ЖУРНАЛ «СТА» №1/2008

ное время по самому точному генерато- ру в сети. Точность установки времени допускает джиттер менее 100 нс. Уст- ройства могут передавать информацию и данные о времени без использования компьютера, занятого задачами обра- ботки данных в реальном времени. До- полнительная шина в устройствах клас- са A может соединять устройства по схеме последовательной цепи или «звезды» (или их комбинации). К ЛАССИЧЕСКАЯ СЕТЬ E THERNET ДЛЯ СИСТЕМ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ Изначальный для сетей Ethernet про- токол множественного доступа к среде передачи с обнаружением коллизий CSMA/CD – недетерминированный и поэтому не пригоден для систем реаль- ного времени. Решение данной про- блемы сводится к применению совре- менной коммутируемой среды связи или к использованию специальных ме- тодов, например метода создания сети с одним ведущим устройством. С по- мощью протоколов TCP/IP и новых системных решений на основе комму- таторов и маршрутизаторов получены определённые результаты применения этих сетей для задач управления техно- логическими процессами и предпри- ятиями. Применительно к модели взаимо- действия открытых систем OSI Ethernet охватывает её первые два уровня и не касается третьего уровня, на котором находится прокол TCP/IP. Хабы работают на первом физическом уровне, коммутаторы – на втором, а маршрутизаторы – на третьем. Комму- таторы могут интерпретировать сигна- лы на первых двух уровнях, что отража- ется в таблице MACадресов. Если ад- рес отсутствует, то коммутатор посыла- ет его всем портам. Если устройство не подключено (удалено), то его вход ис- ключается из базы данных. Тип под- ключения (MDI/MDIX) определяется автоматически. Системы реального времени на осно- ве Ethernet создают посредством реали- зации специальных методов, используя, исходя из соображений стоимости и быстродействия, различные варианты среды связи. Один из методов создания систем реального времени вместо про- токола CDMA/CD применяет переклю- чаемые интервалы времени, распреде- ляющие передачи пакетов и сообщений в последовательной сети. Однако при таком методе недостаточно рациональ- но используется полоса частот. Другой метод основан на построении уп- рощённого варианта сети только с од- ним ведущим контроллером при боль- шом количестве ведомых устройств без использования коммутируемой среды. Распределённая система управления на основе такой сети использует метод ин- теракций одного ведущего со многими ведомыми устройствами. Примером сети Ethernet с одним ве- дущим устройством может выступить EtherCat (IEC/PAS 62407, поддержива- ется альянсом из более чем 600 компа- ний, среди которых ABB, Advantech, Beckhoff, Hilscher, Honeywell, Philips, VIPA, Weidmu .. ller и др.). Эта сеть пред- полагает стандартные интерфейсы Ethernet в распределённых устройствах с модулями сбора данных и управле- ния. Все устройства сети соединяются в последовательную кольцевую струк- туру. Ведущий контроллер управляет распределёнными узлами. Отдельный узел может считывать данные из АЦП в то время, когда другой фрейм с данны- ми проходит через него в кольцевой се- ти. Считанные данные вставляются в проходящий поток битов. Последний в кольцевой цепи ведомый узел возвра- щает все обработанные сообщения ве- дущему контроллеру для сбора и обра- ботки данных в ПК. Всё же основное направление в реше- нии проблемы реального времени – это развитие коммутируемой среды связи. Коммутаторы и маршрутизаторы быст- рой связи используют двухточечные ка- налы для передачи адресуемых IPпаке- тов, при этом на основе таблиц маршру- тизации определяют наилучший мар- шрут в сети. Сложные функции мар- шрутизаторов реализуются программ- но, поэтому они более совершенны по сравнению с коммутаторами, но мед- леннее. Новые маршрутизирующие ОБ ЗО Р / П Р ОМЫШЛ Е ННЫ Е С Е Т И 9 СТА 1/2008 www.cta.ru HIPER Ring Gigabit Ethernet HIPER Ring Fast Ethernet HIPER Ring Fieldbus HIPER Ring Fieldbus Рис. 4. Пример комбинированной сети из нескольких колец HIPER-Ring