ЕтхерЦАТ радни принцип
1. Принцип рада:
Постоји низ Етхернет решења доступних за пружање функционалности у реалном времену: на пример, процес приступа ЦСМА / ЦД је онемогућен преко нивоа протокола вишег нивоа и замењен је временским размаком или процесом гласања. Друга решења користе наменске прекидаче и користе прецизну контролу времена за дистрибуцију Етхернет пакета. Иако ова рјешења могу брже и тачније доставити пакете повезаним Етхернет чворовима, кориштење пропусног опсега је врло ниско, посебно за типичну аутоматизацију, јер чак и за врло мале количине података, потребно је послати комплетан Етхернет оквир. Штавише, време потребно за преусмеравање на излазни или управљачки погон и читање улазних података зависи првенствено од начина извршења. Обично је потребно користити и под-бус, посебно у модуларном И / О систему, ови системи и БецкхоФФ К-бус, преко синхроног под-бус система како би се убрзала брзина преноса, али таква синхронизација неће бити у стању избјећи кашњење изазвано преносом комуникационог сабирнице.
Коришћењем ЕтхерЦАТ технологије, БецкхоФФ се пробио кроз ова системска ограничења других Етхернет рјешења: Умјесто добијања Етхернет пакета на свакој тачки повезивања као прије, декодирање и копирање као подаци процеса. Када оквир пролази кроз сваки уређај (укључујући и основни терминални уређај), ЕтхерЦАТ славе контролер чита податке који су важни за уређај. Слично томе, улазни подаци се могу убацити у поруку док прође. Када се оквир пренесе (само неколико бита је одложено), славе препознаје релевантну команду и обрађује га. Овај процес се имплементира у хардверу у славе контролеру и стога је независно од реалног времена оперативног система или перформанси процесора софтвера стацк протокола. Последњи ЕтхерЦАТ славе у сегменту враћа потпуно обрађену поруку тако да се порука враћа као одговор од првог славе до мастер-а.
Од перспективе Етхернет, сегмент ЕтхерЦАТ сабирница је једноставно велики Етхернет уређај који може примати и слати Етхернет рамове. Међутим, "уређај" не садржи један Етхернет контролер са низводним микропроцесором, већ само велики број ЕтхерЦАТ робова. Као и било који други Етхернет, ЕтхерЦАТ може успоставити комуникацију без потребе за прекидачем, чиме се ствара чист ЕтхерЦАТ систем.
2. Терминали имплементирају Етхернет:
Сваки уређај система гарантује коришћење комплетног Етхернет протокола, чак и за сваки И / О терминал, без кориштења под-буса. Једноставно претворите медијум преноса спајалице из завојне пара (100басеТКС) на Е магистралу како бисте задовољили захтеве електронског прикључног блока. Тип сигнала Е сигнала (ЛВДС) у терминалном блока није намењен, може се користити и за 10 Гигабит Етхернет. На крају терминалног блока, карактеристике физичког магистрала се конвертују назад у стандард 100басеТКС.
Стандардни Етхернет МАЦ или јефтине стандардне мрежне картице (НИЦ) су довољни за употребу као хардвер у контролеру. ДМА (Дирецт Мемори Аццесс) се користи за пренос података на рачунар. То значи да приступ мрежи нема утицаја на перформансе ЦПУ-а. Исти принцип се користи и на БецкхоФФ мултипорт картици, која пакује до 4 Етхернет канала у једном ПЦИ слоту.
3. Обрада протокола се у потпуности врши у хардверу
3.1 протокол:
ЕтхерЦАТ протокол је оптимизован за податке процеса и преноси се директно на Етхернет рамове или се компримује у УДП / ИП датаграмима. УДП протокол се користи када мрежни усмеривач обрађује ЕтхерЦАТ сегмент у другим подменама. Етернет оквир може садржавати неколико ЕтхерЦАТ порука, од којих је свака посвећена специфичној меморијској области која се може користити за програмирање логичке слике процеса до 4ГБ величине. Пошто је ланац података независан од физичке секвенце ЕтхерЦАТ терминала, ЕтхерЦАТ терминали се могу слободно адресирати. Станице славе могу да емитују, мултицаст и комуницирају.
Протокол може такође да обрађује нормално не-циклично комуницирање параметара. Структуру и значење параметара поставља профил ЦАНОПЕН уређаја и ови профили уређаја се користе за различите класе уређаја и апликације. ЕтхерЦАТ такође подржава зависна правила која су у складу са стандардом ИЕЦ 61491. Профил је назван по СЕРЦОСТМ-у и универзално је препознатљив у свету апликација за контролу покрета.
Поред размењивања података у складу са принципом мастер / славе, ЕтхерЦАТ је такође веома погодан за комуникацију између контролера (мастер / мастер). Фреели адресиране варијабле мреже података процеса, као и разне параметризације, дијагностике, програмирања и даљинских контрола могу задовољити бројне захтјеве. Интерфејс података за мастер / славе комуникацију са мастер / мастер-ом је исти.
ФММУ: Обрада порука се у потпуности изводи у хардверу
3.2 перформанси:
ЕтхерЦАТ је достигао нову висину у перформансама мреже. Цикл освежавања од 1000 дистрибуираних И / О података је само 30 μс, укључујући и време трајања терминала. Са етернет оквиром може се размјењивати до 1486 бајта података процеса, што одговара готово 12.000 дигиталних И / Ос. Пренос овог податка је само 300 μс.
Комуникација са 100 серво оса траје само 100 μс. Током овог времена, постављене вредности и контролни подаци могу се обезбедити за све осе, а њихова стварна позиција и статус се могу пријавити. Технологија дистрибуираног сата осигурава да време синхронизације између ових осе одступа за мање од 1 микросекунде.
Користећи супериорне перформансе ЕтхерЦАТ технологије, могуће је имплементирати контролни метод који се не може реализовати уз конвенционални систем фиелдбус-а. На тај начин се преко буса може формирати и ултрабрза контролна петља. Карактеристике које су раније захтевале локалну наменску хардверску подршку сада могу бити мапиране у софтверу. Огромни ресурси пропусног опсега омогућавају пренос података статуса паралелно са било којим подацима. ЕтхерЦАТ технологија омогућава комуникациону технологију у складу са модерним индустријским рачунарима високих перформанси. Аутобусни систем више није уско грло контролног концепта. Дистрибуирани И / О пренос података превазилази перформансе које може постићи само локални И / О интерфејс.
Предност ове мрежне перформансе је евидентна у малим контролерима са релативно умереном рачунарском снагом. ЕтхерЦАТ-ова брза петља се може завршити између два контролна циклуса. Због тога, контролор увек има најновије расположиве улазне податке, а кашњење излазног адресирања је минимално. Понашање понашања регулатора значајно се побољшава без потребе за повећањем сопствене рачунарске моћи.
Принцип ЕтхерЦАТ технологије је скалабилан, не ограничавајући се на 100М пропусни опсег - могуће је и Етхернет проширен на Гигабит.
3.3 ЕтхерЦАТ замењује ПЦИ:
Са убрзавањем миниатуризације ПЦ компонената, величина индустријских рачунара зависи углавном од потребног броја слотова.
Употреба брзог Етхернет пропусног опсега и ширине преноса података ЕтхерЦАТ комуникационог хардвера (ЕтхерЦАТ славе контролер) отвара нове могућности за примјену: интерфејси који се обично налазе у ИПЦ-у преносе се на интелигентне терминале интерфејса у ЕтхерЦАТ систему. Осим дистрибуираних И / О, оси и управљачких јединица, комплексни системи као што су фиелдбус мастери, брзи серијски интерфејси, гатеваи и други комуникациони интерфејси могу се решити преко Етхернет порта на рачунару. Чак и други Етхернет уређаји који нису ограничени на варијанте протокола могу се повезати преко дистрибуираних прекидача. Величина индустријског ПЦ рачунара постаје све мања и мања, а цена постаје нижа и нижа. Етхернет интерфејс је довољан за све задатке комуникације.
Етхернет се користи уместо ПЦИ фиелдбус уређаја (Профибус, ЦАНОПЕН, ДевицеНет, АС-и, итд.) Како би се интегрирали преко дистрибуираних фиелдбус мастер терминала. Не користи мастер мастер сабирнице ПЦИ слота на рачунару.
3.4 Топологија:
Аутобус, дрво или звезда: ЕтхерЦАТ подржава скоро сваку топологију. Због тога, структура бус-изведеног бус-буса се такође може користити за Етхернет. Комбиновање бус и грана структура је посебно корисно за системско каблирање. Сви интерфејси се налазе на спојници и нису потребни додатни прекидачи. Наравно, такође се може користити традиционална Етхернет топологија стартера.
Коришћење различитих каблова преноса повећава флексибилност каблова. Флексибилни и јефтини стандардни етхернет патцх кабл може пренијети сигнале преко Етхернет мода (100басеТКС) или путем Е-бус-а. Оптичко влакно (ПФО) се може користити за посебне примјене. Етернет пропусни опсег (нпр. Различити оптички каблови и бакарни каблови) могу се користити у комбинацији са прекидачима или медијским претварачима. Физичке карактеристике Фаст Етхернет-а могу направити растојање између уређаја до 100 метара, док Е-бус може гарантовати само размак од 10 метара. Фаст Етхернет или Е-бус се могу изабрати према захтевима за растојање. ЕтхерЦАТ систем може да прими до 65.535 уређаја, па је цела мрежа готово неограничена
4. Слободан избор топологије
На кабловима је максимална флексибилност: било да користите прекидаче, било да користите топологију аутобуса или топологију дрвета. Аутоматско додељивање адреса; нема потребе за постављањем ИП адресе.
4.1 Дистрибутед цлоцк:
Прецизна синхронизација је нарочито важна у процесу дистрибуције где је потребан широк спектар симултаних радњи, као што је када неколико серво оса врши истовремене задатке везивања.
Прецизна калибрација распоређеног сата је најефективно решење за синхронизацију. Насупрот томе, ако се користи пуна синхронизација, квалитет података о синхронизацији ће бити значајно погођени када дође до грешака у комуникацији. У комуникационом систему, корак по корак корак калибрације је толерантан за кашњење грешке до неке мере. У ЕтхерЦАТ-у, размјена података је у потпуности заснована на чистим хардверским уређајима. Пошто комуникација користи логичку структуру мрежног прстена, фулл-дуплек Фаст Етхернет и стварну структуру мрежног прстена, "главни сат" може једноставно и прецизно одредити компензацију рада за сваки "славе сат" и обратно. Дистрибуирани сат се прилагођава на основу ове вредности, што значи да може да обезбеди веома прецизну базу података са мање од 1 микросекундног џитера у мрежи.
Међутим, дистрибуирани сатови високих перформанси се не користе само за синхронизацију, већ и пружају тачне информације о локалном времену током прикупљања података. Због увођења нових проширених типова података, измерене вредности могу бити додијељене врло прецизним временским маркицама.
4.2 Врућа веза:
Многе апликације захтевају промјену конфигурације И / О током рада. На пример, центар за обраду са променљивим карактеристикама, систем за алат опремљен сензором, интелигентни уређај за пренос, флексибилан актуатор за радно окружење и штампач који може самостално затворити јединицу за штампање. ЕтхерЦАТ систем узима у обзир ове захтеве: функција "вруће везе" може повезати или одвојити различите дијелове мреже или их "динамички" реконфигурирати како би осигурала флексибилни одговор на промјену конфигурација.
4.3 Висока доступност:
Опционална редунданција каблова задовољава све већу потребу за повећаном расположивошћу система тако да се опрема може заменити без искључивања мреже.
ЕтхерЦАТ такође подржава редундантне главне станице са врућим режимом мировања. С обзиром да ЕтхерЦАТ славе контролер аутоматски враћа оквире када се сусреће прекид, неуспјех уређаја неће узроковати искључивање читаве мреже. На пример, ланац за заштиту каблова може се посебно конфигурисати у облику кратке траке како би се спречило оштећење.
4.4 безбедност:
Сигурносне функције се генерално имплементирају одвојено од мреже аутоматизације, преко хардвера или користећи наменски сигурносни систем сабирнице. Захваљујући ТвинСАФЕ технологији (Бецкхофф-ова сигурносна технологија), сада је могуће користити ЕтхерЦАТ сигурносни протокол за комуникацију везану за сигурност и контролу комуникације на истој мрежи.
Протокол сигурности заснован је на слоју апликација ЕтхерЦАТ-а и не утиче на ниже слојеве. Овај сигурносни протокол је сертификован према ИЕЦ 61508 за постизање нивоа сигурности интеграције (СИЛ) 3 и може чак доћи до СИЛ4 након предузимања одговарајућих мјера. Дужина података може се разликовати тако да се протокол једнако примјењује на сигурносне И / О податке и технологију сигурности погона. Као и остали ЕтхерЦАТ подаци, сигурни подаци могу бити усмерени без употребе сигурног рутера или гатеваи-а.
4.5 Дијагноза:
Дијагностичке могућности мреже су веома важне за побољшање доступности мреже и смањење времена пуштања у рад (тиме смањују укупне трошкове). Грешке могу бити елиминисане само ако су брзо и прецизно откривене и јасно идентифициране. Због тога је током развоја ЕтхерЦАТ-а посебна пажња посвећена типичним дијагностичким карактеристикама.
Током тестирања, стварна конфигурација И / О терминала се провјерава за континуитет помоћу наведене конфигурације. Топологија такође мора да одговара конфигурацији. Због уграђене идентификације топологије, И / О се може потврдити када се систем покрене или када се аутоматски инсталира.
Битне грешке током преноса података могу се открити са важећим 32-битним ЦРЦ-ом. Осим детекције и локације прекидне тачке, пренос физичког слоја и топологије кроз ЕтхерЦАТ системски протокол чини квалитетан надзор сваког појединачног сегмента преноса стварности. Аутоматским анализом релевантних бројача грешака, критични део мреже може се прецизно лоцирати. Можете открити и лоцирати изворе константне грешке, као што су ЕМЦ сметње, неисправни конектори или оштећени каблови, чак и ако нису имали прекомјеран утјецај на способност мреже да се сам оздрави.
4.6 Отвореност:
ЕтхерЦАТ технологија није у потпуности компатибилна са Етхернет-ом, али има и посебне карактеристике отвореног дизајна: овај протокол може коегзистирати са другим Етхернет протоколима који пружају разне услуге, а сви протоколи коегзистирају у истом физичком медију - обично само Укупна перформанса мреже мали степен утицаја. Стандардни Етхернет уређај се може повезати на ЕтхерЦАТ систем путем прекидача, који не утиче на вријеме циклуса. Уређаји са традиционалним интерфејсом фиелдбус могу се интегрирати у мрежу преко повезивања главног терминала ЕтхерЦАТ фиелдбус. Варијанта протокола УДП омогућава да се уређај интегрише у било који слотски интерфејс. ЕтхерЦАТ је потпуно отворен протокол који је идентификован као формална ИЕЦ спецификација (ИЕЦ / ПАС62407).