ЦонтролНет : Архитектура, рад, разлике и њене примене

ЦонтролНет технологија је први пут развијена 1995. године од стране компаније Роцквелл Аутоматион јер тежи да буде испред најновијих технолошких трендова. Након тога, овим отвореним индустријским мрежним протоколом је у потпуности управљао ЦонтролНет Интернатионал. Међутим, управљање и подршка ЦонтролНет-а пребачени су на ОДВА (Опен ДевицеНет Вендорс Ассоциатион) тако да он управља свим протоколи у оквиру породице Цоммон Индустриал Протоцол. ЦонтролНет пружа различите функције као што су преклапање у реалном времену, улазно/излазни пропусни опсег, пеер-то-пеер размена порука, итд. ЦонтролНет мрежа је углавном дизајнирана да побољша продуктивност током преноса података апликације критичног времена за производњу и процес аутоматизација . Дакле, овај чланак говори о кратким информацијама о ЦонтролНет-у – архитектури, раду и његовим апликацијама.

Шта је ЦонтролНет?

ЦонтролНет је отворени индустријски мрежни протокол који користи ЦИП (Цоммон Индустриал Протоцол) за више слојеве од седам слојева ОСИ модела . Дизајнери ЦонтролНет-а су прилагодили ЦИП слојеве транспортног слоја, мрежног слоја, везе података и физичког слоја да одговарају захтевима мреже ЦонтролНет.

Овај протокол је углавном дизајниран да пружи доследну, брзу контролу и И/О пренос података уз програмирање које поставља логику на одређено време изнад мреже. Постоје различити уређаји који комуницирају са овом мрежом ПЛЦ (програмабилни логички контролери) , ХМИ, И/О шасије, драјвови, роботи и персонални рачунари. Обично се користи за апликације које одлично раде са планираним комуникацијама.

Брзина преноса података ове мреже је 5 Мбпс и налази се у средњем опсегу од три познате мреже преко ЕтхерНет/ИП који се креће од 10Мбпс – 1Гбпс, а ДевицеНет се креће од 125 – 500 Кбпс.

ЦонтролНет Арцхитецтуре

ЦонтролНет протокол се користи у апликацијама индустријске аутоматизације. ЦонтролНет користи ЦИП или Цоммон Индустриал Протоцол за олакшавање међусобног повезивања између различитих ОСИ слојева. Овај протокол је дизајниран да обезбеди конзистентан пренос података и контролу великом брзином кроз програмирање. Тако да поставља логику на одређено време изнад мреже и помаже у брзом преносу података. Ова мрежа укључује различите уређаје као што су ПЛЦ, И/О шасије, персонални рачунари и драјвери.

ЦонтролНет конектори и каблови

Овде је значајно напоменути да ЦонтролНет користи РГ-6 коаксијалне каблове преко БНЦ конектора. Конектори који се користе у ЦонтролНет и БНЦ конекторима. БНЦ конектор је мали РФ конектор који се лако повезује или одваја, који се користи за коаксијални кабл. Овај конектор је углавном дизајниран да одржи сличну карактеристичну импедансу кабла, укључујући типове од 50 ома и 75 ома. Генерално, користи се за РФ и видео везе до око 2 ГХз и до 500 волти. Ови конектори се једноставно користе са малим до веома малим коаксијалним кабловима унутар телевизије, радија и друге РФ електронске опреме. Тако су се обично користили за ране рачунарске мреже као што су ИБМ ПЦ Нетворк, АРЦнет и варијанта 10БАСЕ2.

ЦонтролНет вам омогућава да изаберете типове каблова где ови каблови имају флексибилну или директну природу закопавања. Поред тога, ови каблови се такође користе у било ком окружењу. Алтернативно за ЦонтролНет, постоје различите апликације које захтевају веће удаљености и такође користе оптичко влакно (ОФЦ) унутар каблова. Овде је веома битно напоменути да подржава максимално 99 чворова преко мреже.

Чворови у ЦонтролНет-у се једноставно додељују преко МАЦ ИД адресе. Штавише, сваки чвор такође идентификује адресу наследника и претходника. Сваки чвор који је доступан унутар интерфејса ЦонтролНет-а углавном укључује заказано време (токен). Дакле, у овој мрежи се истовремено преноси само један чвор што би на крају избегло колизије података од узимања несигурних предлога. Ако је ЦонтролНет правилно уређен, може бити изузетно поуздан и стабилан. Штавише, потребно му је мање одржавања током дужег периода у поређењу са различитим мрежама заснованим на индустријској аутоматизацији.

ЦонтролНет Топологи

ЦонтролНет топологије током пројектовања мреже су магистрални канал-дроплине, дрво или звезда.

Топологија магистралне линије

Топологија трунк лине-дроп лине користи само један танак или дебели кабл. Главна удаљеност између мрежних ограничења се разликује у зависности од дужине кабла и брзине преноса података. У овој топологији, чворови могу бити директно повезани са главном линијом иначе преко кратких грана. Ова топологија обезбеђује сабирнице упредених парова одвојено за дистрибуцију сигнала и напајања.

Трее Топологи

Топологија стабла је једна врста топологије мреже која изгледа као дрво. Ова топологија укључује један централни чвор и сваки чвор је једноставно повезан са овим чвором у једној траци. Главне предности ове топологије су; комбинација топологије звезде и магистрале, детекција грешке, издржљивост, подршка уређаја, раст мреже, итд. Ова топологија се често користи за повезивање неколико уређаја као што су рачунари, штампачи итд. у канцеларији или кући. Ова топологија помаже у креирању магистралних мрежа, где год је сваки уређај једноставно повезан на средњи сервер.

Топологија звезда

Топологија звезда је тип мрежне топологије где је сваки уређај појединачно повезан са централним чвором, који се назива чвориште/прекидач. Ова топологија изгледа као звезда. Ова топологија помаже у смањењу утицаја квара далековода тако што се независно повезује сваки хост према чворишту. Дакле, сваки домаћин може да комуницира са свим осталима путем слања и пријема из чворишта. погледајте ову везу да бисте сазнали више о томе Топологија звезда .

Пхисицал Медиа

Физички медиј ЦонтролНет протокола углавном укључује славине, сегменте, завршне отпорнике, мостове и понављаче о којима се говори у наставку.

Славине су један од типова физичких медија који вам омогућавају да причврстите чворове на пртљажник уз помоћ кабла. Они су доступни у различитим типовима као што су Т или И, прави и прави угао који има флексибилност приликом конфигурисања ЦонтролНет мреже.

На сваком крају главног кабла користи се завршни отпорник од 75Ω. Скуп каблова за магистралну линију познатих као сегменти и славине имају завршне отпорнике на сваком крају. Дужина сваког сегмента углавном зависи од уређаја повезаних на трунк.

Репетитори су корисни у проширењу ЦонтролНет мрежа једноставним повезивањем између сегмената.
Мостови су уређаји који се користе између мрежа као комуникационе везе. Ови уређаји прослеђују информације о мрежним пакетима.

Токен Ринг

Чворовима у ЦонтролНет-у се додељује МАЦ ИД адреса где сваки чвор такође препознаје своју наследну и претходну адресу. Овде сваки чвор укључује заказано време које се одлучује путем токена. Када чвор има контролу над токеном, онда шаље оквире података док токен не достигне своје временско ограничење. Након тога, може се формирати нови токен који се преноси на следећег логичког наследника.

Тајминг

Контрола времена се врши помоћу НУТ-а или времена ажурирања мреже које зависи од сталног и понављајућег временског циклуса. Време ажурирања мреже је подешено на трајање од 2 до 100 мс и укључује три главна дела заказана, непланирана и заштитни појас. У ЦонтролНет-у, чворови укључују тајмере који су синхронизовани помоћу НУТ-а који конзистентно одваја време уласка међу чворове.

Мессагинг

ЦонтролНет протокол користи углавном два типа размјене порука повезаних и неповезаних, о чему се говори у наставку.

Повезана размена порука у овом протоколу углавном користи ресурсе у сваком чвору који се користе за одређене сврхе као што је пренос или у реалном времену И/О података и трансакције честе експлицитне поруке. Ресурси везе се издвајају и уређују са доступним комуникационим услугама помоћу неповезаног менаџера порука.

Неповезана размена порука се користи у процедури успостављања везе и такође се користи за поруке ниског приоритета и ретке поруке. Ова врста размјене порука увијек користи непланирани пропусни опсег и неповезани ресурси унутар уређаја познати су као УЦММ (менаџер неповезаних порука). Да бисте добили декларацију о усаглашености, производи ЦонтролНет протокола су неопходни да би извршили УЦММ да би прихватили захтеве других типова уређаја.

Како ЦонтролНет функционише?

У ЦонтролНет-у, само један чвор може да се пошаље у исто време, што ће спречити било какве колизије података. Једном када чвор престане да шаље и не стигне испред токена, ЦонтролНет је у њега написао услове који ће поново генерисати токен и пренети га даљем логичком наследнику. ЦонтролНет је отворена контролна мрежа која испуњава захтеве апликација у реалном времену и високе пропусности. Овај протокол подржава преклапање од једног контролера до другог контролера и И/О контролу, вентиле и погоне у реалном времену. Такође обезбеђује контролно умрежавање унутар процеса и дискретних апликација.

Како конфигурисати/кодирати микроконтролер као ЦонтролНет чвор  ?

Конфигурисање микроконтролера као ЦонтролНет чвора укључује постављање неопходних хардверских и софтверских компоненти да би се омогућила комуникација преко ЦонтролНет мреже. Ево општег прегледа корака за конфигурисање микроконтролера као ЦонтролНет чвора:

• Изаберите компатибилни микроконтролер: Изаберите микроконтролер који подржава ЦонтролНет протокол или има неопходне хардверске карактеристике попут ЦАН (Цонтроллер Ареа Нетворк) интерфејса и компатибилног примопредајника.
• Набавите ЦонтролНет комуникациони стог: Набавите ЦонтролНет комуникациони стог/библиотеку за ваш одабрани микроконтролер. Стек обезбеђује неопходне функције и протоколе за омогућавање комуникације преко ЦонтролНет мреже.
• Подешавање хардвера:
  • Повежите микроконтролер са ЦонтролНет мрежом користећи ЦАН интерфејс. Ово обично укључује повезивање ЦАНХ и ЦАНЛ пинова микроконтролера на одговарајуће пинове ЦАН примопредајника.
  • Обезбедите напајање и све друге потребне везе за микроконтролер према његовим спецификацијама.
• Развој фирмвера:
  • Напишите фирмвер за микроконтролер користећи ЦонтролНет комуникациони стог/библиотеку коју сте добили. Овај фирмвер ће управљати комуникацијом са ЦонтролНет мрежом.
  • Имплементирајте неопходне функције за руковање разменом података са другим уређајима на ЦонтролНет мрежи.
• Конфигурација уређаја:
  • Сваком чвору на ЦонтролНет мрежи је додељена јединствена адреса чвора. Уверите се да је адреса чвора вашег микроконтролера исправно конфигурисана. Ова адреса се користи за идентификацију чвора на мрежи.
• Мрежна интеграција:
  • Интегришите микроконтролер са остатком вашег контролног система. Ово може укључивати повезивање сензора, актуатора или других уређаја на микроконтролер и дефинисање начина на који он ступа у интеракцију са целокупним системом.

Који су доступни ЦонтролНет комуникациони стог/библиотека?

Неки од популарних ЦонтролНет комуникационих стекова/библиотека :

• Роцквелл Аутоматион/Аллен-Брадлеи ЦонтролНет Стацк: Роцквелл Аутоматион је истакнути добављач решења за индустријску аутоматизацију и контролу. Они нуде ЦонтролНет комуникациони стек који се обично користи са њиховим ЦонтролЛогик-ом програмабилни логички контролери (ПЛЦ) и други уређаји за аутоматизацију.
• Анибус ЦонтролНет Стацк: Анибус, бренд ХМС Нетворкс, обезбеђује комуникационе стекове за различите индустријске протоколе, укључујући ЦонтролНет. Њихов стог омогућава лаку интеграцију ЦонтролНет функционалности у индустријске уређаје.
• Умекшавање ЦонтролНет стека: Софтинг је још једна компанија која пружа индустријска комуникациона решења. Они нуде ЦонтролНет стек који омогућава програмерима да имплементирају ЦонтролНет комуникацију у своје апликације.
• ЦИП (Цоммон Индустриал Протоцол) комплет алата: ЦИП Тоолкит је колекција алата, узорка кода и документације коју обезбеђује ОДВА (Опен ДевицеНет Вендор Ассоциатион) за имплементацију ЦИП базираних протокола као што су ЦонтролНет и ДевицеНет.
• ПроСофт Тецхнологи ЦонтролНет Солутионс: ПроСофт Тецхнологи нуди разна индустријска комуникациона решења, укључујући ЦонтролНет производе и развојне услуге.

Пре него што изаберете одређени ЦонтролНет комуникациони стог/библиотеку, размотрите следеће факторе:

• Компатибилност: Уверите се да је стек/библиотека компатибилан са хардверском и софтверском платформом вашег микроконтролера.
• Подршка добављача: Проверите ниво подршке који је доступан за стекове који се користе од одређеног продавца.

ЦонтролНет вс Профибус

Тхе разлика између ЦонтролНет-а и Профибу-а с се расправља у наставку.

Предности

Тхе предности ЦонтролН ет укључују следеће.

• ЦонтролНет има велику брзину.
• Ова мрежа има детерминистички пренос података.
• ЦонтролНет је правилно уређен, а онда је изузетно поуздан и стабилан.
• Овај протокол има флексибилне изборе топологије.
• Има детерминистичке и поновљиве перформансе за процесне и дискретне апликације;
• Он је у стању да замени или уклони чворове на снази у било којој тачки мреже
• Потребно му је мање одржавања.
• Омогућава до 99 уређаја за сваки чвор.
• Веома је флексибилан и користи софистициране податке.

Тхе недостаци ЦонтролНет-а укључи следеће.

• Цена хардвера је висока.
• Решавање проблема је веома тешко у поређењу са другим протоколима.
• Не даје сигнал и напајање у једном каблу.

Апликације

Тхе апликације ЦонтролНет-а укључи следеће.

• ЦонтролНет обезбеђује контролу велике брзине, поуздан и И/О пренос података са програмирањем које поставља логику на одређено време изнад мреже.
• Ова мрежа пружа критичне поруке које не зависе од времена које треба извршити без ометања преноса контролних и И/О података.
• То је отворени индустријски мрежни протокол који се користи у апликацијама индустријске аутоматизације,
• Ово су отворене контролне мреже које једноставно испуњавају захтеве у реалном времену и захтевне апликације велике пропусности
• Ово такође обезбеђује контролно умрежавање унутар дискретних и процесних апликација.
• То је планирана комуникациона мрежа углавном дизајнирана за размену цикличних података.
• Ова мрежа вам такође омогућава да контролишете велике дифузионе моделе за подршку додатних услова уноса.

Дакле, ово је преглед ЦонтролНет-а . То је мрежни протокол који се користи у индустријском сектору. ИоТ и решења за аутоматизацију захтевају веће брзине, више података и доследно руковање подацима. Дакле, велика брзина ЦонтролНет-а ће га учинити корисним у различитим апликацијама као што су контроле заваривања, системи вида, роботика, контрола покрета, итд. Овај протокол се користи у временски осетљивим, редундантним и детерминистичким апликацијама у поређењу са Етхернет/ДевицеНет-ом. Тх Овај протокол ради без репетитора до 1000 метара, повезује до 99 уређаја, има брзину преноса података од 5 Мбпс и нуди неколико топологија . Ево питања за вас, шта је ДевицеНет ?