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涵盖工业自动化的各个方面

   日期:2020-01-30     浏览:75    评论:0    
核心提示:工业以太网是指使用以太网并辅以确保服务质量的机制以实现自动化系统中的节点联网的网络。

工业以太网是指使用以太网并辅以确保服务质量的机制以实现自动化系统中的节点联网的网络。

工业以太网描述了使用经过修改的以太网或使用无线电技术的变体。

各种制造商和协会已将其现场总线变体扩展到包括工业以太网变体,在该变体中,迄今为止在现场总线网络中已知的自动化应用可以继续工作。

其中之一就是Profinet,它涵盖了工业通信的各个方面。

工业以太网有三种方法。我们可以通过它们对以太网和TCP / IP协议的不同适应来区分它们。

1.使用IEEE 802.3和TCP / IP中定义的标准以太网

此方法恰好对应于办公环境中的实现。特定于办公室的应用程序仅在应用程序层上交换为特定于自动化的应用程序。这种类型的解决方案可以在性能要求等同于办公环境的环境中工作。

2.在OSI第3层和第4层上使用IEEE 802.3中定义的标准以太网,并根据IEEE 802.1Q进行优先级排序,以及TCP / IP和特定的自动化协议

根据自动化通信的性能要求,此方法提供了不同的“通信通道”:一个TCP / IP通道用于其性能要求与办公环境相当的应用程序(尽力而为),而一个实时通道则绕过或取代了TCP / IP协议,从而可以使用对实时性能有更严格要求的应用程序。

3.在OSI第3层和第4层上使用优化的以太网堆栈以及TCP / IP和特定的自动化协议

如果需要具有确定性数据传输和最大实时性能要求的应用(例如轴控制),则自动化系统需要这种方法。但是,该方法还通过提供可以并行工作的各种通信通道来覆盖所有通信类型:基于以太网堆栈和调度的适配,一个TCP / IP通道和一个或多个绕过TCP / IP协议的实时通道可用。确定性是通过使用时隙过程(调度)来进行的,该过程提供了最高性能等级的固定传输周期,并且通过所有节点的循环同步进行。这种方法通常需要使用特殊的开关。

Profinet符合变体2和3,并适用于许多需要实时性能的自动化方案。Profinet涵盖了工业通讯的各个方面,并且是根据IEC 61158的开放系统。

并行通讯

模块化的Profinet概念区分不同的通信类型,以满足各种响应时间要求:

  • 没有特定的性能要求

  • 更高的性能要求-实时(RT)

  • 最高性能要求-同步实时(IRT)

此外,Profinet根据要连接的节点区分不同类型的通信:

  • Profinet IO实现具有RT和IRT要求的控制器和IO设备之间的通信。

  • Profinet基于组件的自动化适合通过TCP / IP以及其他RT要求在控制器之间进行通信。

可以在同一网络上并行使用所有类型的通信,并且代理组件可用于过渡到Profibus等传统现场总线拓扑中的节点。同样,Profinet支持通过无线技术(例如WLAN)进行通信以连接IO设备。

大多数Profinet通信都是通过以太网和TCP / IP数据包进行的,无需进行任何修改。这样就可以不受限制地集成到具有Office应用程序的通用网络中。

RT通信不仅使用以太网数据包的优先级,还使用OSI第3层和第4层上的优化协议栈。此协议栈没有任何路由功能。这意味着RT通信仅限于一个逻辑子网。但是,第3层拓扑允许与整个网络上的集中式计算机进行并行TCP / IP通信。

用于最大实时要求的IRT通信(尤其是对于同步应用程序)基于以太网堆栈的扩展,用于同步所有通信伙伴,并使用调度(即时隙技术)。

IRT通信要求相关的网络区域配备特殊的IRT交换机,以减少到整个网络的集成,从而减少基于第2层的封闭通信区域的连接。

拓扑可以过渡到整个网络,并且可以启用并行TCP / IP通信。


 
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