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AG电投游戏自动化中的TSN:我们现在处在什么阶段

作者: bob发布时间:2021-01-21 08:32

  迩来,任何处置产业通讯的人城市晤临工夫敏感型收集(TSN)的话题。TSN势必到来;这只是个工夫和方法成绩。但是,即便到明天,人们对它在产业通讯范畴的劣势并非很分明。

  以太网在20世纪80年月初被引入办公范畴,并因其惊人的10Mbps的高吞吐量(相对其时而言)疾速提高。但是,这类以太网关于及时使用来讲其实不适用,由于它利用被称为“适用线”的通用介质。在高操纵率的状况下简单发作抵触,招致办公设置成绩。

  厥后跟着以太网的开展,经由过程引入交流收集处理了抵触成绩。别的,经由过程效劳质量(QoS)引入了以太网数据报文优先级。

  关于产业使用,包管低提早尤其主要。虽然有QoS,但在办公情况中利用的尺度以太网只能包管提早低至某一点,特别是在高收集操纵率的状况下。

  存储转发意味着交流机在转发之前要收到完好的数据报文。这在交流机处置方面具有劣势,但也带来了潜伏成绩,会对提早和牢靠性发生负面影响:

  因为交流机的存储容量不是有限的,假如收集利用过分(流量过量),它能够回绝数据报文;这意味着能够会丧失数据报文(以至那些优先级较高的数据报文)。

  交流机级联从一开端就给产业情况使用带来了应战。除用于IT范畴中的星型拓扑构造之外,主动化范畴也常利用线型、环型和树型拓扑构造。这些颠末调解的拓扑构造大幅低落了以太网装置的布线请求和本钱。因而,在产业使用中,接纳纵贯式战略的双端换机被整合到现场装备中。纵贯式意味着数据报文在被完整领受前被转发。

  必需包管老是能为高优先级数据报文供给充足的带宽(弛缓冲区空间)。尺度以太网今朝还没法做到这一点。

  因为传统的以太网没有充足的带宽预留功用,主动化范畴的专家从2000年就开端动手开辟本人的以太网版本。但是,他们拔取的开辟途径各不不异。以下办法各有特征:

  利用以太网作为现场总线传输介质的和谈。这些和谈请求本人完整掌握以太网介质。传统的TCP/IP通讯只能经由过程现场总线(EtherCAT®和POWERLINK®)或现场总线(Sercos)分派的通道停止搭载。现场总线紧紧把握着带宽掌握。

  经由过程以太网上的工夫分片法式来包管带宽预留的和谈。这里要提一下PROFINET® IRT。IRT撑持在运转软及时或布景流量的不异电缆长进行肯定性硬及时数据传输。工夫片的计划需求一个准确的传输途径时序模子。

  基于同享以太网电缆的和谈。这些和谈利用QoS并十分合用于工场主动化和历程主动化使用。PROFINET RT和EtherNet/IP是值得存眷的例子。这些和谈仅限用于软及时(周期工夫≥1 ms)范畴。

  这些尺度需求特别的硬件来撑持,因而需求利用特别的ASIC。因为PROFINET RT和EtherNet/IP®也是基于嵌入式双端口纵贯式交流机的,因而它们在这一点上也不破例。诸如ADI的fido5000之类的灵敏、基于硬件的多和谈处理计划以精简的方法处理了这个成绩。

  借助TSN,业界曾经胜利开辟出契合IEEE 802.1的尺度以太网扩大版本,胜利地挣脱了已往的限定。因而,ISO七层模子中的尺度化第2层如今曾经能够向上兼容之前的以太网和硬及时功用。经由过程802.1AS-rev,TSN还界说了可互操纵的同一办法,用于同步收集中的散布式时钟。AG电投网址因为经由过程TSN总能完成“极力而为”的通讯,以是在硬及时使用和一切使用(收集效劳器、SSH等)中,共用电缆成为能够。在这方面,TSN与PROFINET IRT并没有甚么差别,它也供给了相仿的机能。

  接纳TSN的新增需求是需求更普遍的收集设置。集合式或散布式设置均有能够。今朝正在会商和施行统筹两品种型的设置。将来的开展目的是完成两种设置机制之间的互操纵性。

  最多见的谜底是,它供给了市情上更低本钱的收集接口,而且合用于更普遍的市场。究竟结果,TSN也能用于将来的楼宇主动化和汽车行业中。究竟上,估计嵌入式TSN处理计划的市场范围将大大超越一切产业以太网处理计划当前市场的总和。

  TSN相较从前的产业以太网方法最大的手艺劣势是其可扩大性。与当前的产业收集差别,TSN其实不针对特定的传输速度停止界说。TSN可用于100 Mbps,也可一样用于1 Gbps、10 Mbps或5 Gbps。

  它还更好地优化拓扑构造,由于如今能够针对各个差别的区段挑选与之相顺应的数据速度。不管是1 Gbps、100 Mbps仍是10 Mbps,都利用同一的第2层——IEEE802.1/TSN。

  同一的收集根底设备另有助于相干职员完成成立和保护收集的使命,由于经由过程TSN,处理计划如今能够用于主动化之外的范畴,如修建、历程和工场主动化和能源分派等。

  这为我们带来了下一个劣势,即培训身分。TSN曾经成为很多大学的课题,大都尚处在研讨阶段。但是,手艺和职业学院曾经对这个课题表示出极大的爱好。我们能够相称负义务地说,TSN将成为工程师、手艺职员和手艺工人的必备根本常识。将不再需求针对差别的现场总线停止再培训。

  在险些一切与TSN相干的事情组中,城市重复呈现一个主题:怎样同时保证向TSN的过渡和向现有装置体系(如“棕地”使用)的供給?

  在各方面,夸大的重点都是旨在让客户可以轻松顺遂地过渡到TSN。明天,我们能够有掌握地说,现有的产业以太网和谈不会在一夜之间消逝。与之相反,任何人当前正在利用PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT或相似遍及的产业以太网和谈,他们都能够很有掌握地假定,在10年内他们仍是可以利用这些和谈运转收集,并得到撑持和交换部件。

  一切产业以太网构造都供给了模子,用来形貌现有工场怎样与基于TSN的新装备协同事情。现有产业收集的接口由网关(Sercos)、带耦合器(EtherCAT)或没有任何特别硬件(PROFINET RT)的接口构成。出格是PROFINET和EtherNet/IP方案将其完好和谈作为第2层用于TSN。

  但是,伴跟着TSN,产业以太网范畴将出现出新的和谈。带有新传输和谈PUB/SUB的OPC UA与TSN一同,已被视为传统和谈的合作敌手。关于现场装备的制作商来讲,这意味着它们不得差别时撑持传统的产业以太网处理计划和TSN和新和谈。

  ADI公司一年多前收买了产业以太网的抢先企业Innovasic,现已胜利完成了整合。跟着Innovasic的整合,fido5000系列产业双端换机已被归入ADI公司产物线。该交流机撑持一切相干的产业以太网和谈,并撑持TSN。

  fido5000系列仍在不竭加强。我们将供给面向1 Gb使用的新产物,但10 Mb/100 Mb的产物仍将持续供给,以满意客户的请求。

  TSN使得为一切产业通讯创立一个同一的根底成为能够。一旦引入TSN,产业使用中的ISO七层模子的第1、2、3层将同一。这有能够使可扩大性和机能到达全新的程度。

  基于此,上层通讯能否也会尺度化?能否有能够呈现一个同一的OPC UA PUB/SUB?有能够。操纵fido5000系列,用户可以为应对一切场景做好筹办。

  Volker在工夫敏感型收集手艺的各类产业使用范畴具有超越30年的丰硕经历。作为一位商用软件开辟职员,Volker为无线和有线使用开辟了各类通讯协媾和仓库,同时主动到场抢先的行业构造的新通讯尺度订定。联络方法:。

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