СТА 3/2010

ширения или замены в будущем патенто ванной технологии полевой шины и раз работали требуемые для этого стандарты. Ethernet был разработан для передачи данных в локальных вычислительных се тях, поэтому использование данной тех нологии в системах управления привода ми двигателей и устройствами ввода вы вода, то есть в областях, где доминирую щее положение занимают традиционные промышленные шины, стало относи тельным новшеством. Основными тре бованиями к Ethernet в этом случае явля ются высокие показатели работы в режи ме реального времени, оптимизация с целью передачи данных небольшими порциями, а также снижение экономи ческих затрат при внедрении. E THERNET И РЕЖИМ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ Существует несколько способов обес печить режим реального времени в Ethernet технологиях. Например, отклю чение процедуры множественного досту 16 СТА 3/2010 ОБЗОР/ ПРОМЫШЛЕННЫЕ СЕТИ www.cta.ru В ВЕДЕНИЕ Промышленные шины стали неотъем лемым компонентом в системах автома тизации производства и, пройдя провер ку временем, нашли широкое примене ние в различных отраслях промышлен ности. Именно использование промыш ленных шин способствовало расшире нию сферы применения систем управле ния на основе персонального компьюте ра. Однако стремительный рост произво дительности управляющих устройств, особенно устройств на базе промышлен ных компьютеров, произошедший в пос леднее время, привёл к тому, что тради ционные промышленные шины стали «узким местом» систем. Дополнитель ным фактором, уменьшающим произво дительность, является многоуровневая архитектура управления, состоящая из нескольких подчинённых систем (обыч но циклических): текущего управляюще го задания, полевой шины и, возможно, локальных шин расширения в системах ввода вывода или собственного цикла микропрограммы периферийного уст ройства. В результате время реакции сис темы может превышать управляющий цикл в 3 5 раз, что уже неприемлемо на сегодняшний день. Поэтому основные игроки на рынке (как организации по разработке полевых шин, так и крупные компании, занимающиеся автоматиза цией) выбрали Ethernet в качестве рас па к общей передающей среде с контро лем коллизий (CSMA/CD) на более вы соких уровнях протокола и замена её на процедуру последовательного опроса (polling) либо использование специаль ных аппаратных коммутаторов, которые распределяют Ethernet пакеты в строго определённой временно ' й последователь ности. Несмотря на то что такие решения способны в той или иной степени обес печить быструю и точную транспорти ровку пакетов данных к устройствам по сети Ethernet, время, необходимое на коммутацию, а также на чтение входных данных, в значительной мере зависит от конкретной реализации. «Классический» Ethernet, где каждому устройству данные передаются отдель ными Ethernet пакетами, обеспечивает низкую скорость обмена полезными данными, так как минимальный размер Ethernet пакета с межпакетным интер валом составляет 84 байта. Поэтому, когда устройство циклически посылает 4 байта текущих показателей и статус Рис. 1. Чтение и запись данных ввода вывода в Ethernet пакеты Заголовок Ethernet Логическое пространство данных задачи 1 Логическое пространство данных задачи 2 Логическое пространство данных задачи 3 Заголовок EtherCAT Пакет 1 Пакет 2 Пакет 3 Ethernet От классической полевой шины (fieldbus) к EtherCAT Александр Сапожников В статье представлены общие аспекты технологии EtherCAT, базирующейся на основе промышленного Ethernet. Рассматриваются такие её особенности, как открытость, быстродействие, универсальность, которые позволяют c высокой эффективностью использовать EtherCAT в качестве промышленной шины, способной функционировать в режиме реального времени, а также применять эту технологию для целей вертикальной интеграции. © СТА-ПРЕСС