„ControlNet“: architektūra, darbas, skirtumai ir programos

„ControlNet“ technologiją 1995 metais pirmą kartą sukūrė „Rockwell Automation“, nes ji siekia aplenkti naujausias technologijų tendencijas. Po to šį atvirojo pramoninio tinklo protokolą visiškai tvarkė „ControlNet International“. Tačiau „ControlNet“ valdymas ir palaikymas buvo perduotas ODVA (Open DeviceNet Vendors Association), todėl jis tvarko visus protokolai Bendrojo pramonės protokolo šeimoje. „ControlNet“ siūlo įvairias funkcijas, pvz., blokavimą realiuoju laiku, įvesties / išvesties pralaidumą, lygiaverčių pranešimų siuntimą ir kt. „ControlNet“ tinklas daugiausia sukurtas siekiant padidinti produktyvumą per laiką kritinės programos duomenų perdavimo tiek gamybos, tiek procesų metu. automatizavimas . Taigi šiame straipsnyje aptariama trumpa informacija apie ControlNet – architektūrą, veikimą ir jo programas.

Kas yra ControlNet?

ControlNet yra atviras pramoninio tinklo protokolas, kuris naudoja CIP (bendrąjį pramoninį protokolą) aukštesniems sluoksniams nuo septynių. OSI modelio sluoksniai . ControlNet dizaineriai pritaikė transporto sluoksnio, tinklo sluoksnio, duomenų perdavimo ir fizinio sluoksnio CIP sluoksnius, kad atitiktų ControlNet tinklo reikalavimus.

Šis protokolas daugiausia buvo sukurtas siekiant užtikrinti nuoseklų, greitą valdymą ir įvesties / išvesties duomenų perdavimą su programavimu, kuris nustato logiką tam tikram laikui virš tinklo. Yra įvairių įrenginių, kurie palaiko ryšį su šiuo tinklu PLC (programuojami loginiai valdikliai) , HMI, I/O važiuoklės, diskai, robotai ir asmeniniai kompiuteriai. Paprastai jis naudojamas programoms, kurios puikiai veikia su suplanuotu ryšiu.

Šio tinklo duomenų perdavimo greitis yra 5 Mbps ir yra trijų garsių tinklų per EtherNet/IP vidurio diapazonas, kuris svyruoja nuo 10 Mbps iki 1 Gbps, o „DeviceNet“ – nuo ​​125 iki 500 Kbps.

„ControlNet“ architektūra

ControlNet protokolas naudojamas pramoninės automatikos programose. „ControlNet“ naudoja CIP arba bendrąjį pramoninį protokolą, kad palengvintų skirtingų OSI sluoksnių sujungimą. Šis protokolas skirtas užtikrinti nuoseklų duomenų perdavimą ir didelės spartos valdymą programuojant. Kad jis nustatytų logiką tam tikram laikui virš tinklo ir padėtų greitai perduoti duomenis. Šiame tinkle yra įvairių įrenginių, tokių kaip PLC, I/O važiuoklės, asmeniniai kompiuteriai ir tvarkyklės.

„ControlNet“ jungtys ir kabeliai

Čia svarbu pažymėti, kad „ControlNet“ naudoja RG-6 bendraašius kabelius per BNC jungtis. „ControlNet“ ir „BNC“ jungtyse naudojamos jungtys. BNC jungtis yra maža, lengvai prijungiama arba atjungiama RF jungtis, naudojama bendraašiam kabeliui. Ši jungtis daugiausia skirta palaikyti panašią būdingą kabelio varžą, įskaitant gaminamus 50 omų ir 75 omų tipus. Paprastai jis naudojamas RF ir vaizdo jungtims iki maždaug 2 GHz ir iki 500 voltų. Šios jungtys tiesiog naudojamos su mažais ir labai mažais bendraašiais kabeliais televizijos, radijo ir kitose RD elektroninėse įrangose. Taigi jie paprastai buvo naudojami ankstyviesiems kompiuterių tinklams, tokiems kaip IBM PC tinklas, ARCnet ir 10BASE2 variantas.

„ControlNet“ leidžia pasirinkti kabelių tipus, kai šie kabeliai yra lankstūs arba tiesioginiai. Be to, šie kabeliai taip pat naudojami bet kokioje aplinkoje. Arba „ControlNet“ yra įvairių programų, kurioms reikalingi didesni atstumai, taip pat kabeliuose naudojamas optinis pluoštas (OFC). Čia labai svarbu pažymėti, kad jis palaiko ne daugiau kaip 99 mazgus tinkle.

„ControlNet“ mazgai tiesiog paskirstomi naudojant MAC ID adresą. Be to, kiekvienas mazgas taip pat identifikuoja įpėdinio ir pirmtako adresus. Kiekvienas „ControlNet“ sąsajoje pasiekiamas mazgas daugiausia apima suplanuotą laiką (žetoną). Taigi šiame tinkle vienu metu perduodamas tik vienas mazgas, kuris galiausiai padėtų išvengti duomenų susidūrimo, kai pateikiami nesaugūs pasiūlymai. Jei „ControlNet“ yra tinkamai įrengtas, jis gali būti ypač patikimas ir stabilus. Be to, jam reikia mažiau priežiūros per ilgesnį laikotarpį, palyginti su skirtingais pramoninės automatikos tinklais.

ControlNet topologija

ControlNet topologijos Kuriant tinklą yra magistralinė linija, medis arba žvaigždė.

Magistralinės linijos-dropline topologija

Magistralinės linijos linijos topologija naudoja tik vieną ploną arba storą kabelį. Pagrindinis atstumas tarp tinklo ribų skiriasi priklausomai nuo kabelio ilgio ir duomenų perdavimo greičio. Šioje topologijoje mazgai gali būti tiesiogiai prijungti prie pagrindinės linijos, kitaip trumpomis šakomis. Ši topologija suteikia vytos poros magistrales atskirai tiek signalui, tiek galiai paskirstyti.

Medžio topologija

Medžio topologija yra viena iš tinklo topologijos rūšių, kuri atrodo kaip medis. Ši topologija apima vieną centrinį mazgą ir kiekvienas mazgas yra tiesiog prijungtas prie šio mazgo per vieną juostą. Pagrindiniai šios topologijos privalumai: žvaigždės ir magistralės topologijų derinys, klaidų aptikimas, ilgaamžiškumas, įrenginių palaikymas, tinklo plėtra ir kt. Ši topologija dažnai naudojama jungiant kelis įrenginius, tokius kaip kompiuteriai, spausdintuvai ir tt biure ar namuose. Ši topologija padeda kurti magistralės tinklus visur, kur kiekvienas įrenginys tiesiog prijungtas prie vidurinio serverio.

Žvaigždžių topologija

Žvaigždžių topologija yra tinklo topologijos tipas, kai kiekvienas įrenginys atskirai prijungiamas prie centrinio mazgo, vadinamo šakotuvu / jungikliu. Ši topologija atrodo kaip žvaigždė. Ši topologija padeda sumažinti perdavimo linijos gedimo poveikį, nepriklausomai jungiant kiekvieną pagrindinį kompiuterį prie šakotuvo. Taigi, kiekvienas šeimininkas gali bendrauti su visais kitais siųsdamas ir gaudamas iš centro. Norėdami sužinoti daugiau apie tai, žr. šią nuorodą Žvaigždžių topologija .

Fizinė laikmena

„ControlNet“ protokolo fizinė laikmena daugiausia apima čiaupus, segmentus, baigiamuosius rezistorius, tiltus ir kartotuvus, kurie aptariami toliau.

Čiaupai yra viena iš fizinių laikmenų tipų, leidžiančių pritvirtinti mazgus prie bagažinės nuleidžiamo kabelio pagalba. Jie yra įvairių tipų, pvz., T arba Y, tiesūs ir stačiu kampu, kurie turi lankstumo konfigūruojant ControlNet tinklą.

Kiekviename magistralinio kabelio gale naudojamas 75Ω galinis rezistorius. Magistralinių kabelių rinkinys, žinomas kaip segmentai ir čiaupai, turi baigiamuosius rezistorius kiekviename gale. Kiekvieno segmento ilgis daugiausia priklauso nuo prie magistralinio prijungtų įrenginių.

Kartotuvai yra naudingi išplečiant ControlNet tinklus tiesiog jungiant segmentus.
Tiltai yra įrenginiai, naudojami tarp tinklų kaip ryšio ryšiai. Šie įrenginiai perduoda tinklo paketų informaciją.

Žetonų žiedas

„ControlNet“ mazgams priskiriamas MAC ID adresas, kuriame kiekvienas mazgas taip pat atpažįsta savo įpėdinį ir pirmtaką. Čia kiekvienas mazgas apima suplanuotą laiką, kuris nustatomas naudojant prieigos raktą. Kai mazgas valdo prieigos raktą, jis siunčia duomenų kadrus, kol prieigos raktas pasiekia savo laiko limitą. Po to gali būti suformuotas naujas prieigos raktas, kuris perduodamas kitam loginiam įpėdiniui.

Laikas

„ControlNet“ laikas nustatomas naudojant NUT arba tinklo atnaujinimo laiką, kuris priklauso nuo nuolatinio ir pasikartojančio laiko ciklo. Tinklo atnaujinimo laikas nustatomas nuo 2 iki 100 msek ir apima tris pagrindines dalis: suplanuotą, neplanuotą ir apsauginę juostą. „ControlNet“ mazgai apima laikmačius, kuriuos sinchronizuoja NUT, kuris nuosekliai atskiria pradinį laiką tarp mazgų.

Susirašinėjimas žinutėmis

„ControlNet“ protokolas daugiausia naudoja dviejų tipų pranešimų siuntimą, sujungtą ir neprisijungusį, kurie aptariami toliau.

Šiame protokole prijungtas pranešimų siuntimas daugiausia naudoja išteklius kiekviename mazge, kuris yra naudojamas konkretiems tikslams, pvz., perduodant arba realiuoju laiku perduodami įvesties / išvesties duomenys ir dažno aiškaus pranešimo operacijos. Ryšio ištekliai atidedami ir sutvarkomi su turimomis ryšio paslaugomis naudojant neprisijungtą pranešimų tvarkyklę.

Prisijungimo procedūroje naudojami nesusieti pranešimai, taip pat jie naudojami žemo prioriteto ir retiems pranešimams. Tokio tipo pranešimų siuntimas visada naudoja neplanuotą pralaidumą, o neprisijungę įrenginio ištekliai yra žinomi kaip UCMM (neprijungtų pranešimų tvarkyklė). Norint gauti atitikties deklaraciją, reikia „ControlNet“ protokolo produktų, kad būtų galima vykdyti UCMM, kad būtų priimtos užklausos iš kitų tipų įrenginių.

Kaip veikia „ControlNet“?

„ControlNet“ vienu metu galima siųsti tik vieną mazgą, kad būtų išvengta duomenų susidūrimų. Kai mazgas nustoja siųsti ir neaplenkia prieigos rakto, „ControlNet“ įrašo sąlygas, kurios vėl sugeneruos prieigos raktą ir perduos jį tolesniam loginiam įpėdiniui. ControlNet yra atviras valdymo tinklas, kuris atitinka realiojo laiko ir didelio našumo taikomųjų programų poreikius. Šis protokolas palaiko blokavimą iš vieno valdiklio prie kito valdiklio ir realaus laiko įvesties / išvesties valdymą, vožtuvus ir pavaras. Ji taip pat suteikia valdymo tinklų procesų ir atskirose programose.

Kaip sukonfigūruoti / koduoti mikrovaldiklį kaip „ControlNet“ mazgą?

Konfigūruojant mikrovaldiklį kaip „ControlNet“ mazgą, reikia nustatyti reikalingus techninės ir programinės įrangos komponentus, kad būtų galima bendrauti „ControlNet“ tinkle. Toliau pateikiamas bendras mikrovaldiklio kaip „ControlNet“ mazgo konfigūravimo veiksmų aprašymas:

• Pasirinkite suderinamą mikrovaldiklį: Pasirinkite mikrovaldiklį, kuris palaiko „ControlNet“ protokolą arba turi reikiamas techninės įrangos funkcijas, pvz., CAN (Controller Area Network) sąsają ir suderinamą siųstuvą-imtuvą.
• Gaukite ControlNet ryšio kamino: Įsigykite „ControlNet“ ryšio dėklą / biblioteką pasirinktam mikrovaldikliui. Stackas suteikia reikiamas funkcijas ir protokolus, kad būtų galima bendrauti ControlNet tinkle.
• Aparatinės įrangos sąranka:
  • Prijunkite mikrovaldiklį prie ControlNet tinklo naudodami CAN sąsają. Paprastai tai apima mikrovaldiklio CANH ir CANL kaiščių prijungimą prie atitinkamų CAN siųstuvo-imtuvo kaiščių.
  • Pateikite maitinimą ir visas kitas reikalingas mikrovaldiklio jungtis pagal jo specifikacijas.
• Firmware kūrimas:
  • Parašykite mikrovaldiklio programinę-aparatinę įrangą naudodami gautą „ControlNet“ ryšio kamino / biblioteką. Ši programinė įranga tvarkys ryšį su ControlNet tinklu.
  • Įdiekite reikiamas funkcijas, kad galėtumėte keistis duomenimis su kitais ControlNet tinklo įrenginiais.
• Įrenginio konfigūracija:
  • Kiekvienam ControlNet tinklo mazgui priskiriamas unikalus mazgo adresas. Įsitikinkite, kad jūsų mikrovaldiklio mazgo adresas yra tinkamai sukonfigūruotas. Šis adresas naudojamas tinklo mazgui identifikuoti.
• Tinklo integravimas:
  • Integruokite mikrovaldiklį su likusia valdymo sistema. Tai gali apimti jutiklių, pavarų ar kitų įrenginių prijungimą prie mikrovaldiklio ir apibrėžti, kaip jis sąveikauja su visa sistema.

Kokia yra „ControlNet“ ryšio dėklas / biblioteka?

Kai kurios populiarios „ControlNet“ komunikacijos kamino / bibliotekos :

• „Rockwell Automation“ / „Allen-Bradley ControlNet Stack“: „Rockwell Automation“ yra žinomas pramoninės automatikos ir valdymo sprendimų tiekėjas. Jie siūlo „ControlNet“ ryšio steką, kuri paprastai naudojama su „ControlLogix“. programuojami loginiai valdikliai (PLC) ir kiti automatikos įrenginiai.
• Anybus ControlNet Stack: „Anybus“, „HMS Networks“ prekės ženklas, teikia komunikacijos paketus įvairiems pramoniniams protokolams, įskaitant „ControlNet“. Jų krūva leidžia lengvai integruoti ControlNet funkcijas į pramoninius įrenginius.
• Minkštinimo ControlNet Stack: „Softing“ yra dar viena pramoninės komunikacijos sprendimus teikianti įmonė. Jie siūlo „ControlNet“ rinkinį, leidžiantį kūrėjams įdiegti „ControlNet“ ryšį savo programose.
• CIP (Common Industrial Protocol) įrankių rinkinys: CIP įrankių rinkinys yra įrankių, pavyzdinio kodo ir dokumentų rinkinys, kurį teikia ODVA (Open DeviceNet Vendor Association), skirtas CIP pagrįstiems protokolams, pvz., ControlNet ir DeviceNet, įdiegti.
• ProSoft technologijos ControlNet sprendimai: ProSoft Technology siūlo įvairius pramoninio ryšio sprendimus, įskaitant ControlNet produktus ir plėtros paslaugas.

Prieš rinkdamiesi konkrečią „ControlNet“ komunikacijos saugyklą / biblioteką, atsižvelkite į šiuos veiksnius:

• Suderinamumas: Įsitikinkite, kad dėklas / biblioteka yra suderinama su jūsų mikrovaldiklio aparatinės ir programinės įrangos platforma.
• Pardavėjo palaikymas: Patikrinkite konkretaus tiekėjo naudojamų paketų palaikymo lygį.

ControlNet vs Profibus

The Skirtumas tarp ControlNet ir Profibu s aptariami toliau.

Privalumai

The ControlN pranašumai et apima šiuos dalykus.

• „ControlNet“ turi didelį greitį.
• Šis tinklas turi deterministinį duomenų perdavimą.
• „ControlNet“ yra tinkamai įrengtas, tada jis yra ypač patikimas ir stabilus.
• Šis protokolas turi lanksčius topologijos pasirinkimus.
• Jis turi deterministinį ir pakartojamą našumą tiek proceso, tiek atskiroms programoms;
• Jis gali pakeisti arba pašalinti maitinimo mazgus bet kuriame tinklo taške
• Jam reikia mažiau priežiūros.
• Tai leidžia iki 99 įrenginių kiekvienam mazgui.
• Tai labai lanksti ir naudoja sudėtingus duomenis.

The ControlNet trūkumai įtraukti toliau nurodytus dalykus.

• Techninės įrangos kaina yra didelė.
• Trikčių šalinimas yra labai sunkus, palyginti su kitais protokolais.
• Jis neteikia signalo ir maitinimo vienu kabeliu.

Programos

The „ControlNet“ programos įtraukti toliau nurodytus dalykus.

• ControlNet užtikrina greitą valdymą, patikimą ir I/O duomenų perdavimą su programavimu, kuris nustato logiką tam tikram laikui virš tinklo.
• Šis tinklas teikia svarbius pranešimus, kurie nepriklauso nuo laiko, kurį reikia atlikti, netrukdant perduoti valdymo ir įvesties / išvesties duomenis.
• Tai atviras pramoninio tinklo protokolas, naudojamas pramonės automatizavimo programose,
• Tai yra atviri valdymo tinklai, kurie tiesiog atitinka realaus laiko ir didelio našumo programas
• Tai taip pat užtikrina valdymo tinklą atskirose ir proceso programose.
• Tai suplanuoto ryšio tinklas, daugiausia skirtas keistis cikliniais duomenimis.
• Šis tinklas taip pat leidžia valdyti didelės difuzijos modelius, kad būtų palaikomos papildomos įvesties sąlygos.

Taigi, tai yra ControlNet apžvalga . Tai tinklo protokolas, naudojamas pramonės sektoriuje. IoT ir automatizavimo sprendimams reikia didesnio greičio, daugiau duomenų ir nuoseklaus duomenų tvarkymo. Dėl didelio „ControlNet“ greičio jis bus naudingas įvairiose srityse, pvz., suvirinimo valdikliais, regėjimo sistemomis, robotika, judesio valdymu ir kt. Šis protokolas naudojamas laiko jautriose, perteklinėse ir deterministinėse programose, palyginti su Ethernet / DeviceNet. Th yra protokolas veikia be kartotuvo iki 1000 metrų, jungia iki 99 įrenginių, turi 5 Mbps duomenų perdavimo spartą ir suteikia keletą topologijų . Štai jums klausimas, kas yra DeviceNet ?