|
Читайте также: |
1. В каких случаях целесообразно использование промышленных сетей? В чем их особенности?
Использование промышленных сетей целесообразно, когда не нужен централизованный характер обработки, и нужны системы с распределением на нижнем уровне и передачей информационных сигналов в цифровом виде, а также иерархическая структура сети.
Традиционно в промышленных сетях используется токовая петля. Как правило промышленные сети строятся по иерархическому принципу:
-уровень планирования;
-уровень управления техническим процессом;
-цеховой уровень;
-полевой уровень.
Каждый уровень иерархии предъявляет целый ряд требований к физической среде передачи, методам передачи, к рабочим хар-кам, допустимой задержки, длины сообщений, скорости.
2.Какие преимущества обеспечивает разделение сетей по уровням?
Каждый уровень иерархии предъявляет целый ряд требований к физической среде передачи, методам передачи, к рабочим хар-кам, допустимой задержки, длины сообщений, скорости.
1. на уровне планирования готовятся технологические документы которые пересылаются к рабочим местам (большие объёмы информации как правило передаваемые по Интернету)
2. для уровня управления характерными являются апериодические сообщения относительно большого объёма, для различных п/с. Если обмен выполняется в ходе технического процесса то м.б. введены ограничения на время обмена. Уровень управления производством состоит из участков объединённых в группы, контролирующие технологический процесс.
3. Внутри группы управление происходит на цеховом уровне, особенностью которого является синхронизация процессов работ в режиме реального времени, что не совместимо с длинной передаваемых пакетов информации, гибкая реконфигурация системы, необходимая адаптация к изменению количества и типа изделий.
4. Уровень датчиков - низкий уровень. Включает соответствующие технологическому процессу датчики и используемые механизмы. Задача этих устройств формировать и передавать информацию о состоянии технологического процесса. Общим для этого уровня является работа в реальном масштабе времени, с ограниченным временем отклика. Информация о событиях не большого объёма. Наличие не интеллектуальных и интеллектуальных устройств, работа с несколькими ведущими, работа в условии промышленных помех, повышенная достоверность передачи информации.
3. Какие факторы необходимо учитывать при выборе промышленной сети?
Типовые требования предъявляемые к промышленным сетям:
· Простая среда передачи, желательно 2-х проводные линии
· Возможность работы с различными топологиями
· Расстояние передачи до нескольких км ъ
· Желательно наличие электропитания через шину
· Различные режимы передачи информации (шипроковещ, групповой, адресн)
· Защита передачи информации
· Повышенная достоверность
· Возможность изменения числа узлов в сети
· Простая реконфигурация
· Относительно низкая цена качества
4.Основные требования, предъявляемые к уровню датчиков.
Одним из наиболее распространённых уровней датчиков является CAN bus
Этот интерфейс отличается повышенной надёжностью, относительно высокой скоростью, отсутствием автоконфигурации, на которое требуется много времени, но с возможностью изменения конфигурации сети, относительно быстрое время реакции на запрос, повышенная эксплутационная надёжность и одна не обнаруженная ошибка за 1000 лет, высокие скорости обмена 1мб/сек, на 40 метров, разнообразные топологии (шина, звезда), использование радиоканалов, использование линий связи (оптоволокно, витая пара, инфракрасный порт..), базовый электрический сигнал – дифференциальный, допускаются потенциальные сигналы. Развитей механизм анализа ошибок.
В системе не только обнаруживается ошибка, но в зависимости от её частости контроллер может переходить в различные состояния: активная ошибка, пассивная ошибка и отключение модуля.
Принцип действия:
На стадии арбитража определяется ведущее устройство. Интерфейс работает в широковещательном режиме. В качестве идентификатора перед информацией используется особое поле, разрядность которого 11 или 29 бит ведущее устройство начинает передачу с поля идентификатора. Все устройства подключённые к сети читают эту информацию, но считывают эту информацию устройства у которых идентификатор совпадает с передаваемым.
Достоверность передачи информации обеспечивается следующими механизмами:
- битстафинг
- CRC
- контроль кадра
- мониторинг шины
- бит подтверждения приёма данных
- для передачи информации используется NRZ кодирование.
В процессе обмена информацией используется 4 типа пакетов:
1) пакет данных
2) пакет удалённого доступа, если ведущему устройству необходимы данные от других узлов
3) пакет ошибки
4) пакет перегрузки, который формируется в том случае, если приёмник не успевает принимать передавать информацию.
Контроллеры CAN bus входят в состав ОМК, разработанных ведущими фирмами либо выпускается у виде автономных блоков. И в том и в другом случае необходимы внешние приёмопередатчики
Основные характеристики:
· способ реализации (программ/аппарат)
· возможные используемые кадры
· возможность программного управлении идентификаторами
· наличие буферов FIFO на входе и выходе.
5. В чем особенности уровня датчиков? Цехового уровня? Уровня управления?
Каждый уровень иерархии предъявляет целый ряд требований к физической среде передачи, методам передачи, к рабочим хар-кам, допустимой задержки, длины сообщений, скорости.
1. на уровне планирования готовятся технологические документы которые пересылаются к рабочим местам (большие объёмы информации как правило передаваемые по Интернету)
2. для уровня управления характерными являются апериодические сообщения относительно большого объёма, для различных п/с. Если обмен выполняется в ходе технического процесса то м.б. введены ограничения на время обмена. Уровень управления производством состоит из участков объединённых в группы, контролирующие технологический процесс.
3. В нутрии группы управление происходит на цеховом уровне особенностью которого является синхронизация процессов работа в режиме реального времени, что не совместимо с длинной передаваемых пакетов информации, гибкая реконфигурация системы, необходимая адаптация к изменению количества и типа изделий.
4. Уровень датчиков - низкий уровень. Включает соответствующие технологическому процессу датчики и используемые механизмы. Задача этих устройств формировать и передавать информацию о состоянии технологического процесса. Измеренные значения являются базисами для вмешательства в технологический процесс или управления. Общим для этого уровня является работа в реальном масштабе времени, с ограниченным временем отклика. Информация о событиях не большого объёма. Наличие не интеллектуальных и интеллектуальных устройств, работа с несколькими ведущими, работа в условии промышленных помех, повышенная достоверность передачи информации.
Вопросы(cun bas)
1. В каких случаях целесообразно использование интерфейса?
Канбас получил широкое распространение в автомобильной индустрии. Цель разработки CAN заключалась в замене громоздких пучков проводов (до 7,5 сантиметров в диаметре!) единственным кабелем, призванным соединить все основные компоненты управления автомобилем: аварийные и сигнальные огни, подушки безопасности, фары, электроприводы стекол, дверные замки и т.д. При возникновении в пучке проводов какой-либо неисправности порою дешевле весь автомобиль отправить на свалку, чем искать эту неисправность. В сетевой же системе вся кабельная разводка может быть выполнена в виде программных взаимосвязей; затраты на дополнительные устройства при этом с лихвой окупаются экономией на техобслуживании. То же самое справедливо и в отношении автоматизированного производственного оборудования.
2. Основные характеристики интерфейса.
Этот интерфейс отличается повышенной надёжностью, относительно высокой скоростью, отсутствием атоконфигурации на которую требуется больше времени, но с возможностью конфигурации сети, относительно быстрое реакции на запрос (125-130 мкс), повышенная эксплуатационная надёжность (1 не обнаруженная ошибка за 1000 лет), высока скорость обмена (1Мбит/40 м, 5Кбит/1км), разнообразные топологии (шина, звезда), использование радиоканалов, использование линий связи (оптоволокно, витая пара, ИК), базовый электрический сигнал – дифференциальный, допускается потенциальный сигнал. Развитый механизм анализа ошибок.
3. Какова его топология?
В любой реализации CAN - носитель (физическая среда передачи данных) интерпретируется как эфир, в котором контроллеры, работают как приемники и передатчики. При этом, начав передачу, контроллер не прерывает слушание эфира, в частности он отслеживает и контролирует процесс передачи текущих, предаваемых им же, данных. Это означает, что все узлы сети одновременно принимают сигналы передаваемые по шине. Невозможно послать сообщение какому-либо конкретному узлу. Все узлы сети принимают весь трафик, передаваемый по шине. Однако, CAN-контроллеры предоставляют аппаратную возможность фильтрации CAN-сообщений.
CAN сеть предназначена для коммуникации так называемых узлов. Каждый узел состоит из двух составляющих. Это собственно CAN контроллер, который обеспечивает взаимодействие с сетью и реализует протокол, и микропроцессор (CPU).
CAN контроллеры соединяются с помощью шины, которая имеет как минимум два провода CAN_H и CAN_L, по которым передаются сигналы при помощи специализированных ИМС приемо-передатчиков. Кроме того, ИМС приемо-передатчиков реализуют дополнительные сервисные функции:
Регулировка скорости нарастания входного сигнала путем изменением тока на входе.
4. Какая среда передачи может быть использована?
Среда передачи: обычные провода, витая пара, оптоволокно и т.д. Возможна передача по одному проводу, используя корпусную землю.
5. Как реализуется арбитраж?
В интерфейсе используется арбитраж CSMA/CA (неразрушающий арбитраж). В процессе арбитража идентификатор побитно передается по сети. Устройство с максимальным приоритетом захватывает магистраль, а пассивные устройства записывают передаваемый идентификатор в свой буфер.
6. Какие форматы сообщений используются в интерфейсе?
Заголовком сообщения служит идентификатор, который предназначен для одного утройства или группы устройств. Кадр ошибки представляет собой сообщение, состоящее из 6 нулей или 6 единиц.
7. Как реализуется протокол обмена по интерфейсу?
Протокол обмена - синхронный, с сообщениями 4 типов: фрейм данных, фрейм удаленного запроса, ошибки и перегрузки. Структура фреймов (рисунок 96 - 100).170. Среда передачи: обычные провода, витая пара, оптоволокно и т.д. Возможна передача по одному проводу, используя корпусную землю.
8. В каких случаях используется кадр удаленного доступа? кадр ошибки? Кадр перегрузки?
Remote Frame - это Data Frame без поля данных и с выставленным битом RTR (1 - рецессивные бит). Основное предназначение Remote кадра - это инициация одним из узлов сети передачи в сеть данных другим узлом. Такая схема позволяет уменьшить суммарный трафик сети. Однако, на практике Remote Frame сейчас используется редко (например, в DeviceNet Remote Frame вовсе не используется).
Error Frame - это сообщение которое явно нарушает формат сообщения CAN. Передача такого сообщения приводит к тому, что все узлы сети регистрируют ошибку формата CAN-кадра, и в свою очередь автоматически передают в сеть Error Frame. Результатом этого процесса является автоматическая повторная передача данных в сеть передающим узлом. Error Frame состоит из поля Error Flag, которое состоит из 6 бит одинакового значения (и таким образом Error frame нарушает проверку Bit Stuffing, см. ниже), и поля Error Delimiter, состоящее из 8 рецессивных битов. Error Delimiter дает возможность другим узлам сети обнаружив Error Frame послать в сеть свой Error Flag.
Overload Frame - повторяет структуру и логику работы Error кадра, с той разницей, что он используется перегруженным узлом, который в данный момент не может обработать поступающее сообщение, и поэтому просит при помощи Overload-кадра о повторной передаче данных. В настоящее время Overload-кадр практически не используется.
9. Как используется межкадровое расстояние в процессе обмена?
Каждый кадр разделен 7-ми битной флаговой последовательностью, этот конец фрейма (EOF) был введен, потому что кадр ошибки CRC должен быть передан внутри длины кадра данных или удалённого кадра.
10. Как организуется взаимодействие между устройствами с различным быстродействием?
Многие механизмы спецификации CAN работают благодаря тому, что все CAN контроллеры принимают сигналы с шины одновременно. Т.е. в одно и то же время один и тот же бит принимается всеми контроллерами в сети. С одной стороны такое положение вещей делает возможным побитовый арбитраж, а с другой стороны ограничивает длину CAN bus. Сигнал распространяется по CAN bus со скоростью света и для правильной работы CAN нужно, чтобы все контроллеры <услышали> его почти одновременно. Почти, потому что каждый контроллер принимает бит в течении определённого промежутка времени, отсчитываемого системным часам. Т.о. чем быстрее тикают системные часы (чем выше скорость передачи данных), тем меньшая длинна CAN bus возможна.
11. Как реализуется синхронизация?
- Покадровая синхронизация обеспечивается битом синхронизации (перепад из 1 в 0). Стартовый из 1 в 0. Стоповый - 7 единичных повторяющихся бит.
- Побитовая синхронизация аппаратная, в процессе передачи стартового бита выделяется определенный интервал времени, в течение которого осуществляется автоподстройка частоты.
12. Каким образом осуществляется защита магистрали от неисправного устройства?
за счет сообщений об ошибках: шина выключена, пассивная ошибка, активная ошибка.
13. Как оценить скорость передачи, если требуется передать блок данных (например, 32 байта)?
Допустим пропускная способность 1 Мбит/с. Максимальная длина поля данных кадра 8 байт. Значит нужно передать 4 кадра информации. В каждом базовом кадре прибавляются 11 бит идентификатора и 33 бита служебной информации. Т.е. в 4х кадрах будет 44*4=176 лишних бит. Т.о. чтобы передать 256 бит (32 байта) информации нужно передать 256+176=432бит. 256/432=0.6 1Мбит/с *0.6 = 600 Кбит/с.
14. Какие способы повышения достоверности используются в интерфейсе?
Наиболее надежным является интерфейс CANbus, в котором используется бит подтверждения, мониторинг линий, бит стафффинг, сторожевой таймер, код Хемминга и поле CRC.
Достоверность передаваемых данных обеспечивается следующими механизмами:
v CRC
v Контролем формата данных
v Битом подтверждения. Это определенное поле в формате команды. В формате кадра выделяется бит, который при передаче устанавливается в 1, а после передачи кадра он должен быть проинвертирован.
v Ошибка мониторинга. Мониторинг производится в кадре данных и удаленного запроса, но при этом не контролируется поле идентификатора и поле бита подтверждения.
v Битстаффинг.
v В процесс обмена используется код Хемминга с кодовым расстоянием 6 (2 ошибки исправляются, 5 обнаруживается).
15. В чем отличие контроллеров Basic CAN(CAN V20.A) и Full-CAN(CAN V20.B)?
Нигде не нашел толком. В википедии говорится про Базовый и расширенный форматы кадров. Может в тему:
БАЗОВЫЙ ФОРМАТ КАДРА
Начало кадра 1 бит Сигнализирует начало передачи кадра
Идентификатор 11 бит Уникальный идентификатор
Запрос на передачу (RTR) 1 бит Должен быть доминантным
Бит расширения идентификатора (IDE) 1 бит Должен быть доминантным
Зарезервированный бит (r0) 1 бит Резерв
Длина данных (DLC) 4 бит Длина поля данных в байтах (0-8)
Поле данных 0-8 байт Передаваемые данные (длина в поле DLC)
Контрольная сумма (CRC) 15 бит Контрольная сумма всего кадра
Разграничитель контрольной суммы 1 бит Должен быть рецессивным
Промежуток подтверждения (ACK) 1 бит Передатчик шлёт рецессивный, приёмник вставляет доминанту
Разграничитель подтверждения 1 бит Должен быть рецессивным
Конец кадра (EOF) 7 бит Должен быть рецессивным
Первые 7 бит идентификатора не должны быть все рецессивными.
РАСШИРЕННЫЙ ФОРМАТ
Начало кадра 1 бит Сигнализирует начало передачи кадра
Идентификатор A 11 бит Первая часть идентификатора
Подмена запроса на передачу (SRR) 1 бит Должен быть рецессивным
Бит расширения идентификатора (IDE) 1 бит Должен быть рецессивным
Идентификатор B 18 бит Вторая часть идентификатора
Запрос на передачу (RTR) 1 бит Должен быть доминантным
Зарезервированные биты (r1 и r0) 2 бит Резерв
Длина данных (DLC) 4 бит Длина поля данных в байтах (0-8)
Поле данных 0-8 байт Передаваемые данные (длина в поле DLC)
Контрольная сумма (CRC) 15 бит Контрольная сумма всего кадра
Разграничитель контрольной суммы 1 бит Должен быть рецессивным
Промежуток подтверждения (ACK) 1 бит Передатчик шлёт рецессивный, приёмник вставляет доминанту
Разграничитель подтверждения 1 бит Должен быть рецессивным
Конец кадра (EOF) 7 бит Должен быть рецессивным
Идентификатор получается объединением частей A и B.
16. Какие характеристики CAN –контроллеров необходимо анализировать в ОМК?
17. Какая пропускная способность магистрали? Время доступа?
Основное достоинство CANbus состоит в высокой надежности и скорости обмена. Время доступа около 125 мкс. Пропускная способность 1 Мб/с на 40 метрах.
Дата добавления: 2015-08-09; просмотров: 59 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Сравнительная характеристика RS-485 и RS-422. | | | Основные процедуры измерения массовой информации |