隨著自動(dòng)化水平的不斷提高以及將大范圍內(nèi)的技術(shù)設(shè)備連接竹炭竹纖維成網(wǎng)絡(luò)的需求,對(duì)于通信功能的需求也在不斷增長(zhǎng),而驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的巨大變化和運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用要求更加強(qiáng)大的通信的系統(tǒng)。當(dāng)然也必須考慮其他的一些應(yīng)用,如視頻、編程數(shù)據(jù)或?qū)W(wǎng)絡(luò)上所有系統(tǒng)元件的遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn),如果要將安全相關(guān)數(shù)據(jù)添加到組合中去,那么必須的故障管理策略必將會(huì)在系統(tǒng)上產(chǎn)生額外的負(fù)載,與此同時(shí),對(duì)于數(shù)據(jù)的一致性、過(guò)程和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的瞬時(shí)有效性都有嚴(yán)格的要求。由于傳統(tǒng)的總線(xiàn)系統(tǒng)已開(kāi)始到達(dá)它們的物理極限,控制方面的供應(yīng)商更多地關(guān)注于通用自動(dòng)化功能的以太網(wǎng)。
自動(dòng)化和流程工業(yè)的應(yīng)用都有其特殊的要求,首先要求以太網(wǎng)可靠和安全,其次是實(shí)際的系統(tǒng)性能,在決定其是否適合工業(yè)應(yīng)用的時(shí)候這兩方面的標(biāo)準(zhǔn)都是相關(guān)的。在正常情況下,如果工廠或機(jī)器喪失了安全或可靠性則其一般是不能操作的。在設(shè)計(jì)一個(gè)通信系統(tǒng)的時(shí)候,一個(gè)最?紤]的因素就是它是否能夠快速可靠地進(jìn)行信息地傳輸,因此這是設(shè)計(jì)者時(shí)時(shí)需要面對(duì)的理論上的決策問(wèn)題。只有將數(shù)據(jù)快速可靠地進(jìn)行傳輸,將這種方法用于安全應(yīng)用才有意義。這也就是為什么通信的安全性是SafetyNET p的主要因素的原因。
強(qiáng)大的連接技術(shù) 以工業(yè)總線(xiàn)技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)以及在辦公室內(nèi)使用以太網(wǎng)的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ),對(duì)于工業(yè)以太網(wǎng)如SafetyNET p 的性能可以被看作是對(duì)于上述兩種環(huán)境下的一個(gè)不斷發(fā)展的創(chuàng)新性能?偩(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)包括它們通信的穩(wěn)定性和簡(jiǎn)單性包括它們的連接技術(shù),線(xiàn)性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)已經(jīng)被建立起來(lái)作為工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)主要的組態(tài)原則,不同的設(shè)備可以簡(jiǎn)單地連接到相鄰的設(shè)備上。辦公室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的組態(tài)結(jié)構(gòu)——星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在自動(dòng)化環(huán)境內(nèi)是不可行的。另一方面,動(dòng)態(tài)地添加或刪除子站(如會(huì)議室內(nèi)的筆記本)的能力很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都被認(rèn)為是辦公室內(nèi)最常用的一種功能。在自動(dòng)化領(lǐng)域尤其是對(duì)于服務(wù)、維修和診斷更需要這樣的功能,SafetyNET p支持通過(guò)帶有成熟的插入連接器的相似和魯棒的連接技術(shù),以M12設(shè)計(jì)為例,IP20電纜在電控柜內(nèi)的是RJ45形式的連接器,當(dāng)SafetyNET p設(shè)備和通信結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得當(dāng)?shù)臅r(shí)候,SafetyNET p子站就可以被以線(xiàn)性、樹(shù)型或星型結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。線(xiàn)性結(jié)構(gòu)可以不帶任何的額外元件,如果要求有分支,則可以使用便宜的標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)開(kāi)關(guān)。用于維修或診斷的移動(dòng)子站可以用于連接到這些開(kāi)關(guān)或者是單個(gè)的SafetyNET p裝置的自由界面上。這個(gè)不僅僅適用于SafetyNET p裝置也適用于標(biāo)準(zhǔn)的電腦或其他的辦公室設(shè)備。
要求實(shí)時(shí)性 開(kāi)發(fā)必須也要考慮到嚴(yán)格的實(shí)時(shí)性要求,要求有很快的網(wǎng)絡(luò)掃描時(shí)間尤其是在運(yùn)動(dòng)控制部分,如控制驅(qū)動(dòng)的地方,對(duì)于大部分的應(yīng)用1ms的掃描時(shí)間就足夠了(掃描時(shí)間指的是每個(gè)子站能夠與其他子站進(jìn)行通信的時(shí)間)。SafetyNET p版本的RTFN(實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò))可以用于這樣的情況,設(shè)計(jì)RTFN的概念是為了讓每個(gè)子站都能夠和其他所有的子站進(jìn)行通信。對(duì)于每個(gè)產(chǎn)生數(shù)據(jù)的裝置,都會(huì)建立一個(gè)單獨(dú)的連接并監(jiān)控和它連接的所有的子站,這也就允許對(duì)于每個(gè)單獨(dú)的連接使用不同的監(jiān)控時(shí)間,同時(shí)也使得它和任何標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)協(xié)議的共存成為可能。其他的一些工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議也可以在相同的以太網(wǎng)內(nèi)使用,前提是它們的IP相兼容。如果要求更短的掃描時(shí)間,如在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的控制回路,RTFL版本的SafetyNET p使得掃描時(shí)間可達(dá)62.5µs,這也只在封閉的子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)才可能實(shí)現(xiàn)。為了避免和其他應(yīng)用的以太網(wǎng)產(chǎn)生沖突,在RTFL內(nèi)的其他應(yīng)用設(shè)置的帶寬要盡量避開(kāi)實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)所要求的帶寬。因此手提電腦可以通過(guò)TCP/IP甚至是在RTFL內(nèi)實(shí)現(xiàn)與不同設(shè)備的通信。和RTFN不同的是,帶子站的RTFL可以作為一個(gè)RD(根設(shè)備)運(yùn)行。這個(gè)子站啟動(dòng)了與所有其它子站的循環(huán)連接,這些子站將需要的數(shù)據(jù)傳輸出去,RD這時(shí)候也可以作為與主RTFN網(wǎng)絡(luò)連接的接口。
分散及模塊化的控制結(jié)構(gòu) 工業(yè)中所使用的是集中式的控制結(jié)構(gòu),一個(gè)用于生產(chǎn)部分的中央PLC對(duì)于更大或更小的系統(tǒng)并不是最優(yōu)的解決方面。SafetyNET p更多的是使用分散式的控制結(jié)構(gòu),不需要中央控制系統(tǒng)因?yàn)楦鱾(gè)子站能夠獨(dú)立地和其他子站進(jìn)行通信,這樣才可能在整個(gè)設(shè)備實(shí)際變大的情況下減少功能模塊,這樣做的好處在于使得調(diào)試和測(cè)試的過(guò)程變得更加輕松,從而最終減輕了調(diào)試和維修的工作量,另外,智能系統(tǒng)如控制器或機(jī)器人能夠控制設(shè)備的單個(gè)部件,從而避開(kāi)了購(gòu)買(mǎi)一個(gè)額外的控制器。當(dāng)整個(gè)設(shè)備安裝好后,你所要做的就是將單個(gè)的模塊連接在一起并鏈接到高一級(jí)的信息(如設(shè)備緊急停止按鈕)。系統(tǒng)的模塊化保證了現(xiàn)有系統(tǒng)不會(huì)超負(fù)載運(yùn)行,即使是在后來(lái)擴(kuò)展或重新設(shè)計(jì)的時(shí)候也不會(huì)發(fā)生這樣情況,因?yàn)槠渌囊恍┰O(shè)備將會(huì)覆蓋到這些附加的功能。因此也就不需要在一開(kāi)始就在控制器上計(jì)劃或考慮用于擴(kuò)展的空間以及在將來(lái)改造情況下的終端。
開(kāi)放性 由于帶有安全的總線(xiàn)系統(tǒng)SafetyBUS p, SafetyNET p系統(tǒng)的開(kāi)放性也能夠通過(guò)獨(dú)立的用戶(hù)群體得到保證,任何制造商都能夠加入Safety Network Inernational e.V.,任何一個(gè)成員都可以開(kāi)發(fā)和使用用于SafetyNET p和帶有SafetyNET p的產(chǎn)品,使用SafetyNET p,結(jié)果是會(huì)產(chǎn)生一個(gè)多樣性的系統(tǒng),在這個(gè)系統(tǒng)內(nèi)任何公司都可以其特有的能力作出貢獻(xiàn):從驅(qū)動(dòng)專(zhuān)家和安全專(zhuān)家到傳感器專(zhuān)家。以太網(wǎng)解決方案SafetyNET p將所有成員公司的專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)集成到一個(gè)安全系統(tǒng)中。

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