ControlNet: arhitektūra, darbs, atšķirības un tās lietojumprogrammas

ControlNet tehnoloģiju 1995. gadā pirmo reizi izstrādāja Rockwell Automation, jo tā cenšas būt priekšā jaunākajām tehnoloģiju tendencēm. Pēc tam šo atvērtā rūpnieciskā tīkla protokolu pilnībā apstrādāja ControlNet International. Tomēr ControlNet pārvaldība un atbalsts tika nodots ODVA (Open DeviceNet Vendors Association), lai tas apstrādā visus protokoli Kopējā rūpniecības protokola saimē. ControlNet nodrošina dažādas funkcijas, piemēram, bloķēšanu reāllaikā, I/O joslas platumu, vienādranga ziņojumapmaiņu utt. ControlNet tīkls galvenokārt ir paredzēts, lai uzlabotu produktivitāti visā laika kritiskās lietojumprogrammas datu pārraides laikā gan ražošanā, gan procesā. automatizācija . Tāpēc šajā rakstā ir apskatīta īsa informācija par ControlNet — arhitektūru, darbību un tā lietojumprogrammām.

Kas ir ControlNet?

ControlNet ir atvērts rūpnieciskā tīkla protokols, kas izmanto CIP (Common Industrial Protocol) augstākajiem slāņiem no septiņiem. OSI modeļa slāņi . ControlNet dizaineri pielāgoja transporta slāņa, tīkla slāņa, datu saites un fiziskā slāņa CIP slāņus, lai tie atbilstu ControlNet tīkla prasībām.

Šis protokols galvenokārt tika izstrādāts, lai nodrošinātu konsekventu, ātrgaitas vadību un I/O datu pārsūtīšanu ar programmēšanu, kas nosaka loģiku noteiktā laikā virs tīkla. Ir dažādas ierīces, ar kurām tiek sazināties ar šo tīklu PLC (programmējamie loģiskie kontrolleri) , HMI, I/O šasijas, diskdziņi, roboti un personālie datori. To parasti izmanto lietojumprogrammām, kas lieliski darbojas ar plānotajiem sakariem.

Šī tīkla datu pārraides ātrums ir 5 Mb/s un ir vidējā diapazonā no trim slavenajiem tīkliem, izmantojot EtherNet/IP, kas svārstās no 10 Mb/s līdz 1 Gbps, un DeviceNet — no 125 līdz 500 Kbps.

ControlNet arhitektūra

ControlNet protokols tiek izmantots rūpnieciskās automatizācijas lietojumprogrammās. ControlNet izmanto CIP vai Common Industrial Protocol, lai atvieglotu starpsavienojumu starp dažādiem OSI slāņiem. Šis protokols ir izstrādāts, lai nodrošinātu konsekventu datu pārsūtīšanu un liela ātruma vadību, izmantojot programmēšanu. Lai tas iestatītu loģiku noteiktam laikam virs tīkla un palīdz ātri pārsūtīt datus. Šis tīkls ietver dažādas ierīces, piemēram, PLC, I/O šasijas, personālos datorus un draiverus.

ControlNet savienotāji un kabeļi

Šeit ir svarīgi atzīmēt, ka ControlNet izmanto RG-6 koaksiālos kabeļus, izmantojot BNC savienotājus. ControlNet un BNC savienotāji izmantotie savienotāji. BNC savienotājs ir mazs, viegli savienojams vai atvienojams RF savienotājs, ko izmanto koaksiālajam kabelim. Šis savienotājs galvenokārt ir paredzēts, lai uzturētu līdzīgu kabeļa raksturīgo pretestību, tostarp tiek izgatavoti 50 omi un 75 omi. Parasti to izmanto RF un video savienojumiem līdz aptuveni 2 GHz un līdz 500 voltiem. Šos savienotājus vienkārši izmanto ar maziem līdz ļoti maziem koaksiālajiem kabeļiem televīzijas, radio un citās RF elektroniskajās iekārtās. Tāpēc tos parasti izmantoja agrīnos datortīklos, piemēram, IBM PC Network, ARCnet un 10BASE2 variantā.

ControlNet ļauj izvēlēties kabeļa veidus, kur šiem kabeļiem ir elastīgs vai tiešs ierakšanas raksturs. Turklāt šie kabeļi tiek izmantoti arī jebkurā vidē. Alternatīvi ControlNet ir dažādas lietojumprogrammas, kurām nepieciešami lielāki attālumi, kā arī kabeļos tiek izmantota optiskā šķiedra (OFC). Šeit ir ļoti svarīgi atzīmēt, ka tas atbalsta ne vairāk kā 99 mezglus tīklā.

ControlNet mezgli tiek vienkārši piešķirti, izmantojot MAC ID adresi. Turklāt katrs mezgls identificē arī pēcteča un priekšgājēja adresi. Katrs ControlNet saskarnē pieejamais mezgls galvenokārt ietver ieplānotu laiku (marķieri). Tātad šajā tīklā vienlaikus tiek pārraidīts tikai viens mezgls, kas galu galā izvairītos no datu sadursmēm, pieņemot nedrošus priekšlikumus. Ja ControlNet ir pareizi sakārtots, tas var būt ļoti uzticams un stabils. Turklāt tai ir nepieciešama mazāka apkope ilgākā laika posmā, salīdzinot ar dažādiem industriālās automatizācijas tīkliem.

ControlNet topoloģija

ControlNet topoloģijas veidojot tīklu, ir maģistrālā līnija-dropline, koks vai zvaigzne.

Maģistrāles līnijas topoloģija

Maģistrāles līnijas līnijas topoloģija izmanto tikai vienu kabeļa plānu vai biezu kabeli. Galvenais attālums starp tīkla ierobežojumiem atšķiras atkarībā no kabeļa garuma un datu ātruma. Šajā topoloģijā mezglus var tieši savienot ar galveno līniju, citādi izmantojot īsus zarus. Šī topoloģija nodrošina vītā pāra kopnes atsevišķi gan signāla, gan jaudas sadalei.

Koku topoloģija

Koka topoloģija ir viena veida tīkla topoloģija, kas izskatās kā koks. Šī topoloģija ietver vienu centrālo mezglu, un katrs mezgls ir vienkārši savienots ar šo mezglu vienā joslā. Šīs topoloģijas galvenās priekšrocības ir: zvaigžņu un kopnes topoloģiju kombinācija, kļūdu noteikšana, izturība, ierīču atbalsts, tīkla izaugsme utt. Šo topoloģiju bieži izmanto, lai savienotu vairākas ierīces, piemēram, datorus, printerus utt. birojā vai mājās. Šī topoloģija palīdz izveidot kopņu tīklus visur, kur katra ierīce ir vienkārši savienota ar vidējo serveri.

Zvaigžņu topoloģija

Zvaigžņu topoloģija ir tīkla topoloģijas veids, kurā katra ierīce ir atsevišķi savienota ar centrālo mezglu, ko sauc par centrmezglu/slēdzi. Šī topoloģija izskatās kā zvaigzne. Šī topoloģija palīdz samazināt pārvades līnijas atteices ietekmi, neatkarīgi savienojot katru saimniekdatoru ar centrmezglu. Tādējādi katrs saimnieks var sazināties ar visiem citiem, sūtot un saņemot no centrmezgla. lūdzu, skatiet šo saiti, lai uzzinātu vairāk par Zvaigžņu topoloģija .

Fiziskie mediji

ControlNet protokola fiziskais datu nesējs galvenokārt ietver pieskārienus, segmentus, beigu rezistorus, tiltus un atkārtotājus, kas ir aplūkoti turpmāk.

Krāni ir viens no fizisko datu nesēju veidiem, kas ļauj fiksēt mezglus pie bagāžnieka ar nolaižamā kabeļa palīdzību. Tie ir pieejami dažādos veidos, piemēram, T vai Y, taisnā un taisnā leņķī, kas ir elastīgs, konfigurējot ControlNet tīklu.

Katrā maģistrāles kabeļa galā tiek izmantots 75Ω gala rezistors. Maģistrālo kabeļu komplektam, kas pazīstams kā segmenti un krāni, katrā galā ir gala rezistori. Katra segmenta garums galvenokārt ir atkarīgs no stumbram pievienotajām ierīcēm.

Retranslatori ir noderīgi, lai paplašinātu ControlNet tīklus, vienkārši savienojot segmentus.
Tilti ir ierīces, ko izmanto starp tīkliem kā sakaru savienojumus. Šīs ierīces pārsūta tīkla pakešu informāciju.

Žetonu gredzens

ControlNet mezgliem tiek piešķirta MAC ID adrese, kurā katrs mezgls atpazīst arī savu pēcteču un priekšteča adresi. Šeit katrs mezgls ietver ieplānotu laiku, kas tiek noteikts, izmantojot pilnvaru. Kad mezgls kontrolē marķieri, tas nosūta datu kadrus, līdz marķieris sasniedz savu laika ierobežojumu. Pēc tam var izveidot jaunu marķieri, kas tiek nodots nākamajam loģiskajam pēctecim.

Laiks

ControlNet laika noteikšana tiek veikta ar NUT vai tīkla atjaunināšanas laiku, kas ir atkarīgs no pastāvīga un atkārtota laika cikla. Tīkla atjaunināšanas laiks ir iestatīts no 2 līdz 100 ms, un tajā ir iekļautas trīs galvenās ieplānotās, neplānotās un aizsargjoslas daļas. Programmā ControlNet mezglos ir iekļauti taimeri, kurus sinhronizē NUT, kas konsekventi atdala sākuma laiku starp mezgliem.

Ziņapmaiņa

ControlNet protokols galvenokārt izmanto divu veidu ziņojumapmaiņas savienojumus un nesaistītus, kas ir apskatīti tālāk.

Savienotā ziņojumapmaiņa šajā protokolā galvenokārt izmanto resursus katrā mezglā, kas tiek izmantots īpašiem mērķiem, piemēram, reāllaika I/O datu pārsūtīšanai un biežu nepārprotamu ziņojumu transakcijām. Savienojuma resursi tiek rezervēti un sakārtoti ar pieejamajiem sakaru pakalpojumiem, izmantojot nesaistīto ziņojumu pārvaldnieku.

Nesaistīta ziņojumapmaiņa tiek izmantota savienojuma izveides procedūrā, kā arī tiek izmantota zemas prioritātes un retām ziņām. Šāda veida ziņojumapmaiņai vienmēr tiek izmantots neplānots joslas platums, un ierīcē nesaistītie resursi ir zināmi kā UCMM (nesaistīto ziņojumu pārvaldnieks). Lai saņemtu atbilstības deklarāciju, ControlNet protokola produkti ir nepieciešami, lai izpildītu UCMM, lai pieņemtu pieprasījumus no cita veida ierīcēm.

Kā ControlNet darbojas?

Programmā ControlNet vienlaikus var nosūtīt tikai vienu mezglu, kas novērsīs datu sadursmes. Kad mezgls pārtrauc sūtīšanu un neapsteidz marķieri, ControlNet tajā ir ierakstījis nosacījumus, kas vēlreiz ģenerēs marķieri un pārsūtīs to nākamajam loģiskajam pēctecim. ControlNet ir atvērts vadības tīkls, kas atbilst reāllaika un augstas caurlaidspējas lietojumprogrammu prasībām. Šis protokols atbalsta bloķēšanu no viena kontrollera uz citu kontrolieri un reāllaika I/O vadību, vārstus un diskus. Tas nodrošina arī vadības tīklu procesu un diskrētās lietojumprogrammās.

Kā konfigurēt/kodēt mikrokontrolleri kā ControlNet mezglu?

Mikrokontrollera kā ControlNet mezgla konfigurēšana ietver nepieciešamās aparatūras un programmatūras komponentu iestatīšanu, lai nodrošinātu saziņu ControlNet tīklā. Tālāk ir sniegts vispārīgs to darbību izklāsts, kas jāveic, lai konfigurētu mikrokontrolleru kā ControlNet mezglu.

• Izvēlieties saderīgu mikrokontrolleri: Izvēlieties mikrokontrolleri, kas atbalsta ControlNet protokolu vai kam ir nepieciešamie aparatūras līdzekļi, piemēram, CAN (Controller Area Network) interfeiss un saderīgs raiduztvērējs.
• Iegūstiet ControlNet sakaru steku: Iegādājieties ControlNet sakaru steku/bibliotēku izvēlētajam mikrokontrollerim. Stacks nodrošina nepieciešamās funkcijas un protokolus, lai nodrošinātu saziņu ControlNet tīklā.
• Aparatūras iestatīšana:
  • Pievienojiet mikrokontrolleri ControlNet tīklam, izmantojot CAN interfeisu. Tas parasti ietver mikrokontrollera CANH un CANL tapu savienošanu ar atbilstošajām CAN raiduztvērēja tapām.
  • Nodrošiniet mikrokontrolleram strāvas padevi un citus nepieciešamos savienojumus atbilstoši tā specifikācijām.
• Programmaparatūras izstrāde:
  • Uzrakstiet mikrokontrollera programmaparatūru, izmantojot iegūto ControlNet sakaru steku/bibliotēku. Šī programmaparatūra nodrošinās saziņu ar ControlNet tīklu.
  • Ieviest nepieciešamās funkcijas, lai apstrādātu datu apmaiņu ar citām ierīcēm ControlNet tīklā.
• Ierīces konfigurācija:
  • Katram ControlNet tīkla mezglam tiek piešķirta unikāla mezgla adrese. Pārliecinieties, vai jūsu mikrokontrollera mezgla adrese ir pareizi konfigurēta. Šī adrese tiek izmantota, lai identificētu tīkla mezglu.
• Tīkla integrācija:
  • Integrējiet mikrokontrolleri ar pārējo vadības sistēmu. Tas var ietvert sensoru, izpildmehānismu vai citu ierīču pievienošanu mikrokontrolleram un definēšanu, kā tas mijiedarbojas ar kopējo sistēmu.

Kas ir pieejams ControlNet sakaru steku/bibliotēku?

Dažas no populārajām ControlNet sakaru skursteņiem/bibliotēkām :

• Rockwell Automation/Allen-Bradley ControlNet Stack: Rockwell Automation ir ievērojams rūpnieciskās automatizācijas un vadības risinājumu nodrošinātājs. Tie piedāvā ControlNet sakaru steku, ko parasti izmanto kopā ar viņu ControlLogix programmējami loģiskie kontrolleri (PLC) un citas automatizācijas ierīces.
• Anybus ControlNet Stack: Anybus, HMS Networks zīmols, nodrošina sakaru stekus dažādiem industriālajiem protokoliem, tostarp ControlNet. To komplekts ļauj viegli integrēt ControlNet funkcionalitāti rūpnieciskajās ierīcēs.
• Mīkstināšanas ControlNet Stack: Softing ir vēl viens uzņēmums, kas nodrošina rūpnieciskās komunikācijas risinājumus. Tie piedāvā ControlNet steku, kas ļauj izstrādātājiem ieviest ControlNet komunikāciju savās lietojumprogrammās.
• CIP (Common Industrial Protocol) rīkkopa: CIP rīkkopa ir rīku, koda parauga un dokumentācijas kolekcija, ko nodrošina ODVA (Open DeviceNet Vendor Association), lai ieviestu uz CIP balstītus protokolus, piemēram, ControlNet un DeviceNet.
• ProSoft tehnoloģiju ControlNet risinājumi: ProSoft Technology piedāvā dažādus rūpnieciskās komunikācijas risinājumus, tostarp ControlNet produktus un attīstības pakalpojumus.

Pirms izvēlēties konkrētu ControlNet sakaru steku/bibliotēku, ņemiet vērā šādus faktorus:

• Saderība: Pārliecinieties, vai steks/bibliotēka ir saderīga ar jūsu mikrokontrollera aparatūras un programmatūras platformu.
• Pārdevēja atbalsts: Pārbaudiet atbalsta līmeni, kas pieejams konkrēta pārdevēja izmantotajām kaudzēm.

ControlNet Vs Profibus

The atšķirība starp ControlNet un Profibu s ir apspriesti tālāk.

Priekšrocības

The ControlN priekšrocības un ietver sekojošo.

• ControlNet ir liels ātrums.
• Šim tīklam ir deterministiska datu pārraide.
• ControlNet ir pareizi sakārtots, tad tas ir ārkārtīgi uzticams un stabils.
• Šim protokolam ir elastīgas topoloģijas izvēles.
• Tam ir deterministiska un atkārtojama veiktspēja gan procesam, gan diskrētām lietojumprogrammām;
• Tas spēj nomainīt vai noņemt jaudas mezglus jebkurā tīkla punktā
• Tam nepieciešama mazāka apkope.
• Tas pieļauj līdz 99 ierīcēm katram mezglam.
• Tas ir ļoti elastīgs un izmanto sarežģītus datus.

The ControlNet trūkumi iekļaujiet tālāk norādīto.

• Aparatūras izmaksas ir augstas.
• Problēmu novēršana ir ļoti sarežģīta salīdzinājumā ar citiem protokoliem.
• Tas nenodrošina signālu un jaudu vienā kabelī.

Lietojumprogrammas

The ControlNet lietojumprogrammas iekļaujiet tālāk norādīto.

• ControlNet nodrošina ātrgaitas vadību, uzticamu un I/O datu pārraidi ar programmēšanu, kas nosaka loģiku noteiktā laikā virs tīkla.
• Šis tīkls nodrošina svarīgu ziņojumapmaiņu, kas nav atkarīga no izpildes laika, netraucējot vadības un I/O datu pārsūtīšanu.
• Tas ir atvērts rūpnieciskā tīkla protokols, ko izmanto rūpnieciskās automatizācijas lietojumprogrammās,
• Tie ir atvērti vadības tīkli, kas vienkārši atbilst reāllaika un augstas caurlaidspējas pieprasījuma lietojumprogrammām
• Tas nodrošina arī kontroles tīklus diskrētu un procesu lietojumprogrammu ietvaros.
• Tas ir plānots sakaru tīkls, kas galvenokārt paredzēts ciklisku datu apmaiņai.
• Šis tīkls ļauj arī kontrolēt lielas difūzijas modeļus, lai atbalstītu papildu ievades nosacījumus.

Tādējādi tas ir ControlNet pārskats . Tas ir tīkla protokols, ko izmanto rūpniecības sektorā. IoT un automatizācijas risinājumiem ir nepieciešams lielāks ātrums, vairāk datu un konsekventa datu apstrāde. Tāpēc ControlNet lielais ātrums padarīs to noderīgu dažādās lietojumprogrammās, piemēram, metināšanas vadības ierīcēs, redzes sistēmās, robotikā, kustību vadībā utt. Šis protokols tiek izmantots laika ziņā jutīgās, dublējošās un deterministiskās lietojumprogrammās, salīdzinot ar Ethernet/DeviceNet. Th ir protokols darbojas bez atkārtotāja līdz 1000 metriem, savieno līdz 99 ierīcēm, ir 5 Mb/s datu pārraides ātrums un nodrošina vairākas topoloģijas . Šeit ir jautājums jums, kas ir DeviceNet ?