ControlNet: arhitektuur, töö, erinevused ja rakendused

ControlNeti tehnoloogia töötas esmakordselt välja 1995. aastal Rockwell Automation, kuna see püüab olla ees viimastest tehnoloogiatrendidest. Pärast seda haldas seda avatud tööstusvõrgu protokolli täielikult ControlNet International. Kuid ControlNeti haldamine ja tugi viidi üle ODVA-le (Open DeviceNet Vendors Association), nii et see haldab kõiki protokollid ühise tööstusprotokolli perekonna raames. ControlNet pakub erinevaid funktsioone, nagu reaalajas blokeerimine, I/O ribalaius, peer-to-peer sõnumside jne. ControlNeti võrk on mõeldud peamiselt tootlikkuse suurendamiseks kogu ajakriitilise rakenduse andmeedastuse ajal nii tootmise kui protsessi jaoks. automatiseerimine . Seega käsitletakse selles artiklis lühikest teavet ControlNeti – arhitektuuri, töö ja selle rakenduste kohta.

Mis on ControlNet?

ControlNet on avatud tööstusvõrgu protokoll, mis kasutab CIP-i (Common Industrial Protocol) kõrgemate kihtide jaoks alates seitsmest. OSI mudeli kihid . ControlNeti disainerid kohandasid transpordikihi, võrgukihi, andmelingi ja füüsilise kihi CIP-kihte, et need sobiksid ControlNeti võrgunõuetega.

Selle protokolli eesmärk oli tagada järjepidev ja kiire juhtimine ja I/O andmeedastus programmeerimisega, mis seab loogika kindlale ajale võrgu kohal. Selle võrguga suhtlevad erinevad seadmed PLC-d (programmeeritavad loogikakontrollerid) , HMI-d, I/O šassii, draivid, robotid ja personaalarvutid. Tavaliselt kasutatakse seda rakenduste jaoks, mis töötavad suurepäraselt ajastatud sidega.

Selle võrgu andmeedastuskiirus on 5 Mbps ja jääb EtherNeti/IP kaudu kolme kuulsa võrgu keskvahemikku, mis jääb vahemikku 10 Mbps – 1 Gbps ja DeviceNet on vahemikus 125–500 Kbps.

ControlNeti arhitektuur

ControlNeti protokolli kasutatakse tööstusautomaatika rakendustes. ControlNet kasutab erinevate OSI kihtide vahelise ühendamise hõlbustamiseks CIP-i või ühist tööstusprotokolli. See protokoll on loodud järjepidevaks andmeedastuseks ja kiireks juhtimiseks programmeerimise kaudu. Nii et see seab loogika konkreetsele ajastusele võrgu kohal ja aitab kiiret andmeedastust. See võrk sisaldab erinevaid seadmeid, nagu PLC-d, I/O šassii, personaalarvutid ja draiverid.

ControlNeti pistikud ja kaablid

Siinkohal on oluline märkida, et ControlNet kasutab BNC-pistikute kaudu RG-6 koaksiaalkaableid. ControlNeti ja BNC-pistikutes kasutatavad pistikud. BNC-pistik on väike hõlpsasti ühendatav või lahtiühendatav RF-pistik, mida kasutatakse koaksiaalkaabli jaoks. See pistik on mõeldud peamiselt kaabli sarnase iseloomuliku takistuse säilitamiseks, sealhulgas 50 oomi ja 75 oomi tüüpe. Üldiselt kasutatakse seda raadiosagedus- ja videoühenduste jaoks kuni umbes 2 GHz ja kuni 500 volti. Neid pistikuid kasutatakse lihtsalt väikeste kuni väga väikeste koaksiaalkaablitega televisioonis, raadios ja muudes raadiosageduslike elektroonikaseadmetes. Seega kasutati neid tavaliselt varajastes arvutivõrkudes, nagu IBM PC Network, ARCnet ja 10BASE2 variant.

ControlNet võimaldab teil valida kaablitüübid, kus need kaablid on painduva või otsese matmislaadiga. Lisaks kasutatakse neid kaableid ka igas keskkonnas. Alternatiivina ControlNeti jaoks on erinevad rakendused, mis nõuavad pikemaid vahemaid ja kasutavad kaabelduses ka optilist kiudu (OFC). Siinkohal on väga oluline märkida, et see toetab võrgus maksimaalselt 99 sõlme.

ControlNeti sõlmed eraldatakse lihtsalt MAC ID-aadressi kaudu. Lisaks tuvastab iga sõlm ka järglase ja eelkäija aadressi. Iga sõlm, mis on ControlNeti liideses saadaval, sisaldab peamiselt ajastatud aega (märki). Seega edastatakse selles võrgus korraga ainult üks sõlm, mis lõppkokkuvõttes väldiks andmete kokkupõrkeid ohtlike ettepanekute tegemisel. Kui ControlNet on õigesti paigutatud, võib see olla äärmiselt usaldusväärne ja stabiilne. Lisaks vajab see pikema perioodi jooksul vähem hooldust võrreldes erinevate tööstusautomaatikapõhiste võrkudega.

ControlNeti topoloogia

ControlNet topoloogiad võrgu kujundamisel on magistraal-dropline, puu või täht.

Magistraalliini-languse topoloogia

Magistraalliini langetamise topoloogia kasutab ainult ühte õhukest või paksu kaablit. Peamine võrgupiirangute vaheline kaugus erineb sõltuvalt kaabli pikkusest ja andmesidekiirusest. Selles topoloogias saab sõlmed otse põhiliiniga ühendada, muidu lühikeste harude kaudu. See topoloogia pakub keerdpaarsiine eraldi nii signaali kui ka toite jaotamiseks.

Puu topoloogia

Puu topoloogia on üht tüüpi võrgutopoloogia, mis näeb välja nagu puu. See topoloogia sisaldab ühte kesksõlme ja iga sõlm on lihtsalt ühendatud selle sõlmega läbi ühe raja. Selle topoloogia peamised eelised on: täht- ja siini topoloogiate kombinatsioon, vea tuvastamine, vastupidavus, seadmete tugi, võrgu kasv jne. Seda topoloogiat kasutatakse sageli mitme seadme (nt arvutid, printerid jne) ühendamiseks kontoris või kodus. See topoloogia aitab luua siinivõrke, kus iga seade on lihtsalt ühendatud keskmise serveriga.

Tähtede topoloogia

Star topoloogia on võrgu topoloogia tüüp, kus iga seade on eraldi ühendatud kesksõlmega, mida nimetatakse jaoturiks/lülitiks. See topoloogia näeb välja nagu täht. See topoloogia aitab vähendada ülekandeliini rikke mõju, ühendades iga hosti sõltumatult jaoturiga. Seega võib iga host suhelda kõigi teistega jaoturist saatmise ja vastuvõtmise kaudu. selle kohta lisateabe saamiseks vaadake seda linki Tähtede topoloogia .

Füüsiline meedia

ControlNeti protokolli füüsiline meedium sisaldab peamiselt kraaneid, segmente, lõpptakisteid, sildu ja repiitereid, mida käsitletakse allpool.

Kraanid on üks füüsilise andmekandja tüüpe, mis võimaldavad sõlmede kinnitamist pagasiruumi külge tilkkaabli abil. Need on saadaval erinevat tüüpi, näiteks T või Y, sirge ja täisnurgaga, mis on ControlNeti võrgu konfigureerimisel paindlikud.

Igas magistraalkaabli otsas kasutatakse 75Ω lõpptakistit. Segmentide ja kraanidena tuntud magistraalkaablite komplekti igas otsas on lõpptakistid. Iga segmendi pikkus sõltub peamiselt pagasiruumi ühendatud seadmetest.

Repiiterid on kasulikud ControlNeti võrkude laiendamiseks, ühendades need lihtsalt segmentide vahel.
Sillad on seadmed, mida kasutatakse võrkude vahel sideühendustena. Need seadmed edastavad võrgupakettteavet.

Token Ring

ControlNeti sõlmedele määratakse MAC ID-aadress, kus iga sõlm tunneb ära ka oma järglase ja eelkäija aadressi. Siin sisaldab iga sõlm ajastatud aega, mis määratakse loa kaudu. Kui sõlm kontrollib luba, saadab see andmekaadreid, kuni luba saavutab oma ajalimiidi. Pärast seda saab moodustada uue märgi, mis antakse edasi järgmisele loogilisele järglasele.

Ajastus

ControlNeti ajastus tehakse PUT-i või võrguvärskenduse ajaga, mis sõltub püsivast &korduvast ajatsüklist. Võrguvärskenduse aeg on seatud vahemikus 2 kuni 100 msek ja see sisaldab kolme põhiosa: ajastatud, planeerimata ja kaitseriba. ControlNetis sisaldavad sõlmed taimereid, mida sünkroonib NUT, mis eraldab järjepidevalt sisenemisaja sõlmede vahel.

Sõnumid

ControlNeti protokoll kasutab peamiselt kahte tüüpi ühendatud ja ühendamata sõnumeid, mida käsitletakse allpool.

Ühendatud sõnumside selles protokollis kasutab peamiselt ressursse igas sõlmes, mida kasutatakse teatud eesmärkidel, nagu sagedase selgesõnalise sõnumi edastamine või reaalajas I/O andmete ja tehingute tegemine. Ühenduse ressursid eraldatakse ja korraldatakse saadaolevate sideteenustega ühendamata sõnumihalduri abil.

Ühenduse loomise protseduuris kasutatakse ühendamata sõnumsidet ning seda kasutatakse ka madala prioriteediga ja haruldaste sõnumite jaoks. Selline sõnumside kasutab alati planeerimata ribalaiust ja seadmes olevaid ühendamata ressursse nimetatakse UCMM-iks (ühendamata sõnumihaldur). Vastavusdeklaratsiooni saamiseks on ControlNeti protokolli tooted vajalikud UCMM-i käivitamiseks, et võtta vastu taotlusi muud tüüpi seadmetelt.

Kuidas ControlNet töötab?

ControlNetis saab korraga saata ainult ühe sõlme, mis hoiab ära andmete kokkupõrked. Kui sõlm lõpetab saatmise ja ei jõua märgist ette, on ControlNet sellesse kirjutanud tingimused, mis genereerivad märgi uuesti ja edastavad selle edasisele loogilisele järglasele. ControlNet on avatud juhtimisvõrk, mis vastab reaalajas ja suure läbilaskevõimega rakenduste nõudmistele. See protokoll toetab blokeerimist ühelt kontrollerilt teisele kontrollerile ja reaalajas I/O juhtimist, ventiile ja ajameid. See pakub ka juhtimisvõrke protsesside ja diskreetsete rakenduste sees.

Kuidas konfigureerida/kodeerida mikrokontrollerit ControlNeti sõlmena?

Mikrokontrolleri konfigureerimine ControlNeti sõlmeks hõlmab vajalike riist- ja tarkvarakomponentide seadistamist, et võimaldada sidet ControlNeti võrgu kaudu. Siin on mikrokontrolleri ControlNeti sõlmena konfigureerimise sammude üldine ülevaade.

• Valige ühilduv mikrokontroller: Valige mikrokontroller, mis toetab ControlNeti protokolli või millel on vajalikud riistvarafunktsioonid, nagu CAN (Controller Area Network) liides ja ühilduv transiiver.
• Hankige ControlNeti sidepinn: Hankige oma valitud mikrokontrolleri jaoks ControlNeti sidepinn/teek. Pinn pakub vajalikke funktsioone ja protokolle, et võimaldada sidet ControlNeti võrgu kaudu.
• Riistvara seadistamine:
  • Ühendage mikrokontroller CAN-liidese abil ControlNeti võrku. Tavaliselt hõlmab see mikrokontrolleri CANH- ja CANL-viikude ühendamist CAN-transiiveri vastavate tihvtidega.
  • Varustage mikrokontrolleriga toiteallikas ja kõik muud vajalikud ühendused vastavalt selle spetsifikatsioonidele.
• Püsivara arendus:
  • Kirjutage omandatud ControlNeti sidepinu/teegi abil mikrokontrolleri püsivara. See püsivara haldab sidet ControlNeti võrguga.
  • Rakendada vajalikud funktsioonid andmevahetuse haldamiseks teiste ControlNeti võrgus olevate seadmetega.
• Seadme konfiguratsioon:
  • Igale ControlNeti võrgu sõlmele määratakse kordumatu sõlme aadress. Veenduge, et teie mikrokontrolleri sõlme aadress on õigesti konfigureeritud. Seda aadressi kasutatakse võrgu sõlme tuvastamiseks.
• Võrgu integreerimine:
  • Integreerige mikrokontroller ülejäänud juhtimissüsteemiga. See võib hõlmata andurite, täiturmehhanismide või muude seadmete ühendamist mikrokontrolleriga ja selle koostoime määratlemist kogu süsteemiga.

Millised on saadaolevad ControlNeti sidepinn/teegid?

Mõned populaarsed ControlNeti suhtlusvirnad/teegid :

• Rockwell Automation/Allen-Bradley ControlNet Stack: Rockwell Automation on silmapaistev tööstusautomaatika ja juhtimislahenduste pakkuja. Nad pakuvad ControlNeti sidepinu, mida tavaliselt kasutatakse koos nende ControlLogixiga programmeeritavad loogikakontrollerid (PLC-d) ja muud automaatikaseadmed.
• Anybus ControlNet Stack: Anybus, HMS Networksi kaubamärk, pakub erinevate tööstusprotokollide, sealhulgas ControlNeti, jaoks sidevõrke. Nende virn võimaldab ControlNeti funktsioonide hõlpsat integreerimist tööstusseadmetesse.
• ControlNet Stacki pehmendamine: Softing on teine ​​ettevõte, mis pakub tööstuslikke sidelahendusi. Nad pakuvad ControlNeti pinu, mis võimaldab arendajatel oma rakendustes ControlNeti sidet rakendada.
• CIP (Common Industrial Protocol) tööriistakomplekt: CIP Toolkit on tööriistade, näidiskoodi ja dokumentatsiooni kogum, mille pakub ODVA (Open DeviceNet Vendor Association) CIP-põhiste protokollide, nagu ControlNet ja DeviceNet, rakendamiseks.
• ProSofti tehnoloogia ControlNeti lahendused: ProSoft Technology pakub erinevaid tööstuslikke sidelahendusi, sealhulgas ControlNeti tooteid ja arendusteenuseid.

Enne konkreetse ControlNeti sidepinu/teegi valimist kaaluge järgmisi tegureid.

• Ühilduvus: Veenduge, et virn/teek ühilduks teie mikrokontrolleri riist- ja tarkvaraplatvormiga.
• Müüja tugi: Kontrollige konkreetse müüja kasutatavate virnade jaoks saadaolevat toe taset.

ControlNet vs Profibus

The erinevus ControlNeti ja Profibu vahel s on arutatud allpool.

Eelised

The ControlN-i eelised et hõlmavad järgmist.

• ControlNetil on suur kiirus.
• Sellel võrgul on deterministlik andmeedastus.
• ControlNet on õigesti paigutatud, siis on see äärmiselt usaldusväärne ja stabiilne.
• Sellel protokollil on paindlikud topoloogiavalikud.
• Sellel on deterministlik ja korratav jõudlus nii protsesside kui ka diskreetsete rakenduste jaoks;
• See on võimeline asendama või eemaldama toitesõlmed mis tahes võrgupunktis
• See vajab vähem hooldust.
• See võimaldab iga sõlme jaoks kuni 99 seadet.
• See on väga paindlik ja kasutab keerukaid andmeid.

The ControlNeti puudused sisaldama järgmist.

• Riistvara hind on kõrge.
• Tõrkeotsing on teiste protokollidega võrreldes väga raske.
• See ei anna signaali ja toidet ühes kaablis.

Rakendused

The ControlNeti rakendused sisaldama järgmist.

• ControlNet pakub kiiret juhtimist, usaldusväärset ja I/O andmeedastust koos programmeerimisega, mis seab loogika kindlale ajale võrgu kohal.
• See võrk pakub kriitilist sõnumivahetust, mis ei sõltu ajastusest, ilma et see segaks juhtimis- ja sisend-/väljundandmete edastamist.
• See on avatud tööstusvõrgu protokoll, mida kasutatakse tööstusautomaatika rakendustes,
• Need on avatud juhtimisvõrgud, mis lihtsalt vastavad reaalajas ja suure läbilaskevõimega rakendustele
• See tagab ka juhtimisvõrgu loomise diskreetsete ja protsessirakenduste raames.
• See on ajastatud sidevõrk, mis on mõeldud peamiselt tsükliliste andmete vahetamiseks.
• See võrk võimaldab teil juhtida ka suuri difusioonimudeleid täiendavate sisendtingimuste toetamiseks.

Seega on see ControlNeti ülevaade . See on tööstussektoris kasutatav võrguprotokoll. IoT ja automatiseerimislahendused vajavad suuremat kiirust, rohkem andmeid ja järjepidevat andmetöötlust. Nii et ControlNeti kiire kiirus muudab selle kasulikuks erinevates rakendustes, nagu keevisjuhtimine, nägemissüsteemid, robootika, liikumisjuhtimine jne. Võrreldes Etherneti/DeviceNetiga kasutatakse seda protokolli ajatundlikes, üleliigsetes ja deterministlikes rakendustes. Th on protokoll, mis töötab ilma repiiterita kuni 1000 meetri kaugusel, ühendab kuni 99 seadet, andmeedastuskiirus on 5 Mbps ja pakub mitmeid topoloogiaid . Siin on teile küsimus, mis on DeviceNet ?