Ethernet powerlink

Ethernet powerlink является детерминированным в режиме реального времени протоколом для стандартного Ethernet. Это открытый управляемый протокол Ethernet POWERLINK Standardization Group (EPSG). Он был введен австрийской автоматизационной компанией B&R в 2001 году.

Этот протокол не имеет ничего общего с возможностью распространения через Ethernet кабеля или power over Ethernet (PoE), мощность линии связи или Bang & Olufsens PowerLink кабеля.

Обзор

Ethernet Powerlink расширяет Ethernet смешанной избирательной и timeslicing технологиями. Это:

• Гарантированная передача срочных данных в очень короткие изохронные циклы с настраиваемым временем отклика
• Время синхронизации всех узлов в сети с очень высокой точностью
• Передача меньше timecritical данных в скрытых асинхронных каналах

Современные реализации достигает временного цикла до 200 мкс и точности времени (джиттер) менее 1 мкс.

Стандартизация

Powerlink был стандартизирован Ethernet Powerlink Standardization Group (EPSG), основана в июне 2003 года как независимая ассоциация. Рабочие группы сосредоточили внимание на таких задачах, как безопасности, технологиях, маркетинге, сертификации и конечных пользователях. EPSG сотрудничает с органами по стандартизации и объединении, таких как CAN в Automation (CiA) Group и IEC.

Физический уровень

Оригинальный физический уровень указан был в 100Base-X Fast Ethernet (IEEE 802.3). С конца 2006 года, Ethernet Powerlink с Gigabit Ethernet поддерживает скорость передачи данных в десять раз выше (1.000 Мбит / с), используя несколько лучший кабель (категории 6). Более высокие скорости возможно в теории, так как со стандартными модулями и FPGAs. Повторяющиеся хабы вместо переключателей в режиме реального времени домена рекомендуется свести к минимуму задержки и джиттер. Ethernet Powerlink использует Industrial Ethernet IAONA в планировании и руководстве по установке кабелей промышленной сети и как промышленных Ethernet разъемов 8P8C (известный как RJ45) и М1 не принимаются.

Уровень канала данных

Стандартный уровень канала данных Ethernet будет расширен на дополнительный механизм планирования «автобус», который обеспечивает, что в промежуток времени только один узел имеет доступ к сети. График разделен на изохронную асинхронную фазы. Во время изохронной фазы, критически важные данные передаются, в то время как асинхронная фаза обеспечивает пропускную способность для передачи, критически важных данных. Управление узлом (MN) предоставляет доступ к физической среде с помощью специальных сообщений запроса. В результате, только один узел (CN) имеет доступ к сети на данное время, что позволяет избежать столкновения, присутствующих на старших хабов Ethernet до переключателей.CSMA/CD механизм не-коммутации Ethernet, вызвает недетерминированное поведение Ethernet, его можно избежать, с помощью механизма планирования Ethernet Powerlink.

Основной цикл

После запуска системы закончится, Real-Time домена, действующие в рамках Real-Time условиях. Планирование основной цикл контролируется управляющим узлом (MN). Общее время цикла зависит от количества данных реального времени, асинхронных данных и количества узлов для опроса во время каждого цикла.

Основной цикл состоит из следующих этапов:

• Начальная фаза: Управление узлом, посылает сообщение синхронизации на все узлы. Каркас называется SoC — начало цикла. Каркас называется SoC — Start of Cycle.
• Изохронная фаза: Управление узлом призывает каждого узла для передачи срочных данных для процесса или управления движением, отправив PREQ — опрос запрос — фрейм. Имя узла ответы с Pres — опрос Response — кадр. Так как все другие узлы слушают все данные на этом этапе, система связи обеспечивает производитель-потребитель отношения.

Сроки которая включает в себя PREQ-n и Pres-n называется интервал времени для адресуемого узла.

• Асинхронная фаза: Управление узла дает право на один конкретный узел для отправки специальных данных, посылая SOA — Начало асинхронизации — фрейм . Имя узла будет отвечать ASND. Стандартный IP-протоколы и решения могут быть использованы во время этой фазы.

Качество Real-Time поведение зависит от точности общего времени основного цикла. Длина отдельных фаз может изменяться до тех пор, пока сумма во всех фазах остается в пределах границ основного времени цикла. Соблюдение основного времени цикла контролируется управляющим узлом. Продолжительность изохронных и асинхронных фаза может быть настроено.

Фото 1: Рамки выше линии времени посылаются MN, ниже линии времени различные CNs.

Фото 2: временные интервалы для узлов и асинхронных временных интервалов

Мультиплекс для оптимизации полосы пропускания

В дополнение к передаче данных Real-Time во время каждого основного цикла, некоторые узлы также могут разделиться для улучшения использования полосы пропускания. По этой причине, изохронная фаза может различать передачу слотов, посвященных конкретным узлам, которые должны отправить свои данные в каждый основной цикл, узлы передавая свои данные один за другим в разных циклах, разделяются слотами. Критически важные данные могут быть переданы в длинные циклы, чем основной цикл. Назначение слотов в течение каждого цикла остается на усмотрение управляющего узла.

Фото 3: Временные интервалы EPL в режиме мультиплексирования.

Poll response chaining

Режим используется в основном для применения робототехники и больших надстроек. Ключевые ниже, число кадров и лучшего распределения данных.

Внешняя безопасность

Сегодня, машины и системы безопасности застряли в жесткой схеме состоящей из аппаратных функций безопасности. Последствия этого — дорогостоящие кабели и ограниченные возможности диагностики. Решением является интеграция безопасности соответствующих данных приложения в стандартный последовательный протокол управления. OpenSAFETY позволяет взаимодействовать публикации / абоненту и клиенту / серверу. Безопасность соответствующие данные передаются через встроенный фрейм данных внутри стандартных сообщений. Меры, направленные на избежание неудач незамеченными из-за систематической или стохастической ошибки, являются неотъемлемой частью Криптографический протокол. OpenSAFETY в соответствии с IEC 61508. Протокол соответствует требованиям SIL 3. Методы обнаружения ошибок не влияют на существующие слои транспортировки.

Литература

• Machine safety Tactical brief"«»", Automation World, 2012, <http://leadwise.mediadroit.com/files/19528SICKTacticalBrief_v3.pdf> 

• Humphrey, David (2012), "openSAFETY Initiative Aims to Unify Industrial Safety Protocols", «», USA: ARC Advisory Group, <http://www.arcweb.com/strategy-reports/2012-04-12/opensafety-initiative-aims-to-unify-industrial-safety-protocols.aspx> 

• POWERLINK Awarded National Standard in China"«»", Control Engineering Asia, 2012, <http://www.ceasiamag.com/article/powerlink-awarded-national-standard-in-china/8532> 

• DDASCA Consortium defines openSAFETY as standard"«»", Automation.com, 2012, <http://www.automation.com/content/consortium-including-airbus-and-the-french-national-railway-corporation-defines-opensafety-as-standard> 

• Zezulka, F. & Hyncica, o. (2008), Průmyslový Ethernet VIII: Ethernet Powerlink, Profinet, "«»", Automa Т. 5: 62–66, <http://www.odbornecasopisy.cz/res/pdf/37288.pdf> 

• "Which Ethernet system is the right one?", «», Control Engineering Europe, 2009, <http://www.controlengeurope.com/article.aspx?ArticleID=22745> 

Ссылки

• ethernet-powerlink.org — Ethernet POWERLINK Standardization Group website
• sourceforge.net/projects/openpowerlink — Open Source Stack for LINUX
• kalycito.com/software_kalycito.php — Open Source Stack for Windows XP

Ethernet Powerlink and OpenSafety Forums on LinkedIn

• Ethernet Powerlink Group
• OpenSafety Group

Шаблон:List of Automation Protocols

Связать^?

На эту статью не ссылаются другие статьи Википедии. Пожалуйста, воспользуйтесь подсказкой и установите ссылки в соответствии с принятыми рекомендациями.

Для улучшения этой статьи желательно?: Проставив сноски, внести более точные указания на источники.