Beckhoff 实时以太网
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Beckhoff 以太网平板电脑采用嵌入式技术的平板电脑作为TFT显示设备的Beckhoff 控制面板系列产品在原有的尺寸范围内内置了Intel Pentium系列的266Mhz嵌入式电脑,使其功能得到强有力的扩展。
这样,曾经只作为显示设备的无源控制面板,现在转变为一个可运行标准控制系统(如 Windows CE 和嵌入式XP)的独立控制器。
坚固、美观、具备高度灵活性且适应客户的各种需求——多年来,Beckhoff的控制面板依托这些优势,在整合操作和显示设备领域不断续写成功的篇章。
无需赘述,如下的一系列技术特性无疑是这种控制面板能够多年引领市场的关键因素:| 品质一流的铸铝外壳| 厚度仅约3厘米| 支持6.5、10、12、15、19和20英寸的高品质液晶面板| 耐用的触摸屏(可选)| 前操作面板根据用户需求,可选择:- 完整的字母数字键盘,或无键盘- F1至F12功能键和10个PLC可编程按键以及指示灯- 用户化的键盘布局- 触控板| 可选择防护等级IP 65 (前面板) / IP 20 (后面板) 或者 IP 65(整机)| 支持各种吊臂或者支架安装方式| 用来连接工业PC的 CP-Link 或 DVI/USB 接口以前,Beckhoff 控制面板一直仅作为显示器使用,通过显示电缆连接到工业PC(通过Beckhoff 的同轴CP-Link技术最远可以达到 100 米)。
这种分离式的设计有其优势:即在机械和热负荷条件都允许的情况下,使得一台装有风扇和旋转存储介质的工业PC能够安装在控制柜或者计算机房,而无需安装在操作现场,从而有效保护PC中硬盘等重要部件。
以太网操作面板:整合嵌入式电脑的新装置新的以太网操作面板内部集成了Beckhoff CX1000控制器的CPU和各种电脑配件,这些硬件被非常巧妙的植入Beckhoff通用的控制面板之中。
带266MHz CPU和2个以太网接口、2个USB接口的Beckhoff以太网控制面板所以,新的以太网操作面板仍然和原有的操作面板保持相同的外形尺寸。
Beckhoff 的自动化技术适用于各种信号和现场总线,可为所有常用的 I/O 信号、模拟量信号和现场总线系统提供全系列的现场总线组件。
EtherCAT 是用于实现工业自动化的以太网解决方案,具有性能优异和操作简单的特点。
本书详述了 Beckhoff 现场总线模块中的测量模块、高精度模块、XFC 模块和宽温模块。
目录现场总线端子模块简介测量模块的的应用• 只有 12mm 宽的测量仪器——基于现场总线的测量模块• 称重模块介绍• 三相电力模块介绍• 万用表介绍• 振动测量模块介绍• 温度测量模块介绍• 高精度模块• XFC 模块• 宽温模块SCOPE VIEW 2 软件介绍只有 12 mm 宽的测量仪器——基于现场总线的测量模块称重模块介绍三相电力测量模块介绍EL3356 和 EL3356-0010 称重测量端子模块可以直接连接一个电阻桥或者 1 个 6 线制的称重传感器,最终的重量值作为一个过程数据在模块内部计算,不需要在 PLC 上面进行额外的计算。
为了满足各种需求,这系列模块有以下特点:• 测量误差 <0.01%• 高分辨率:16 位(EL3356)或者 24 位(EL3356-0010)• 采样时间:10 ms(EL3356)或者 100 μs(EL3356-0010)• 电路自整定——消除温漂和时漂• 分布式时钟模式——可以获取采样数据的具体时间(仅 EL3356-0010)• 手动输入传感器的铭牌参数(如 KG 和 mV/V)以及通过整定程序来整定传感器的参数(如零平衡点)• 预制皮重功能,可以在测量值中去掉产品外包装的重量• 针对高速动态称重的特殊功能可以使用 EL3356 来实现高精度慢速称重测量任务,而 EL3356-0010 特别适合用于快速、准确监测扭矩或张力的传感器。
此类传感器的应用范围包括:• 称重任务:慢速料仓测量或快速装袋• 运动部件的张力测量• 静载荷下的变形测量和变形报警• 通过传感器变形进行压力测量EL3403、EL3413 和 EL3773 EtherCAT 电力测量端子模块可以直接通过现场总线对相连工厂或建筑物电网进行能耗分析,也可以对各个用电设备进行具体的能耗数据分析。
摘要介绍了精确时钟同步协议标准IEEE 1588在解决工业以太网实时性上的应用,阐述了其中PTP协议的基本原理,提出了IEEE 1588的应用现状及其进一步应用领域。
关键词以太网实时性 IEEE 1588 PTP协议1 引言以太网由于其开放性好、应用广泛以及价格低廉等特点,已逐渐垄断了商用计算机的通信领域和过程控制领域中上层的信息管理与通信,并且有进一步直接应用到工业现场的趋势。
要想在工业环境中能够有效的利用以太网,必须使其符合工业环境中的特殊需求。
以太网应用于工业现场的关键技术之一便是对实时性的保证。
但是由于以太网自身的CSMA/CD机制以及设备层和I/O层上的数据采集与传输问题;低效交换、太多设备以及网络自身流量的不恰当协调;还有在上一层通信(如TCP及UDP)上进行的误差检测及翻译障碍等,都能从以太网上占取宝贵的时间。
这些延迟阻碍了以太网一些知名的优势被应用到离散与运动控制,以及其他高速应用中。
目前,已有多种技术用来提高工业以太网的实时性,例如增加带宽、改进网络拓扑结构、采用智能集线器及交换式以太网技术等。
而本文介绍了一种实时以太网解决方案——IEEE 1588标准精确时间协议,它的主要原理是通过一个同步信号周期性的对网络中所有站点的时钟进行校正同步[3],可以使基于以太网的分布式运动控制系统达到精确同步。
2 IEEE 1588简介IEEE 1588(网络测控系统精确时钟同步协议)最初由Agilent Laboratories(安捷伦实验室)的John Eidson以及来自其它公司和组织的12名成员开发,后来得到IEEE的赞助,并于2002年11月得到IEEE批准。
IEEE 1588的基本功能是使分布式网络内的最精确时钟与其他时钟保持同步,它定义了一种精确时间协议PTP(Precision Time Protocol),用于对标准以太网或其他采用多播技术的分布式总线系统中的传感器、执行器以及其他终端设备中的时钟进行亚微秒级同步。
V o l u m e 6, I s s u e PROFINET POWERLINK EtherNet/IP EtherCAT SERCOS III系统如何运行用户组织背景一览投资可行性及性能您需要知道的每件事系统比较五大主流技术S t e f a n S c h ön e g g e rB h a g a t h S i n g h K a r u n a k a r a nH u a z h e n S o n gS t ép h a n e P o t i e rA n t o n M e i n d lC h r i s t i a n S c h l e g e l对局外人而言,工业以太网存在很多让他们混淆的问题-而且并非孤立,即使那些专家有时候也被各种风起云涌的竞争系统所困扰,尽管制造商们提供了很多信息,描述他们的技术性能和特定的功能,并希望给出易于理解的解释,然而,用户仍然发现他们无法从这里获得比较全面信息以支持他们进行这个方面的投入。
我们也的确经常会遇到这方面的需求-寻求一个概要性的对于主流系统的评价:“在哪些方面存在差异?”,因此,我们觉得有必要出版一个专刊用来探讨这个话题,在创建这个话题时,我们试图去尽力保持客观与公正的角色,我们的综述聚焦于技术本身及其商业意义,也同时考虑了评估系统的战略要素-这主要是对那些考虑长期以太网设备投资安全性的决策者而言的。
在这个刊物中的观点来源于与多个领域中的开发者及决策制定者的交流与探讨而获前言1 s 10 00 s 1 ms 10 ms 100 ms 1 s 10 s高性能同步处理,电子传动机床,高速过程,机器人输送系统,简单控制,多数自动化系统楼宇技术,控制和自动化水平,无故障过程和仓储系统响应时间/抖动实时等级和应用领域实时的不同方法其中一个关键的区别在于不同的工业以太网如何调度并管理数据传输使得网络可以提供实时性,EtherCAT和SERCOSIII 的通信采用了集束帧方式:在每个周期,网络向所有的节点发送一个数据报文,从一个节点到另一个沿环形拓扑结构进行传输,同时采集每个节点的响应数据。
实时以太网技术的发展与应用评述1 引言现场总线曾经是工业自动化系统中的主流通信解决方案,但长期以来的现场总线标准之争,不仅干扰了用户选择,而且影响了现场总线的互操作性和互换性,延缓了现场总线的发展速度,影响了其发展前景[1]。
同时,不断增长的用户需求已经超出了传统现场总线技术的能力范围,如分布式运动控制系统对数据通信的实时性、同步精度、通信周期时间都有着很高的要求。
作为最成功的局域网技术,以太网具有高通信速率、高性价比、易于实现管控一体化等优点,近年来在工业控制网络领域得到了广泛应用,统称为工业以太网。
传统的基于IEEE802.3标准的以太网技术采用CSMA/CD MAC机制和冲突退避算法,导致了信息传送的滞后和延时非确定性,不能满足工业实时通信的要求,通过交换式以太网技术、全双工通信以及各种信息级、流量控制技术,到目前为止可以将工业以太网的实时响应时间做到5~10ms[2]。
但对于响应时间小于5ms的应用,普通的工业以太网已不能胜任,如高精度多轴伺服系统中要求实时响应时间小于1ms,抖动小于1μs。
为了满足高实时性能应用的需要,各大公司和标准组织提出了多种提升工业以太网实时性的技术解决方案,这就是实时以太网。
本文旨在介绍实时以太网技术的发展来源和技术原理,并分析其应用状况及发展趋势。
2 工业以太网工业以太网是以太网在工业控制领域的延伸。
严格意义上说,工业以太网是现场总线的子集,但又区别于传统的现场总线。
以太网技术最初是针对商用网络设计,其可靠性、实时性不能满足工业通信要求,因此早先并没有大规模应用在工业领域中。
工业以太网技术的发展,是由于高速以太网技术、交换式以太网技术以及全双工通信模式技术的发展及其相互结合和应用,提高了以太网通信的可靠性和实时性。
使用工业以太网技术,还可以方便的连接上层的企业管理层、中层的过程监控层以及底层的现场设备层。
同现场总线情况类似,鉴于工业以太网技术的巨大商机,众多自动化厂商和组织纷纷推出自己的工业以太网技术规范,如Ethernet/IP、PROFInet、EtherCA T、Ethernet Powerlink、Modbus/TCP等。