基于工业以太网的运动控制系统
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基于工业以太网的运动控制系统
<P sizset="36" sizcache5 引言 　　当前网络技术的迅速发展，给制造业带来了新的变化和重大影响。网络向控制领域的渗透引起了控制结构的改革，提高了控制效果，相应的也进一步促进了网络技术的发展。网络控制系统（networked control systems，简称ncs），即信号经过网络进行传输的闭环控制系统[1-3]。它是计算机技术、通信技术与控制技术发展和融合的产物，体现了控制系统向网络化、集成化、分布化、节点智能化的发展趋势。 　　欧美运动控制厂商陆续发布了基于100mb/s以太网的分布式智能控制系统，提出“网络就是控制器”的观点。其特点是： 　　（1）类似internet的结构，对数据的实时传输不需要编程，不需要考虑网络的层次结构； 　　（2）对用户来说，只有一组数据和一个程序，所有数据在网络中只需表达一次，程序和数据均可以重复使用，网络扮演真正服务器的作用； 　　（3）可连接到internet，实现整个工厂全球化联网； 　　（4）以太网既是连接到各种智能模块的系统总线，又是连接现场设备的现场总线，内部和外部的通信在此没有什么区别，集线器技术被集成在每个控制器中，通过分配地址空间将内部通信从外部通信中分离出来。 2 以太网在工业应用中的不足 　　高速以太网的出现虽然缩短了响应时间，提高了网络的性能，但并没有完全解决其在工业控制中的问题。 　　（1）没有根本解决不确定性 　　虽然目前以太网的传输速度大幅度提高，但它仅仅是上平均速度的提高，这对严格的实时控制系统来说是不可靠的。交换机的引入会增加网络的复杂程度，而且交换机不能保证在恶劣的工业环境中正常工作。即使增加以太网的带宽，系统的效率也不会随着带宽的提高而线性增长。例如，具有6个16biti/o的系统，其巡回时间是1.9ms,其中数据在网络上的传递时间为0.69ms,剩余的1.21ms是软件延迟时间。由于软件延迟时间不随带宽变化，因此在100mbps的快速以太网上，该系统的巡回时间是0.69/10+1.21=1.28ms。可以看出网络速度提高到1000%，而巡回速度只提高了33%。　　（2）带宽利用率不高 　　如果建一个有6个i/o节点的网络，每个节点有16bit的i/o，则该网络的总通信量是6*2*72*8=6912bit，因为以太网实际帧长度为72个字节。而can总线的有效帧长只有64bit，且没有最小数据包长度限制。相同的远程i/o系统can只需6*2*64=768bit的通信量，是以太网效率的9倍。即使以太网最小帧长度为64个字节也足以使只有16 bit的 i/o不堪重负。 　　（3）安全性不高 　　以太网不能给现场设备供电，没有冗余，不能及时恢复，一处故障可能会导致整个系统的瘫痪。与internet/intranet连接虽然可以实现控制网络与数据信息网络的接合，大大降低企业成本，但信息网络的故障可能会导致工业控制网络也不能正常工作，增大故障率，且黑客的存在使得控制网络的信息安全受到了威胁。 　　（4）应用层定义正在形成新的互联壁垒 　　以太网与工业现场控制相结合的一个重要出发点是以太网有良好的互联性，当前众多厂商开发的在上层协议，特别是应用层上未形成统一的标准。例如,若要将modbus profibus、devicenet、controlnet、canopen协议转换到tcp/ip上，把多种不同的协议应用于同一网络，并让它们与同一主机在同一时间对话，则每种协议都要有一个driver。因此，供应商设计了不同的协议，并把它们统称为工业ethernet网，但是它并未真正解决通用标准的问题。 3 基于ethernet的网络控制系统设计原理 　　在网络的运行过程中，所有控制设备都是以网络形式连接的，可以实现远距离的调速及控制参数的设定等。由于现场总线可以把多个设备连接成网络，并按公开、规范的通信协议，实现网络上的设备与计算机的通讯和控制。所以采用现场总线可以方便地建立远程多机调速系统。 　　现场总线一般由多个构成，其交/直流调速系统网络化设计如图1所示。该网络化系统主要由变送器、交/流伺服驱动器、交/流伺服电机、现场总线、plc控制器或独立式运动控制器、控制计算机等构成。在此网络化系统基础上，通过远程网络进一步构成远程控制系统。
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工业以太网的性能和特点
核心提示：要想让工业以太网充分的发挥功能，就需要了解一下工业以太网的重要性能和技术特点，下面中国传感器交易网的专家来给大家介绍一下工业以太网的性能特点。
& & & &要想让充分的发挥功能，就需要了解一下工业以太网的重要性能和技术特点，下面中国交易网的专家来给大家介绍一下工业以太网的性能特点。
为了应用于严酷的工业环境，确保工业应用的安全可靠，SIMATIC&NET&为以太网技术补充了不少重要的性能：
工业以太网技术上与IEEE802.3/802.3u兼容，使用ISO和TCP/IP&通讯协议；
10/100M&自适应传输速率；
冗余24VDC&供电；
简单的机柜导轨安装；
方便的构成星型、线型和环型拓扑结构；
高速冗余的安全网络，最大网络重构时间为0.3&秒；
用于严酷环境的网络元件，通过EMC&测试；
通过带有RJ45&技术、工业级的Sub-D&连接技术和安装专用屏蔽电缆的Fast；
Connect连接技术，确保现场电缆安装工作的快速进行；
简单高效的信号装置不断地监视网络元件；
符合SNMP（简单的网络管理协议)；
可使用基于web&的网络管理；
使用VB/VC&或组态软件即可监控管理网络。
（一）Ethernet是全开放、全数字化的网络，遵照网络协议不同厂商的设备可以很容易实现互联。
（二）以太网能实现工业控制网络与企业信息网络的无缝连接，形成企业级管控一体化的全开放网络。
（三）软硬件成本低廉，由于以太网技术已经非常成熟，支持以太网的软硬件受到厂商的高度重视和广泛支持，有多种软件开发环境和硬件设备供用户选择。
以上就是工业以太网的性能和特点的相关知识的介绍，希望大家可以对工业以太网的性能和特点有一个深入的了解。
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