из двух сборок для простого расходомера. Сборка №1 содержит расход и температуру, а сборка №2 содержит данные дискретного ввода-вывода.

В этих случаях соединение ввода-вывода должно быть настроено для ссылки на сборку, отличную от сборки по умолчанию. В объекте Connection есть минимум два экземпляра соединения. Один экземпляр предназначен для явного соединения, а один — для соединения ввода-вывода. Явное соединение описывает, как передаются явные сообщения.Соединение ввода-вывода описывает способ управления обменом сообщениями.

Атрибут Путь подключения в соединении ввода-вывода — это объект сборки, содержащий данные для потребления и производства. Существует несколько различных способов указать путь подключения, большинство из которых требует большего объяснения, чем может быть предоставлено в этом документе.

Чтобы изменить путь подключения, пользователь может использовать явное сообщение, чтобы установить этот путь напрямую, или во многих случаях поставщик устройства предоставляет атрибут селектора в одном из объектов приложения, чтобы упростить установку пути.Если устройство поддерживает только прямое управление атрибутом пути подключения, пользователю, возможно, придется обратиться к документации устройства или спецификации DeviceNet, чтобы правильно указать путь.

Сообщения ввода-вывода бывают разных видов:

POLLED — Опрошенные сообщения — это сообщения запроса / ответа, отправленные для опрашиваемого соединения. Опрошенные сообщения отправляются сканером со скоростью, которую он выбирает.
CYCLIC — Циклический обмен сообщениями — это запланированный обмен сообщениями. В этом режиме ведомое устройство DeviceNet периодически отправляет сообщения ведущему с определенной запланированной скоростью.
Изменение состояния (COS) — сообщения COS — это сообщения, которые создаются в соединении ввода-вывода при событии. Кроме того, ведомое устройство DeviceNet также выдает сообщение сердечного ритма. Биение сообщает сканеру, что ведомое устройство все еще живо.

Все сообщения передают узел ввода-вывода между сканером и адаптером. Сканер и адаптер — это альтернативные термины, используемые некоторыми пользователями DeviceNet для обозначения DeviceNet Master (сканер) и Slave (адаптер). Сообщения ввода-вывода также реализуют схему фрагментации данных ввода-вывода, размер которых превышает 8 байтов данных стандарта CAN.В отличие от протокола фрагментации, используемого для явных сообщений, фрагментация для сообщений ввода-вывода не подтверждается и не упорядочивается. Несколько сообщений передаются без специальной кодировки или порядкового номера. Получатель просто восстанавливает данные ввода-вывода в порядке получения сообщений.

СООБЩЕНИЕ УСТАНОВЛЕНИЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ

Есть только два требования для успешного размещения нового устройства в сети. Во-первых, скорость передачи данных устройства во многом соответствует скорости передачи всех других устройств в сети, а во-вторых, адрес устройства не должен конфликтовать с адресом другого устройства.

СКОРОСТЬ БОДА

Существует три скорости передачи данных для сетей DeviceNet; 125К, 250К и 500К. Скорость передачи ограничивает длину сети. Проще говоря, сети CAN требуют, чтобы каждое устройство прослушивало свои собственные биты при их передаче и устанавливало бит подтверждения в каждом сообщении, передаваемом по сети. Реализация этого последнего требования диктует максимальную длину сети для каждой скорости передачи данных:

Рисунок 3 — Длина сети для каждой скорости передачи

Определение текущей скорости передачи данных устройства может быть проблемой.Если устройство не настроено с помощью микропереключателей и скорость передачи данных не определяется переключателями, невозможно узнать, какой может быть скорость передачи. Одна из причин, по которой устройство не может подключиться, — это скорость передачи, которая отличается от скорости передачи сети. Если вы не знаете скорость передачи данных устройства DeviceNet, единственный надежный способ выяснить это — попытаться подключиться к нему на каждой скорости передачи.

DEVICENET ADDRESS

Целочисленный адрес назначается каждому устройству DeviceNet в сети.Это целое число — адрес устройства или MacID. MacID — это сокращение от Media Access Identifier. В сети DeviceNet может быть максимум 64 узла. Эти узлы занимают MacID (адреса) от 0 до 63 и могут быть установлены с помощью переключателей или инструмента конфигурации DeviceNet. Два устройства не могут занимать один и тот же адрес DeviceNet.

При включении каждое устройство DeviceNet отправляет сообщение с запросом доступа к сети. Часть этого сообщения — уникальный серийный номер устройства. Если более одного устройства от одного и того же поставщика с одинаковым идентификатором поставщика включаются и пытаются получить доступ к сети в один и тот же момент, устройство с наименьшим серийным номером DeviceNet считается успешным.Все остальные устройства неисправны. Эта последовательность объясняется более подробно в следующем разделе.

DUPLICATE MAC ID SEQUENCE

Протокол DeviceNet требует, чтобы устройства, переходящие из автономного в оперативное состояние, следовали очень определенной последовательности сообщений с определенным временем. Эта последовательность основана на сообщении запроса на дублирование MacID. Это сообщение состоит из идентификатора производителя и серийного номера устройства. Идентификатор поставщика — это целочисленный идентификатор, присвоенный поставщику ODVA, в то время как серийный номер — это уникальное длинное целое число, присвоенное поставщиком.Поскольку поставщик обязан присвоить каждому устройству уникальный серийный номер, никакие два устройства DeviceNet в любой точке планеты не могут иметь одинаковую комбинацию номера поставщика / порядкового номера. Это гарантирует, что никакие два сообщения запроса Duplicate MacID не могут иметь одинаковое содержимое. Если два устройства от одного и того же поставщика попытаются получить доступ к сети в одно и то же время во время последовательности дублирования MacID, устройство с наименьшей комбинацией поставщика / порядкового номера получит доступ первым.

Последовательность дублирования MacID состоит из отправки двух последовательных сообщений запроса дублирования MacID с задержкой в ​​одну секунду между сообщениями.Во время задержки любое подключенное к сети устройство с тем же MacID должно выдать дублирующееся ответное сообщение MacID. Если устройство, присоединяющееся к сети, получает ответное сообщение о дублировании MacID, оно переходит в состояние сбоя связи. Если после второй задержки в одну секунду ответа не поступит, устройство может официально перейти в онлайн-состояние.

Есть и другие, более тонкие требования к устройствам DeviceNet. Например, если устройство в онлайн-состоянии когда-либо получает ответное сообщение Duplicate MacID, оно должно немедленно перейти в автономное состояние.Получение ответа Duplicate MacID указывает на то, что в сети есть другое устройство с таким же MacID в онлайн-состоянии.

РАЗНЫЕ СООБЩЕНИЯ

Сообщение, которое находится прямо напротив сообщения с запросом на дублирование MacID, является сообщением о завершении работы устройства. Это сообщение сообщает о том, что устройство переходит из оперативного состояния в автономное или несуществующее состояние. Это необязательное сообщение, которое может использоваться устройством, чтобы сигнализировать о неисправности, удаленной команде или какой-либо другой причине отключения от сети.

Еще одно редко используемое сообщение — это сообщение Device Heartbeat. Устройства, поддерживающие операцию изменения состояния (COS), используют сообщение Device Heartbeat (DHB), чтобы сообщить мастеру, что они работают. Если в течение установленного периода времени не создается COS-сообщение, содержащее новые данные, устройство создает сообщение DHB.

СОСТОЯНИЯ ОШИБОК

Устройства DeviceNet могут принимать любое из следующих состояний:

НЕ СУЩЕСТВУЕТ Устройство отключилось из-за внутренней ошибки или какой-либо удаленной команды.
НЕАКТИВНО Устройство успешно подключилось к сети, но в настоящее время не «принадлежит» устройству DeviceNet Master. Светодиодный индикатор состояния сети для незанятого устройства мигает зеленым.
TIMED OUT Не удалось получить сообщения по одному или нескольким соединениям с главным устройством. Обычно это исправимая ошибка. В этом состоянии светодиодный индикатор состояния сети на устройстве обычно мигает зеленым.
FAULTED Устройство обнаружило внутреннюю ошибку или получило ответное сообщение Duplicate MacID.Это не исправимая ошибка. В этом состоянии светодиодный индикатор состояния сети на устройстве обычно горит красным.
BUSOFF В состоянии BusOff устройство обнаружило значительные сетевые ошибки и прекратило работу в сети. Обычно это аппаратный сбой в схеме устройства. В этом состоянии индикатор состояния сети обычно горит красным.

ТИПЫ УСТРОЙСТВ DEVICENET

Существует три основных типа устройств DeviceNet; Ведущие устройства, ведомые устройства и одноранговые устройства.Устройство может поддерживать любой один или все типы устройств одновременно.

ГЛАВНЫЕ УСТРОЙСТВА (сканеры)

Главные устройства, иногда называемые сканерами, но не обычно, как клиентские устройства, являются устройствами, которым «принадлежат» подчиненные устройства DeviceNet. Ведущее устройство может владеть многими или всеми ведомыми устройствами, но ведомое устройство может одновременно «принадлежать» только одному ведущему устройству DeviceNet.

Ведущее устройство должно сначала «выделить» ведомое устройство DeviceNet, чтобы получить право владения. Процесс распределения, описанный далее в этом документе, представляет собой набор сообщений установления связи, в которых главное устройство запрашивает управление подчиненным устройством, а затем настраивает подчиненное устройство для передачи определенного набора данных со скоростью, указанной Мастером.Типичный набор сообщений, запрашивающих владение, известен как «Предопределенный набор соединений ведущего и ведомого».

Процесс выделения — это просто сообщение открытого явного запроса, отправляемое через порт неподключенных сообщений, запрашивающее владение ведомым устройством. Если ведомое устройство принимает право владения, оно отвечает утвердительно и создает соединения, запрошенные ведущим устройством в сообщении запроса. Обычно Мастер запрашивает как явное соединение, так и соединение ввода-вывода.

Ведомое устройство может отклонить запрос на выделение от ведущего устройства.Подчиненные устройства могут отклонить запрос, если они уже назначены другому Мастеру или если главное устройство запрашивает неподдерживаемый тип соединения. Например, если мастер запрашивает циклическое соединение, а подчиненное устройство DeviceNet поддерживает только опрашиваемые соединения, запрос на выделение памяти отклоняется.

Как только ведомое устройство принимает запрос на соединение, ведущее устройство использует соединение с явным сообщением для настройки соединения ввода-вывода. Конфигурация включает установку двух наиболее важных атрибутов соединения ввода-вывода; ожидаемая скорость передачи пакетов, а также создаваемые и потребляемые пути соединения.Ожидаемая скорость передачи пакетов — это скорость, с которой ведущий ожидает сканировать ведомое устройство DeviceNet. Если ведущему устройству не удается выполнить сканирование с этой скоростью, ведомое устройство переходит в состояние тайм-аута и должно быть явно повторно активировано ведущим устройством. Пути производимого и потребляемого соединения — это пути к объектам приложения, в которых данные соответственно генерируются или хранятся. Обычно эти пути относятся к одной из сборок, поддерживаемых ведомым устройством.

Сканирование может начаться после полной настройки ведомого устройства.Во время сканирования ведущее устройство производит и потребляет данные ведомого. Ведущее устройство производит данные для узла вывода ведомого устройства, которое определяется путем потребляемого соединения в ведомом устройстве. Ведущее устройство потребляет данные, сгенерированные из входной сборки ведомого, которая определяется путем производимого соединения в выходной сборке ведомого.

ПОДЧИНЕННЫЕ УСТРОЙСТВА (адаптеры)

Подчиненные устройства, иногда называемые серверами, — это устройства, которые принимают и передают данные, специфичные для приложения, на главное устройство и от него.Подчиненные устройства по определению реализуют предопределенный набор соединений ведущего ведомого, описанный в предыдущем разделе.

Ведомые устройства должны поддерживать как минимум один или несколько из следующих типов транспорта сообщений ввода / вывода:

ОПРОС — В этом режиме работы ведущее устройство передает данные ввода / вывода на ведомое устройство с определенной скоростью. Эта скорость должна быть больше, чем скорость, указанная в ожидаемой скорости передачи пакетов при настройке соединения. Подчиненное устройство отвечает на сообщение опроса, создавая данные во входной сборке.

CYCLIC — В циклическом обмене сообщениями ведущее устройство передает данные ввода / вывода на ведомое устройство с некоторой скоростью. Эта скорость должна быть больше, чем скорость, указанная в ожидаемой скорости передачи пакетов при настройке соединения. Подчиненное устройство может быть настроено или не настроено на немедленный ответ. В типичной ситуации ведомое устройство выдает данные ввода-вывода с частотой, настроенной ведущим устройством.

ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ (COS) — В системе обмена сообщениями COS ведущее устройство передает данные ввода / вывода на ведомое устройство с некоторой скоростью сканирования, превышающей заданную в ожидаемой скорости передачи пакетов.Подчиненное устройство может быть настроено или не настроено на немедленный ответ. В типичной ситуации ведомое устройство создает свои данные ввода-вывода ТОЛЬКО, когда прикладной уровень указывает, что данные были изменены, или по истечении некоторого таймера передачи, также известного как таймер пульса.

Ведущее устройство неявно передает свой текущий рабочий режим при каждом сканировании ввода / вывода. Если ведущее устройство (обычно программируемый контроллер) находится в нерабочем режиме, ведущее устройство создает сообщение ввода-вывода с нулевыми байтами данных, известное как сообщение режима IDLE.Затем ведомое устройство может реализовать любые функции, которые требуются от устройства, когда его ведущее устройство не находится в рабочем режиме. Сообщения, полученные с хотя бы одним байтом данных ввода / вывода, указывают ведомому устройству, что ведущее устройство теперь находится в режиме работы. DeviceNet не требует, чтобы ведомое устройство реализовывало какое-либо конкретное поведение, когда ведущее устройство находится в режиме ожидания.

Ведущие устройства, такие как инструменты конфигурации, часто выделяют предопределенный набор соединений ведомого устройства, запрашивающего только соединение запроса явного сообщения.Эти устройства обычно выделяют EM-соединение, получают или устанавливают определенный атрибут, а затем освобождают набор соединений. Если эти устройства в настоящее время выделены другим ведущим устройством, ведущее устройство, владеющее ведомым устройством DeviceNet, имитирует сообщения неподключенного ведомого устройства, но принимает только соединение с явным сообщением. Сообщения для подчиненного устройства принимаются этим мастером и отправляются подчиненному. Ответ от ведомого устройства принимается и передается исходному запрашивающему устройству, как если бы исходное ведущее устройство напрямую взаимодействовало с ведомым устройством.Таким образом устройство, как инструмент конфигурации, может получить или установить атрибут ведомого устройства DeviceNet, даже если это устройство уже принадлежит мастеру.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫДЕЛЕНИЯ МАСТЕРА

Ведущее устройство DeviceNet устанавливает соединение с ведомым устройством, используя следующую последовательность:

  1. Ведущее устройство выдает сообщение с запросом на открытие соединения с ведомым устройством DeviceNet. Подчиненное устройство DeviceNet, которое поддерживает неподключенные сообщения, выделяет явное соединение для сообщений и отвечает на сообщение мастера.Подчиненное устройство возвращает идентификатор соединения и описывает вид обмена сообщениями, который он может поддерживать. Затем эти ведомые устройства переходят к шагу 6 последовательности подключения сообщений.
  2. Если ведомое устройство не может ответить на запрос сообщения об отсутствии соединения в течение одной секунды, ведущее устройство выдает второе сообщение с запросом открытия соединения. Подчиненные устройства, которые не поддерживают обмен сообщениями без подключения, игнорируют сообщение Unconnected Open Request.
  3. Подчиненное устройство может ответить на второй запрос, выделить явное соединение сообщения и вернуть идентификатор соединения ведущему.Затем эти подчиненные устройства переходят к шагу 6 последовательности подключения сообщений.
  4. Если ведомое устройство не отвечает на оба запроса сообщения без подключения, ведущее устройство ждет еще секунду и выдает запрос на соединение только для группы 2. Это сообщение пытается установить явное соединение и / или соединение ввода-вывода с использованием порта Group 2 Only. Это специальный порт, предназначенный только для поддержки простого распределения ведомых устройств.
  5. Подчиненные устройства, которые не могут ответить на запрос соединения только группы 2, помечаются как неисправные.Некоторые мастера могут периодически повторять последовательность распределения, но не обязаны это делать.
  6. Используя явное соединение, сделанное на предыдущем шаге, мастер использует соединение для настройки соединения ввода-вывода. Мастер устанавливает тайм-аут ввода / вывода, пути подключения и другие атрибуты, необходимые для работы соединения ввода / вывода.
  7. После того, как соединение ввода-вывода завершено, какой-то мастер явно удалит явное соединение, поскольку оно больше не нужно.

ВОПРОСЫ ФИЗИЧЕСКОЙ СРЕДЫ

Индикаторы и переключатели

Устройства DeviceNet конфигурируются с помощью внешних аппаратных или программных средств конфигурации.Внешнее оборудование может включать поворотные переключатели, дисковые переключатели, микропереключатели и другие фиксированные устройства ввода. Инструменты конфигурации программного обеспечения получают доступ к внутренней конфигурации устройства через сеть DeviceNet или другой коммуникационный порт. Универсальные инструменты, которые могут настроить любое устройство DeviceNet, используют сеть DeviceNet. Специальные инструменты производителя, которые настраивают только устройства этого производителя, могут использовать либо сеть DeviceNet, либо какой-либо другой коммуникационный порт на устройстве.

Некоторые конечные пользователи предпочитают настройку с помощью переключателей.Их философия заключается в том, что устройство можно легко заменить, если все, что нужно, — это установить переключатели и подключить заменяющие устройства. Другие конечные пользователи предпочитают конфигурацию программного обеспечения. Эти пользователи рассматривают коммутаторы как потенциальный источник отказа устройства.

Оконечное сопротивление

DeviceNet требует оконечных резисторов на каждом конце магистральной линии DeviceNet. На каждом конце магистрали между сигналами CAN-H и CAN-L следует разместить резистор мощностью 1 ватт, 120 Ом. Спецификация DeviceNet прямо рекомендует не включать эти согласующие резисторы в устройство.

Изоляция

Изоляция устройств DeviceNet рекомендуется для устройств с подключением к внешним источникам питания.

ЛИСТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ДАННЫХ (EDS)

Поставщики DeviceNet должны предоставить документацию определенного типа, определяющую, как настроено их устройство. Документ может быть набором печатных инструкций или каким-то электронным файлом. Как минимум, поставщик должен предоставить инструкции для любых внешних переключателей и список значений класса / экземпляра / атрибута, которые управляют конфигурацией устройства.Некоторые поставщики создают «сборку конфигурации», содержащую данные параметров. Эта сборка предоставляет единый атрибут, единую точку отсчета, где все параметры устройства могут быть прочитаны и записаны.

Электронный список атрибутов, которые настраивают устройство DeviceNet, обычно предоставляется поставщиком. Эти файлы EDS иногда не содержат информации об устройстве или могут быть очень длинными и сложными. Более обширные файлы EDS позволяют инструментам конфигурации точно настроить устройство с помощью текстовых идентификаторов для битовых значений и других очень информативных текстовых строк.

ТИПОВЫЕ УСТРОЙСТВА DEVICENET

Устройства ввода-вывода DeviceNet

Большинство устройств DeviceNet являются подчиненными устройствами ввода-вывода. Устройство ввода-вывода DeviceNet передает дискретные или аналоговые точки ввода-вывода ведущему устройству DeviceNet. Устройства ввода-вывода DeviceNet бывают всех форм и размеров, от одной или двух точек до многих точек. Многие устройства ввода / вывода не изолированы и питаются от сети, в то время как другие используют изолированные выходы.

Мастера сети DeviceNet

Устройства мастера сети DeviceNet обычно являются программируемыми контроллерами или персональными компьютерами.Ведущие устройства DeviceNet выделяют ведомые устройства DeviceNet и передают данные между ведущим устройством и его ведомыми устройствами.

Шлюзы DeviceNet

Шлюзы DeviceNet преобразуют данные из другого протокола в DeviceNet. Шлюзы Modbus DeviceNet, например, преобразуют устройства Modbus в устройства DeviceNet. Шлюзы ASCII DeviceNet принимают данные ASCII и преобразуют их в Modbus. Для DeviceNet существует бесчисленное множество преобразователей протоколов.

Сложной проблемой для шлюза DeviceNet является отображение данных другого протокола в объектной структуре DeviceNet.Например, протокол Modbus представляет свои данные как серию 16-битных целых чисел, тогда как CIP представляет данные как атрибуты, являющиеся частью объектов. Шлюз DeviceNet должен позволять каким-либо методам преобразовывать данные в собственном формате Modbus, ASCII или другом формате в объектно-ориентированную структуру DeviceNet.

Мастер-стек DeviceNet

Мастер-стек DeviceNet — это программное обеспечение, реализующее протокол связи DeviceNet и CIP. Мастер DeviceNet должен иметь возможность отправлять сообщения по физической сети CAN.Для этого он должен знать конкретный интерфейс регистров выбранного контроллера CAN. Разработчик устройства DeviceNet, который хочет реализовать ведущее устройство DeviceNet, должен создать интерфейс между ведущим устройством DeviceNet и контроллером CAN, выбранным разработчиком оборудования. Иногда, как в случае со стеками DeviceNet Master, предоставляемыми Real Time Automation, Inc., файл интерфейса для конкретного CAN-контроллера доставляется как часть стека DeviceNet Master.

Для реализации DeviceNet Master приложение управляет распределением устройств DeviceNet, количеством байтов данных, которые необходимо произвести и потребить, и частотой опроса подчиненных устройств DeviceNet.За дополнительной информацией о реализации приложения DeviceNet Master обращайтесь в Real Time Automation, Inc ..

Подчиненные стеки DeviceNet

Программный стек ведомого устройства DeviceNet — это программное обеспечение, реализующее протокол связи DeviceNet и CIP. Ведомое устройство DeviceNet должно иметь возможность получать сообщение о распределении от ведущего устройства DeviceNet, потреблять выходные сигналы, генерируемые ведущим устройством, и создавать входные данные. Для этого он должен знать конкретный интерфейс регистров выбранного контроллера CAN, как и стек DeviceNet Master.Разработчик устройства DeviceNet, который хочет реализовать подчиненное устройство DeviceNet, должен создать интерфейс между подчиненным устройством DeviceNet и контроллером CAN, выбранным разработчиком оборудования. Иногда, как в случае стеков ведомых устройств DeviceNet, предоставляемых Real Time Automation, Inc., файл интерфейса для конкретного контроллера CAN доставляется как часть стека ведомых устройств DeviceNet.

Для реализации DeviceNet Slave приложение управляет адресом DeviceNet, количеством байтов данных, которые необходимо произвести и потребить, а также структурой объекта устройства.Реализация объектной структуры устройства в подчиненном устройстве DeviceNet является одной из наиболее важных частей реализации подчиненного устройства DeviceNet. Эта структура является структурой, которую видят пользователи устройства, и должна быть правильно реализована для удовлетворения их потребностей.

Для получения дополнительной информации о наших продуктах и ​​услугах звоните 1-800-249-1612.

Хотите добавить DeviceNet в свой проект?

См. Решения DeviceNet

Как настроить и протестировать RFC-соединение в SAP