隨著自動化水平的不斷提高以及將大范圍內(nèi)的技術(shù)設備連接竹炭竹纖維成網(wǎng)絡的需求,對于通信功能的需求也在不斷增長,而驅(qū)動系統(tǒng)的巨大變化和運動控制的應用要求更加強大的通信的系統(tǒng)。當然也必須考慮其他的一些應用,如視頻、編程數(shù)據(jù)或?qū)W(wǎng)絡上所有系統(tǒng)元件的遠程訪問,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在系統(tǒng)上產(chǎn)生額外的負載,與此同時,對于數(shù)據(jù)的一致性、過程和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的瞬時有效性都有嚴格的要求。由于傳統(tǒng)的總線系統(tǒng)已開始到達它們的物理極限,控制方面的供應商更多地關(guān)注于通用自動化功能的以太網(wǎng)。
自動化和流程工業(yè)的應用都有其特殊的要求,首先要求以太網(wǎng)可靠和安全,其次是實際的系統(tǒng)性能,在決定其是否適合工業(yè)應用的時候這兩方面的標準都是相關(guān)的。在正常情況下,如果工廠或機器喪失了安全或可靠性則其一般是不能操作的。在設計一個通信系統(tǒng)的時候,一個最?紤]的因素就是它是否能夠快速可靠地進行信息地傳輸,因此這是設計者時時需要面對的理論上的決策問題。只有將數(shù)據(jù)快速可靠地進行傳輸,將這種方法用于安全應用才有意義。這也就是為什么通信的安全性是SafetyNET p的主要因素的原因。
強大的連接技術(shù) 以工業(yè)總線技術(shù)的經(jīng)驗以及在辦公室內(nèi)使用以太網(wǎng)的經(jīng)驗為基礎,對于工業(yè)以太網(wǎng)如SafetyNET p 的性能可以被看作是對于上述兩種環(huán)境下的一個不斷發(fā)展的創(chuàng)新性能?偩系統(tǒng)的優(yōu)勢包括它們通信的穩(wěn)定性和簡單性包括它們的連接技術(shù),線性拓撲結(jié)構(gòu)已經(jīng)被建立起來作為工業(yè)領域內(nèi)主要的組態(tài)原則,不同的設備可以簡單地連接到相鄰的設備上。辦公室內(nèi)標準的組態(tài)結(jié)構(gòu)——星型拓撲結(jié)構(gòu)在自動化環(huán)境內(nèi)是不可行的。另一方面,動態(tài)地添加或刪除子站(如會議室內(nèi)的筆記本)的能力很長一段時間內(nèi)都被認為是辦公室內(nèi)最常用的一種功能。在自動化領域尤其是對于服務、維修和診斷更需要這樣的功能,SafetyNET p支持通過帶有成熟的插入連接器的相似和魯棒的連接技術(shù),以M12設計為例,IP20電纜在電控柜內(nèi)的是RJ45形式的連接器,當SafetyNET p設備和通信結(jié)構(gòu)設計得當?shù)臅r候,SafetyNET p子站就可以被以線性、樹型或星型結(jié)構(gòu)進行連接。線性結(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準的以太網(wǎng)開關(guān)。用于維修或診斷的移動子站可以用于連接到這些開關(guān)或者是單個的SafetyNET p裝置的自由界面上。這個不僅僅適用于SafetyNET p裝置也適用于標準的電腦或其他的辦公室設備。
要求實時性 開發(fā)必須也要考慮到嚴格的實時性要求,要求有很快的網(wǎng)絡掃描時間尤其是在運動控制部分,如控制驅(qū)動的地方,對于大部分的應用1ms的掃描時間就足夠了(掃描時間指的是每個子站能夠與其他子站進行通信的時間)。SafetyNET p版本的RTFN(實時結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡)可以用于這樣的情況,設計RTFN的概念是為了讓每個子站都能夠和其他所有的子站進行通信。對于每個產(chǎn)生數(shù)據(jù)的裝置,都會建立一個單獨的連接并監(jiān)控和它連接的所有的子站,這也就允許對于每個單獨的連接使用不同的監(jiān)控時間,同時也使得它和任何標準的以太網(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間,如在驅(qū)動器內(nèi)的控制回路,RTFL版本的SafetyNET p使得掃描時間可達62.5µs,這也只在封閉的子網(wǎng)絡內(nèi)才可能實現(xiàn)。為了避免和其他應用的以太網(wǎng)產(chǎn)生沖突,在RTFL內(nèi)的其他應用設置的帶寬要盡量避開實時結(jié)構(gòu)所要求的帶寬。因此手提電腦可以通過TCP/IP甚至是在RTFL內(nèi)實現(xiàn)與不同設備的通信。和RTFN不同的是,帶子站的RTFL可以作為一個RD(根設備)運行。這個子站啟動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這時候也可以作為與主RTFN網(wǎng)絡連接的接口。
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),一個用于生產(chǎn)部分的中央PLC對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)因為各個子站能夠獨立地和其他子站進行通信,這樣才可能在整個設備實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)試和測試的過程變得更加輕松,從而最終減輕了調(diào)試和維修的工作量,另外,智能系統(tǒng)如控制器或機器人能夠控制設備的單個部件,從而避開了購買一個額外的控制器。當整個設備安裝好后,你所要做的就是將單個的模塊連接在一起并鏈接到高一級的信息(如設備緊急停止按鈕)。系統(tǒng)的模塊化保證了現(xiàn)有系統(tǒng)不會超負載運行,即使是在后來擴展或重新設計的時候也不會發(fā)生這樣情況,因為其他的一些設備將會覆蓋到這些附加的功能。因此也就不需要在一開始就在控制器上計劃或考慮用于擴展的空間以及在將來改造情況下的終端。
開放性 由于帶有安全的總線系統(tǒng)SafetyBUS p, SafetyNET p系統(tǒng)的開放性也能夠通過獨立的用戶群體得到保證,任何制造商都能夠加入Safety Network Inernational e.V.,任何一個成員都可以開發(fā)和使用用于SafetyNET p和帶有SafetyNET p的產(chǎn)品,使用SafetyNET p,結(jié)果是會產(chǎn)生一個多樣性的系統(tǒng),在這個系統(tǒng)內(nèi)任何公司都可以其特有的能力作出貢獻:從驅(qū)動專家和安全專家到傳感器專家。以太網(wǎng)解決方案SafetyNET p將所有成員公司的專家經(jīng)驗集成到一個安全系統(tǒng)中。

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