Ethernet Powerlink — это протокол реального времени для стандартного Ethernet . Это открытый протокол, управляемый Группой стандартизации Ethernet POWERLINK (EPSG). Он был представлен австрийской компанией по автоматизации B&R в 2001 году.
Этот протокол не имеет ничего общего с распределением мощности через кабель Ethernet или питание через Ethernet (PoE), связь по линии электропередачи или кабель PowerLink от Bang & Olufsen .
Ethernet Powerlink расширяет возможности Ethernet за счет смешанного механизма опроса и временного разделения. Это обеспечивает:
Современные реализации достигают времени цикла менее 200 мкс и точности времени ( дрожания ) менее 1 мкс.
Powerlink был стандартизирован Группой стандартизации Ethernet Powerlink (EPSG) и основан в июне 2003 года как независимая ассоциация. Рабочие группы сосредоточены на таких задачах, как безопасность, технологии, маркетинг, сертификация и конечные пользователи. EPSG сотрудничает с органами и ассоциациями по стандартизации, такими как группа CAN в автоматизации ( CiA ) и IEC.
Исходным указанным физическим уровнем был 100BASE-TX Fast Ethernet . С конца 2006 года Ethernet Powerlink с Gigabit Ethernet поддерживает скорость передачи данных в десять раз выше (1000 Мбит/с).
В домене реального времени рекомендуется использовать повторяющиеся концентраторы вместо коммутаторов, чтобы минимизировать задержку и дрожание. [1] Ethernet Powerlink использует Руководство по планированию и установке промышленного Ethernet IAONA для чистой кабельной разводки промышленных сетей, и принимаются оба разъема промышленного Ethernet 8P8C (широко известный как RJ45) и M12.
Стандартный уровень канала передачи данных Ethernet расширен дополнительным механизмом планирования шины, который гарантирует, что одновременно только один узел имеет доступ к сети. График разделен на изохронную фазу и асинхронную фазу. Во время изохронной фазы передаются критичные ко времени данные, а асинхронная фаза обеспечивает полосу пропускания для передачи некритичных ко времени данных. Управляющий узел (MN) предоставляет доступ к физической среде посредством выделенных сообщений запроса опроса. В результате только один узел (CN) имеет доступ к сети одновременно, что позволяет избежать коллизий, возникающих в старых концентраторах Ethernet до коммутаторов. Механизм CSMA /CD некоммутируемого Ethernet, который вызывает недетерминированное поведение Ethernet, устраняется с помощью механизма планирования Ethernet Powerlink.
После завершения запуска системы домен реального времени работает в условиях реального времени. Планирование основного цикла контролируется Управляющим узлом (УУ). Общее время цикла зависит от количества изохронных данных, асинхронных данных и количества узлов, которые будут опрашиваться в течение каждого цикла.
Базовый цикл состоит из следующих этапов:
Временной кадр, который включает в себя Preq-n и Pres-n, называется временным интервалом для адресуемого узла.
Качество поведения в реальном времени зависит от точности общего базового времени цикла. Продолжительность отдельных фаз может варьироваться при условии, что сумма всех фаз остается в пределах времени основного цикла. Соблюдение основного времени цикла контролируется Управляющим узлом. Продолжительность изохронной и асинхронной фазы можно настроить.
Рисунок 1: Кадры выше временной шкалы отправляются MN, ниже временной шкалы - разными CN.
Рисунок 2: Временные интервалы для узлов и асинхронный временной интервал
Мультиплекс для оптимизации пропускной способности
Помимо передачи изохронных данных в течение каждого базового цикла, некоторые узлы также могут совместно использовать слоты передачи для лучшего использования полосы пропускания. По этой причине изохронная фаза может различать слоты передачи, выделенные для конкретных узлов, которые должны отправлять свои данные в каждом базовом цикле, и слоты, совместно используемые узлами для передачи своих данных один за другим в разных циклах. Таким образом, менее важные, но все же критичные по времени данные могут передаваться за более длинные циклы, чем базовый цикл. Назначение слотов в течение каждого цикла осуществляется по усмотрению Управляющего узла.
Рисунок 3: Временные интервалы в мультиплексном режиме EPL.
Цепочка ответов на опрос
Режим используется в основном для робототехники и больших надстроек. Ключевым моментом является меньшее количество кадров и лучшее распределение данных.
Сегодня машины, установки и системы безопасности застряли в жесткой схеме, состоящей из аппаратных функций безопасности. Последствиями этого являются дорогостоящие кабели и ограниченные возможности диагностики. Решением является интеграция данных приложений, важных для безопасности, в стандартный протокол последовательного управления. OpenSAFETY обеспечивает связь как публикации/подписчика, так и клиента/сервера. Данные, важные для безопасности, передаются через встроенный фрейм данных внутри стандартных коммуникационных сообщений. Меры по предотвращению любых необнаруженных отказов из-за систематических или стохастических ошибок являются неотъемлемой частью протокола функциональной безопасности . OpenSAFETY соответствует стандарту IEC 61508 . Протокол соответствует требованиям SIL 3. Методы обнаружения ошибок не влияют на существующие транспортные уровни.
{{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )Форумы Ethernet Powerlink и OpenSafety в LinkedIn