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怎么快速挑选工业以太网规范之串行实时通信协议

如何快速选择工业以太网标准之串行实时通信协议-工业以太网适用于工厂自动化与控制、流程自动化、楼宇自动化以及许多其它工业应用。和标准以太网相比,工业以太网的优势之一就是确定性实时数据交换和不到1ms的同

  工业以太网适用于工厂自动化与操控、流程自动化、楼宇自动化以及许多其它工业运用。和规范以太网比较,工业以太网的优势之一便是确定性实时数据交流和不到1ms的同步周期时刻。

  有超越20种工业以太网协议被作为规范进行了布置并在工业运用中运用:这些包含EtherCAT、Sercos III、PROFINET、EtherNet/IP和以太网Powerlink.为什么会有如此多的规范可供挑选?原因是工业设备的每家制作商好像都知道要求经过以太网进行实时数据交流更好一些,并已依据它们对过去串行现场总线范畴的了解拟定了自己的规范。

  无法经过规范以太网介质拜访操控(MAC)来施行大多数工业以太网规范;它们需求运用专用集成电路(ASIC)或专门的现场可编程门阵列(FPGA)。这是由于以太网帧是被即时(也称为“用捷径法”)接纳的,意思是:当在第一个以太网端口接纳到该帧时,该帧已得到处理并由专用工业以太网MAC硬件块传输到了第二个以太网端口。选用捷径法,可为以太网帧完成不到1μs的端口到端口推迟。

  另一方面,规范以太网MAC选用存储和转发的办法。首要有必要接纳到完好的以太网帧,然后以太网MAC才干接着对该帧进行任何处理或转发。这会为该帧添加颤动和推迟,所以对工业设备制作而言它不是一个很好的挑选。

  可编程实时单元和工业通讯子系统(PRU-ICSS)能供给极大的灵活性,以支撑各种工业以太网协议,但这些内容今后再详加评论。

  Sercos已在工厂自动化运用(合适机械工程和修建)范畴风行了25年。Sercos III是第三代协议,拟定于2003年。这种具有高效性和确定性的通讯协议可将Sercos接口的实时数据交流与以太网相交融。迄今为止,Sercos III技能集成只在FPGA中施行过。

  一个Sercos III主器材可操控多个Sercos III隶属器材(如驱动器、传感器以及模仿和数字I/O器材)——图1展现了这种状况。一个主器材可操控多达511个隶属器材。

  

  图1:典范性Sercos III网络环型拓扑结构

  Sercos III的一个要害优势是它支撑线型拓扑结构旁的环型拓扑结构。假如以太网线缆产生毛病,那么Sercos III网络可切换到线型拓扑结构,使主器材能持续与网络中的一切隶属器材进行通讯。一旦以太网线缆已修正,主器材就可以把Sercos III网络从线型拓扑结构切换到环型拓扑结构。

  该通讯协议是时分多路复用的,如图2所示。在一个Sercos III通讯周期内有一个专用于实时Sercos III帧、被称为实时(RT)通道的时刻片。在这个时刻片中,主器材和隶属器材能交流在可编程逻辑操控器(PLC)内运用的进程数据。在被称为一致通讯通道(UCC)的第二个时刻片中,网络内的一切器材(主器材和隶属器材)均可交流规范的互联网协议(IP)报文。UCC能用来交流Web服务器的信息,凭借简略文件传输协议(TFTP)来更新器材软件,或为根据IP的运用(任何品种)传输以太网帧。

  

  图2:Sercos III时分多路复用通讯周期

  将FPGA用于Sercos III会添加本钱和电路板占用空间。可消除本钱添加要素的一个代替解决方案是运用PRU-ICSS——在许多TI Sitara处理器中均可用的一种外设。例如,TI为AM335x处理器供给了PRU-ICSS固件,无需运用外部FPGA即可启用Sercos III隶属器材。可运用在图3中所见的TMDSICE3359评价板来对该解决方案进行评价。

  

  图3:适用于Sercos III的TMDS%&&&&&%E3359工业通讯开发渠道

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