ControlNet

 

ControlNet是一种开放的、高速、高吞吐能力的实时工业控制网络。其主要目的是解决工厂中实时性要求较高的控制应用。此外,ControlNet网络同时支持设备组态和数据采集,但是却不会对按计划进行的控制或者输入输出产生影响。ControlNet保证了整个数据通讯可以依计划进行,不会随着工况的改变使得完成数据通讯的时间产生变化,保证了数据通讯的质量。对规划通讯的支持使ControlNet特别适合于协调传动控制、运动控制、视觉、批处理和过程控制等应用。

ControlNet最早于1996年引入市场,迅速得到了工业用户的认同。现在全球已经有50多家公司提供数百种ControlNet产品。基于客户新的需求,供应商还在不断地开发新的产品。ControlNet 是欧洲标准(EN 50170),同时也是IEC 标准(IEC 61158)。全球已经有10万个节点的安装实例,而且正以每年100%的速度不断递增。

ControlNet是特别面向工业控制所设计的网络。充分考虑了用户在工厂控制级所面临的一些关键问题:苛刻的工业应用环境,电缆的噪声屏蔽,强壮的协议,不可缺少的灵活性等,以满足各种不同应用的要求。其芯片都是针对这些应用要求特殊设计,开发者可以从不同的制造商采购这些芯片。

CIP 协议作为NetLinx 架构的核心协议,在ControlNet网络技术上得以完整的实现。ControlNet可连接的设备包括:控制器、I/O、焊接设备、机器人、变频器、震动检测设备、称重设备、操作员终端、监视控制站等。同DeviceNet网络技术一样,每种网络设备都内嵌了ControlNet网络技术支持完整的网络通讯功能,用户可以像操作简单系统一样运行这些网络设备,也可以是工厂中多个相互协调控制的工艺过程。ControlNet网络拓扑非常简单。支持类似DeviceNet网络的主干线/分支线结构,但是无需网络电源。设备通过T型分接器。ControlNet物理层支持网络介质冗余结构,提供备用通讯电缆系统,每个节点设备都可以从互为备用的两套通讯电缆系统中选择信号质量较高的链路。借助于介质冗余,即便是网络链路上某一网段出现故障,网络设备仍然能够保持网络连接,保证数据通讯的正常进行。

对于一些要求较高的场合,可以考虑采用特殊的介质或者网络设备,如使用中继器和光缆,可大大扩展网络的拓扑范围。被动式总线介质允许换掉网络上的故障节点而不影响网络上的其它设备,包括到其他网络的链路。如果其中某台设备故障,所有其他的设备依然能够正常运行,同时向操作人员发出报警。

最为重要的是,ControlNet是确定性的、可重复的网络。这就意味着网络能够精确地管理控制数据何时能够成功发送。 这是由于它可以同时支持规划和非规划的报文传送。通过系统组态,网络支持规划报文传送,保证规划报文按照预先要求传送,所花费的时间具有确定性,不随节点变化、拓扑变化、网络通讯量的变化而改变。由用户来确定网络上的每台设备的数据在什么时间、以什么样的时间间隔进行数据交换。

非规划数据是指数据通讯并没有建立在计划基础上,或者说即变有规化,数据通讯最终也不能保证严格按照约定计划进行。在前边的例子中,如果发出指令来改变尿布的尺寸大小,这就是一个典型的非规划信息,而且放在规划数据时间槽间隙进行传送。其它的例子还包括报警、诊断、组态、设备之间非关键的信息发送等。这样,网络设计人员就具备较大的灵活性,可以建立时间表提供预定的和非预定的数据通讯计划,这样就使得网络效率达到最高。

ControlNet 同样支持可选本征安全特性。ControlNet 为客户提供了一种理想的网络,在工厂控制中使用单一网络实现过程和离散量控制。

通过ControlNet网络可以实现ControlLogix集成控制平台热备系统,提供低成本、易于实现的控制器冗余方案,提高系统可用性。一旦主控制器出现故障,备用控制器就会接管ControlNet I/O的控制。这种特性支持高性能、高确定性的数据通讯,可以满足绝大多数关键应用的要求。事实上,ControlNet网络产品的首要的设计目的就是为数据响应精确度要求在毫秒级的关键应用提供高速数据通讯链路。ControlNet网络数据通讯速率为5Mbps并进一步利用生产者/消费者模式提升网络性能(producer/consumer )。数据分组最大可达512字节,允许大量实时控制数据和所采集的数据进行传送。除了传统的高速离散量应用,ControlNet特别适合于要求有较高的确定性、需要传送大量模拟量数据的过程控制场合。应当说明的是数据传送按照预先的规划有规律地进行,数据传送的可重复性也是基于预先规划好的基础之上的。ControlNet是满足这种要求的最佳的网络方案。

 

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