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跟你说个控制系统通讯里挺重要的事

跟你说个控制系统通讯里挺重要的事 Siemens工业通讯与识别
2016-12-02
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导读:万能的朋友圈~请赐我们一堆投稿吧,因为我们这期险些鸽了……

我们现在很痛苦,因为这期轮班的小编忍受着腰椎间盘突出的折磨,还是想不出一个关于工业通讯的有意思的事情,这次我们险些“鸽”了。

但是在最后关头,我们想起来一个并不有趣,但是其实挺重要的事要聊给你听。同时因为某些原因,我们这次也不想做太多的修饰,就这么平平淡淡简单的聊一下。

下面是正题

控制系统间的以太网通讯对通讯设备有什么要求?是不是任意的一个以太网设备就可以承担通讯任务?

我知道,你知道我要说:不是。

但是,我猜你不一定知道为什么?

抛开那些老生常谈,你已经听厌了的原因:系统可用性、工业环境需求、机械稳定性、电磁干扰……这些原因不够重要,这些原因可能只是降低了工业通讯的标准。这些条件的缺失并不会让事情从“能”变成“不能”。在经济条件不充裕的情况下,我们往往会选择将就

可是除了这些,你是否考虑过,工业通讯环境里,工业通讯协议本身是否对通讯设备有特殊要求?工业应用是否对通讯设备有特定要求?这些要求在不被满足的情况下,有时是无法将就的。

举个例子,用还算知名的PROFINET通讯。

PROFINET控制系统里,为了保证控制系统通讯的性能,会使用Ethertype为0x8892的PROFINET数据帧。为了优先处理PROFINET数据帧,会为每个PROFINET数据帧标记

优先级为6

的802.1P字段。交换机通过读取优先级标签,能够决定按照何种优先顺序处理收到的每个数据帧。

这就好比,一个乘客登机时,是否亮出了一张航空公司的VIP金卡。金卡客户优先登机。

6,本来是一般以太网设备处理优先级时的最高级别。

可是,我要说可是。

交换机处理优先级标记时,是与802.1q字段一并处理的。合法的802.1q字段,也就是VLAN Tag能够被正确识别。一般,可以被合法使用的VLAN ID数值范围为1~4094。

非常不巧

PROFINET数据帧在定义时,定义了优先级为6,VLAN ID为0

然而,对于大多数交换机,VLAN 0都是无效的。因此,当一般的交换机见到一个PROFINET数据帧时,并不能正确处理802.1q字段,自然也就忽略了字段里的优先级。在这种情况下,PROFINET数据帧也就丝毫没有可能被优先处理了。

很不幸,您的金卡失效了,任您有再特殊的状况,请到普通旅客队尾排队。

平常将就着用的各种商用通讯设备,完全没有,也不会注意到工业通讯里的这种问题。只有熟知工业应用的工业通讯设备,才会认认真真地把这个当成个事,因为它的确会影响到工业通讯协议使用时的效果。

说个题外话:有人曾经想给PROFINET预留的VLAN ID是500

在“多网合一、一网到底”各种时髦概念和真正的需求影响下。现在的控制系统里,控制器与I/O的通讯,很有可能是与其他应用共用通讯设备的。由于PROFINET数据没有被正常优先处理,系统运行时,工业通讯协议被各种“虐待”。I/O掉站,通讯超时,一切皆有可能。

这就是为什么,做试验时看着设备通讯都正常,但是系统运行就各种不能保证性能的原因之一。

正确的处理PROFINET数据帧优先级的办法:一个是对整个工业控制系统里的通讯设备重新进行VLAN ID和优先级的分配。针对连接PROFINET设备的端口都要按需特定划分。遇到设备接口变更就需要重新调整。另一种办法,是开启工业交换机上面的VLAN 0 aware功能。

PROFINET通讯的要求不光与优先级有关,由于实时性要求,也会和拓扑结构和硬件性能甚至特定的硬件标准相关。简单再举个例子,仔细想想你会发现,在过去一个讲究点的控制系统网络里,当I/O需要高速刷新的情况下是不推荐环形拓扑的。因为用了环形冗余也达不到故障恢复要求。

很负责任的告诉你,有类似情况的工业通讯协议不止PROFINET一个。几乎所有基于TCP的工业通讯协议都具备开放性的优点,但也都对通讯设备有其特定的要求。只是在过去,这些要求在使用者对于小型系统网络设备将就着用的思路下,都被忽略了。

现如今的自动化控制系统水平与垂直纬度高度集成。工业通讯系统规模越来越大,终端越来越多,以往将就的思路不再可行。因为小小一处的疏忽与对付,都将在整个系统内造成不可撤销的影响。这些影响,过去你可能体会不到。然而大型系统里全都会原形毕露

说到底,真正要构建一个可靠有效的自动化系统,提高生产质量与企业水平。那还是要

讲究

同样回头看,其实有时候提高整个系统的关键,同样包括了前面提到的那些老生常谈的问题。毕竟在现在的自动控制系统里,缪之毫厘,失以千里。

是的,今天的内容并不有趣。但是其实真的挺重要,有的时候我们该好好考虑下,将就和讲究,那区别大了。

注:文中描述简略,难免有不精确的地方。有需要请消息回复或留言。我们可以与您展开讨论。




万能的朋友圈

请赐予我们关于工业通讯与识别的投稿吧

一经采用

必有奖励

至于方式嘛

我们没有套路

只有不断的惊喜

当然

也请铭记我们的无产阶级的穷苦身份








今天你CI了么


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