Одним из приоритетных направлений проектирования современных систем электроэнергетики и, особенно в части цифровых комплектных трансформаторных подстанций (ЦПС) (рис. 1), является разработка и модернизация автоматизированных систем управления с использованием новейшего аппаратного и программного обеспечения [1–4].
В области автоматизации технологических процессов (АСУТП) для объединения программируемых контроллеров (ПЛК), устройств сопряжения с объектами (УСО), устройств управления электроприводами, интеллектуальных датчиков и измерительных приборов (т.е. технических средств автоматизации ТП) [5–10] в информационно-управляющие сети традиционно использовались «полевые» шины (fieldbus) [11–14]. Наиболее известными из них являются сети на основе «физического» интерфейса RS-485 с протоколами Modbus и сети на основе физического интерфейса и протоколов CAN (первоначально разработаны для использования в автомобильных бортовых системах управления и автоматики). Многие устройства промышленной автоматизации используют протокол Modbus-ASCII/ RTU в качестве стандартного механизма обмена информацией [15–18].
Коммуникационный протокол Modbus был разработан компанией MODICON еще в 1979 г. На сегодняшний день он является одним из широко используемых протоколов связи в сфере промышленной автоматизации. Одним из основных недостатков традиционных полевых шин является ограничение на максимальную длину соединительных линий. Для «физического» интерфейса RS‑485 максимальная длина составляет 1200 м. Для увеличения длины линий необходимо использование специализированных устройств — повторителей интерфейсов.
В настоящее время в АСУ ТП наблюдается тенденция перехода от традиционных полевых шин ПЛК к локальным сетям Ethernet 10/100 Mbps, основанным на технических решениях, аналогичных используемым в традиционных офисных локальных сетях [19–22].
Все преимущества сетей Ethernet основаны на их открытости и стандартизации, поэтому подобные сети получили широкое распространение в офисах и на предприятиях. Тот факт, что Ethernet стандарт является открытым, гарантирует его будущее развитие и наращивание функциональных возможностей. Например, за последнее время скорости Ethernet сетей неуклонно росли, и со скорости 10 Mbps они достигли уже уровня сотен Gbps. Таким образом, при проектировании новых систем обеспечена достаточность пропускной способности установленной информационноуправляющей сети.