Control Net , CTDMA

ŽÍLINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE ControlNet, CTDMA Andrej Prívozník Ľuboš Michalko 2013/2014 34E21

CommonIndustrialProtocol (CIP) • je objektovo orientovaný protokol, ktorý zabezpečuje spojenie medzi priemyselnými zariadeniami, ako sú napríklad senzory a regulátory, a zariadeniami vyššej úrovne - programovateľnými automaty, panely operátorov. • je nezávislý na fyzickej a linkovej vrstve, zahŕňa v sebe relačnej, prezentačnej a aplikačnú vrstvu ISO-OSI modelu. • Protokol ktorý zdieľajú siete : DeviceNet, ControlNet a EtherNet/IP.

Hlavnými úlohami protokolu CIP sú: • Prenos časovo kritických dát medzi I / O zariadeniami • Prenos ostatných, časovo nekritických dát ako napríklad konfiguračných a diagnostických dát

Sieťová architektúra NetLinx • Vyvinutá spoločnosťou Allen – Bradley. • Skladá sa zo troch priemyslových sietí. • Najnižšiu vrstvu tvorí sieť DeviceNet, ktorá nahradzuje staršiu sieť Remote I/O. • Strednú vrstvu tvorí moderná sieť ControlNet, ktorá plní funkcie starších sietí DH+ a DH485 a zaisťuje deterministický prenos dát. • Najvyššiu vrstvu tvorí sieť EtherNet/IP.

ControlNet • je jedným zo skupiny priemyselných komunikačných protokolov s názvom Control and Information Protocol (CIP) . • je vhodný predovšetkým pre aplikácie vyžadujúce nepretržitú kontrolu a riadenie, rovnako ako aplikácie používajúce veľké množstvo vzdialených vstupov / výstupov. • je moderná riadiaca zbernica pre priemyselné aplikácie . • Je to relatívne veľmi rýchla - 5Mb / s ( napríklad oproti sieti DeviceNet ) , deterministická a opakovateľná sieť ,kombinujúca úlohy predtým existujúcich sietí DH + a Remote Aj / O.

ControlNet • je určená ako k výmene dát medzi procesormi , prípadne k ich programovaniu , tak na zber dát zo vzdialených I / O zariadení , a to v rozsiahlych a rýchlych systémoch. • využitá metóda CTDMA ( Concurrent Time Domain Multiple Access - súčasný viacnásobný prístup v definovanom intervale ) Všetky komunikácie na sieti sa dejú v užívateľom definovanom , pravidelne sa opakujúcim časovom úseku - NUT ( Network Update Time )

Technické parametre: • prenosová rýchlosť: 5Mbit/sec • maximálny počet uzlov: 99 • pripojenie: pomocou rozbočovačov Alen-Bradley, ktoré umožňujú pripojenie na ľubovoľnom mieste segmentu, dĺžka segmentu závisí od počtu pripojených uzlov a môžu byť spájané pomocou opakovačov do rozsiahlejších sietí • medium: koaxiálny kábel RG6 (cenová výhodnosť, dostupnosť, odolnosť voči rušeniu, vhodná šírka prenášaného pásma), BNC konektory • topológia: zbernica, strom, hviezda

CTDMA • Prístup k sieti je riadený v časových intervaloch vykonávajúci sa algoritmom tzv. Concurent Time Domain Multipe Access (CTDMA) ktorý reguluje možnosti uzlov vysielať v každom časovom intervale siete.

Prístupová metóda CTDMA • Používateľ nakonfiguruje periodicitu intervalu zadaním parametra (NUT). • Čím väčší je interval, tým bude viac času na prenos neplánovaných údajov. Plánované(časovo kritické)dáta Neplánované (časovo nekritické) dáta Jeden sieťový interval 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 2 1 3 2 4

Prístupová metóda CTDMA • NUT – Slúži na konfigurovanie periodicity intervalu v rozmedzí od 2ms - 100ms • Údržba siete - Je malý objem dát zasielaný na konci každého jednotkového intervalu na údržbu siete a koordináciu

Prístupová metóda CTDMA • SMAX – číslo najvyššieho uzla, ktorý môže prenášať v intervale časovo plánovaných dát. • UMAX – číslo najvyššieho uzla, ktorý môže prenášať v intervale časovo neplánovaných dát.

čas Prístupová metóda CTDMA Časovo kritické dáta Časovo nekritické dáta Údržba siete 1 2 __3___ S 1 2 3 S 1 2 3 S SMAX Maximálna adresa pre časovo kritické dáta (definuje užívateľ) každý uzol od 1 po SMAX má povolenie vysielať časovo kritické dáta raz počas každého NUT Táto hranica sa pohybuje v závislosti od veľkosti časovo kritických dát a počtu uzlov

čas Prístupová metóda CTDMA • Konfigurácia siete zaručuje minimálnu dobu intervalu prenosu časovo nekritických dát pre maximálnu dĺžku 1 paketu • Táto sekvencia pokračuje až do konca šírky pásma pre prenos časovo nekritických dát • Vysielať môže iba jeden uzol • 1 • 2 • 3 • 9 • 10 • 11 • … • U 7 8 9 8 9 10 11 UMAX Maximálna adresa pre časovo nekritické dáta (definuje užívateľ) Hodnota uzla ktorá ako prvá prenáša časovo nekritické dáta sa zvýši o jednu s každou NUT

čas Údržba siete Údržba siete Údržba siete Prístupová metóda CTDMA • Údržba siete je služba ktorá je automaticky odoslaná od uzla s najnižšou adresou uzla (moderátor siete) na distribúciu sieťových parametrov pre všetky zariadenia • NUT, SMAX a UMAX sú len niektoré z parametrov ktoré posiela • Poskytuje sieťové parametre pre novo pridané uzly

Prístupová metóda CTDMA Chýbajúci uzol: • Na začiatku intervalu začínajú vysielať uzly od 1. Každý uzol môže začať vysielať až vtedy keď dokončil vysielanie predchádzajúci uzol. • Každý uzol vie, ako dlho má čakať kým vyhlási, že predchádzajúci uzol nebude posielať žiadne dáta, tým pádom začne vysielať okamžite ďalší uzol. Táto doba sa označuje ako „slot time“ . • Ak by sme mali sieť s 3 uzlami, očíslovanými 1, 2 a 4, tak potom interval posielania časovo kritických dát by vyzeral ako na obrázku. 1 2 4 V tomto príklade je SMAX nastavený na 4, a uzol 3 chýba

1 2 1 99 Optimalizovaná Neoptimalizovaná Prístupová metóda CTDMA Optimalizácia výkonu: • Minimalizovať počet preskočených sieťových adries. • Kedykoľvek je to možné, začať číslovanie uzlov postupne od sieťovej adresy 1. • Väčšina sietí funguje s SMAX nastavením vyšším ako aktuálny počet uzlov, kvôli neskoršiemu rozšíreniu.

Zoznam použitej literatúry • http://support.dce.felk.cvut.cz/mediawiki/images/c/c0/Dp_2003_koznar_jakub.pdf • http://www.controltech.cz/sk/produkty/item/425-controlnet • http://odva.org/ • http://ab.com/

Ďakujeme za pozornosť

Control Net , CTDMA