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powerlinkpoerlink
POWELINK的原理
是一种基于普通以太网,却无须专业芯片,可以在各种平台(例如FPGA,ARM等)上实现的。高实时性的、开源的现场总线方案。
首先,POWELINK遵循IEC国际标准;通信描述IEC61784-2,服务和协议描述IEC61158-300、IEC61158-400、IEC61158-500、IEC61158-600设备描述ISO15745-1。
POWELINK是一个三层通信网络,它规定了物理层,数据链层,应用层。
物理层
物理层:描述数据传输的机械特性例如插件形状和尺寸,电气特性如最大传输功率的说明,功能特性人某种电平表示何种意义,规程特性人各信号线的工作的先后顺序。
POWELINK的物理层遵循IEE802.3快速以太网标准,这意味着只要有以太网的地方就可以实现POWEKINK,而以以太网技术的进步就会带来POWELINK的技术进步,目前支持10M/100M/1000M的以太网,只要在驱动程序做小小的改动就可以支持10G的以太网,用户可以购买普通的以太控制芯片来实现它的物理层,这是POWELINK的实???低成本的一个原因
数据链路层
这一层是POWELINK的核心,主要功能有构建数据帧、对数据帧定界、网络同步、数据帧收发顺序控制、实时通信的传输控制等。
POWELINK有两种通信机制:请求-应答模式、定时主动上报模式(PRC)
请求-应答模式
PRC模式
POWERLINK通信一共5种数据帧:SoC、Preq、Pres、SoA、AsyncData。一个完整的时钟周期包含同步和异步阶段,SoC到SoA是同步阶段,SoA到AsyncData是异步阶段。SoC是同步信号,每个循环周期的开始主站都会广播一个SoC信号,实现时钟同步和动作同步。SoA是异步信号,包含请求哪个从站上报数据,AsyncData包含从站上报的数据,但每个周期只能有一个从站上报异步数据。
POWERLINK的多路复用机制解决快速和慢速设备。
应用层
POWERLINK应用层遵循CANopen协议,为应用程序提供统一的接口,使不同设备与应用程序之间有统一的访问方式。CANopen协议有3个主要部分;PDO、SDO、OD。
PDO:过程数据对象,可以理解为需要周期性、实时传输的数据。
SDO:服务数据对象,可以理解为非周期传输、实时性要求不高的数据。
OD:对象字典
POWERLINK协议的接口,POWERLINK协议栈会根据配置信息将OD中对象值打包发送出去,同时将收到的信息存入到OD相应的对象中,这个过程是自动的。
常用领域
一个网络面对所有系统
PWERNLINK是一个实时工业以太网方案,设计为能够给客户一个独立的,一致的并且集成用以处理各种现代自动化中通信任务的方法。它适合所有可以想象的应用:机器制造和工厂工程,同时也可以在过程控制中应用。POWERLINK网络集成所有 工业自动化组件,如PLC,传感器,Z/6模块,运动控制,安全控制,安全传感器、执行机构以及HM1系统。
一个POWERLINK循环不仅能够提供有效实时载,并且可以在异步阶段传输异步数据,同时,一个固定时间用以传输多种用户数据,因此,那些用时间要求不高的数据也可以被传输,例如用于远程维护的服务数据,那些载网络环境里不属于立即要处理的设备,如用于节点监控和访问控制的视频。此外,相应的网关也允许非POWERLINK总线的非实时数据载一个异步循环里进行传输,也就是说,该协议可以集成不同的网络。
3?Ethernet?POWERLINK原理3.1?等时同步机制等时同步POWERLINK的时间槽管理机制反应POWERLINK的整个控制机制(如右图所示)。在这个过程中,遵循IEEE1588分布式时钟系统标准,每个设备都将带上时钟以确保数据交换中的时钟同步,POWERLINK的循环周期由两个Master即管理节点MN和CN(Controlled?Node)也称为从站Slave构成,在上电后,POWERLINK主站发布配置信息给每个从节点,然后发布SoC同步开始帧,每个从节点接收到SoC后开始进入数据通信等待状态,在SoC后,MN发送PReq1到第一个节点,Preq1收到后发送PRs1到网络上并以广播形式发布,然后MN?发送PReq2给第二个节点,然后第二个节点发送PRs2给网络,如此序列将到PRsN后结束,MN再发送SoA代表异步通信阶段开始,异步数据在这个SoA后开始发送到网络,整个过程称为一个POWERLINK循环帧,它由等时同步阶段和异步阶段构成,这些均可配置时间。3.2?多路复用机制多路复用为了提升网络效率,POWERLINK采用了多路复用机制来处理节点数
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