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一种新的总线交换机技术
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北京恩易通 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2015-10-10 17:00:37 楼主

 

 现场总线已成为自动化技术的集成组件,通过大量的实践试验和测试,如今已获得广泛应用。正是由于现场总线技术的普及,才使得控制领域也有相当多的总线的信号。

在控制领域总线信号传输介质很多,其中以以太网为传输介质的最具有代表性。标准以太网可达到100Mb/s甚至1000Mb/s的传输速度,远快于任何现场总线系统。但对于工业控制来说,比传输速率更重要的是实时性。实时性的一个重要标志是时间的确定性,通信时数据传输时间不是随机的,而是可事先准确预测的。

在工业控制系统中,实时可定义为系统对某事件响应时间的可预测性。一个事件发生后,系统须在一个可准确预见的时间范围内作出反应。至于反应时间须有多快,由被控制过程决定。化工热化过程控制有秒级别的反应时间就足够,而在高动态传动控制中系统反应时间必须达到微秒级。

正是因为以上原因,在普通以太网的基础上提出了实时以太网的概念,而EtherCAT和PowerLink是工业以太网的佼佼者。作为国内一家高新技术公司,我们不局限于此,所以我们通过多年的努力研发,开发出最新的技术NE-powerbus,该协议性能方面完全可以替代EtherCAT和PowerLink,而且在一些技术指标上还优于以上两种方案。

在此技术基础上,我们公司提出了总线交换机的概念,它既不同于总线服务器,也不同于网络交换机,所谓总线交换机:以网络为传输介质,来传输总线的数据,从而达到高效的高实时性的总线数据传输。

1.   产品功能特点

1.1.        对称的结构

 

对称的网络结构、无主从,即我们的NE6000没有主从之分,凡是接入到局域网中的设备都完全一致的,如图中的控制器可在任意节点接入网络,大大提升了系统的灵活性。这样的好处是数据能够广播到具有相同端口的所有总线节点(这里是以端口号来区分总线的,即不同的端口号视为不同的总线,相同的端口号视为一条总线)。

广播的数据流是相对单播数据流是很大的所以我们采用了FPGA来处理数据,提升了总线的处理速率。

可以看到图中的EN6000自主组成了一个环形网络,网络结构类似于现有环网交换机的形式,但是我们跟传统的交换机的有很大的区别,传统的交换机是推举出一个“主”交换机,通过阻塞自己的一个端口来截断数据,当检测到网络故障时立即打开该阻塞端口,正如大家所了解的这样一定是有自愈时间的,那我们的解决方案是:NE6000从两个网口收到两份相同的数据,然后按照先到的先处理,处理过的数据不再处理的原则,把后收到的数据丢掉,若先收到的数据是错误的数据,NE6000会丢掉错误的数据,来处理另外一包数据,即使网络出现了故障,只是影响其中一端的数据,NE6000完全可以从另外一点收到相同的数据,这样做到真正的环网“零自愈”。

安全方面用户可在NE6000上设置控制器的信息,限制通讯数据来源,即我们可以通过在NE6000上注册上位机信息,是其只接受注册过的上位机的数据,其他一律丢弃,从而做到了带宽的节省以及数据的安全可靠。

1.2.        灵活的组网方式

 

如前面介绍的,我们不仅可以自主组成环网,还可以在不改变原有网络拓扑的情况下接入现有的网络中,如图只需原有的网络提供两个或一个网络接口,我们的EN6000便可以接入到现有的网络,非常灵活。

若是一个网络接口,只要串联先去就可以了,若是两个接口,就是图中这种情况,我们需要将接入原有网络的接口的组网掩码设定为24位即3个255,其余的接口设为16位即2个255.

1.3.        灵活的总线控制

 

前面我们介绍到同一端口号为同一条总线,如图中“端口3000”即为同一条总线资源,控制器发给“端口3000”的命令,局域网中所有端口号为3000的端口都会收到,当然,其中某个“端口3000”回复信息的时候,其余所有“端口3000”和控制器也都会接收到。

这样我们就可以实现另外一种特殊情况是,假如同一总线上的两个设备A、B之间要进行通讯,传统的解决方案是,控制器发命令给“设备A”,然后“设备A”回复数据给控制器,控制器把“设备A”的数据发给“设备B”,然后“设备B”回数据,控制器再将“设备B”回复的数据传给“设备A”,整个通讯过程完成。我们的解决方案是:控制器通过广播发出类似“端口3000 设备A先动作,然后端口3000设备B再动作的命令”设备A、B都会收到这条信息,然后“设备A”发出信息,“设备B”和控制器也都可以接收到,然后“设备”B回复“设备A”的信息。这样整个通讯过程大大的简化了。

在可靠性方面,控制器发送单一链接包,所有同一总线资源的设备都会回报状态信息,即自检功能,可以检测设备的实时状态。

1.4.        单一控制器控制多条总线

 

如图相同颜色的端口为同一端口号即同一总线,我们可以通过一个控制器来分别控制这些不同的总线。每一条总线都是相互隔离的,所以控制器可以通过不同的端口号来区分不同的总线,另外同一总线资源之间的端口也是相互隔离的,所以给不同的端口之间设定不同的波特率。

NE6000可放置在与终端设备距离近的地方,这样就可以设定高波特率,提高总线的通讯速率。

1.5.        总线信号的转换

 

总线交换机可以将不同的总线信号互相转换,实现不同类型总线设备之间的通讯,起到总线网关的作用。如图,用户可以将485总线和CAN总线设定为同一端口号即同一总线,485总线的信号类型经过NE6000将信号转换为CAN总线的信号类型,同样,CAN总线的信号类型经过NE6000将信号转换为485总线的信号类型,从而实现不同总线信号类型设备之间的通讯。

2.   软件的应用及特点

连接好网络,用一台计算机连入网络,运行网管软件myNetCfg.exe,如下图:

 

选择电脑的网卡,然后点击“搜索设备信息”,软件将会把局域网中的所有NE6000设备搜索出来,如下图:

 

设备根据网络拓扑的先后顺序依次排列,如图中编号为“79”设备为离192.168.0.105网卡最近的一个节点。用户可以通过此排列清楚的指导NE6000的网络中的位置,方便现场的维护和故障点的

 

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jz3154 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2015-10-19 20:31:15 1楼
 

新的总线交换技术,学习,CAN总线

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MSD 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2018-07-11 17:20:18 2楼
 

新的总线交换技术,学习,CAN总线

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