IC697CPU789
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1.高確定性。由于以太網的MAC層協(xié)議是CSMA/CD,該協(xié)議使得在網絡上存在沖突,特別是在網絡負荷過大時,更加明顯。對于一個工業(yè)網絡,如果存在著大量的沖突,就必須得多次重發(fā)數(shù)據,使得網間通信的不確定性大大增加。在工業(yè)控制網絡中為了改善以太網負載較重時的網絡擁塞問題,使用工業(yè)以太網交換機(switch($148.3200))。它采用將共享的局域網進行有效的沖突域劃分技術。各個沖突域之間用交換機連接,以減少CSMA/CD機制帶來的沖突問題和錯誤傳輸。這樣可以盡量避免沖突的發(fā)生,提高系統(tǒng)的確定性,但也提高了系統(tǒng)的成本。
2.高實時性。在工業(yè)控制系統(tǒng)中,實時可定義為系統(tǒng)對某事件的反應時間的可測性。也就是說,在一個事件發(fā)生后,系統(tǒng)必須在一個可以準確預見的時間范圍內做出反映。然而,工業(yè)上對數(shù)據的傳遞的實時性要求十分嚴格,往往數(shù)據的更新是在ms級的時間內完成的。而同樣由于以太網存在的CSMA/CD機制,當發(fā)生沖突的時候,就得重發(fā)數(shù)據,最多可以嘗試16次之多。很明顯這種解決沖突的機制是以付出時間為代價的。而且一但出現(xiàn)掉線,那怕是僅僅幾秒種的時間,就有可能造成整個生產的停止甚至是設備,人身安全事故。工業(yè)以太網采用高速以太網方式。當網絡中的負載越大的時候,發(fā)生沖突的慨率也就越大。當一個網絡的負菏低于36%時,基本上不會發(fā)生沖突,在負荷為10%以下時,10M以太網沖突機率為每五年一次。100M以太網沖突機率為每15年一次。但超過36%后隨著負荷的增加發(fā)生沖突的慨率是以幾何級數(shù)的速度增加的。顯然提高以太網的通信速度,就可以有效降低網絡的負荷。幸運的是現(xiàn)在以太網已經出現(xiàn)通信速率達100M/S,1G/S的高速以太網,在加上細致全面的設計及對系統(tǒng)中的網絡結點的數(shù)量和通信流量進行控制,完全可以采用以太網作為工業(yè)網絡。同時 工業(yè)以太網采用IEEE1588對時機制,IEEE1588定義了一個在測量和控制網絡中,與網絡交流、本地計算和分配對象有關的精確同步時鐘的協(xié)議(PTP)。此協(xié)議并不是排外的,但是特別適合于基于以太網的技術,精度可達微秒范圍。它使用時間印章來同步本地時間的機制。即使在網絡通信時同步控制信號產生一定的波動時,它所達到的精度仍可滿足要求。這使得它尤其適用于基于以太網的系統(tǒng)。通過采用這種技術,以太網TCP/IP協(xié)議不需要大的改動就可以運行于高精度的網絡控制系統(tǒng)之中。在區(qū)域總線中它所達到的精度遠遠超過了現(xiàn)有各種系統(tǒng)。此外,在企業(yè)的各層次中使用基于以太網TCP/IP協(xié)議的網絡技術有著巨大的優(yōu)勢。
IEEE1588所定義的精確網絡同步協(xié)議實現(xiàn)了網絡中的高度同步,使得在分配控制工作時無需再進行專門的同步通信,從而達到了通信時間模式與應用程序執(zhí)行時間模式分開的效果。由于高精度的同步工作,使以太網技術所固有的數(shù)據傳輸時間波動降低到可以接受的,不影響控制精度的范圍。IEEE1588的一大優(yōu)點是其標準非常具有代表性,并且是開放式的。由于它的開放性,現(xiàn)在已經有許多控制系統(tǒng)的供應商將該標準應用到他們的產品當中了。而且不同設備的生產商都遵循同樣的標準,這樣他們的產品之間也可以保證很好的同步性。
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