ControlNet : Mimari, Çalışma, Farklılıklar ve Uygulamaları

ControlNet teknolojisi ilk olarak 1995 yılında Rockwell Automation tarafından geliştirildi çünkü son teknoloji trendlerinin ilerisinde olmaya çalışıyor. Bundan sonra, bu açık endüstriyel ağ protokolü tamamen ControlNet International tarafından ele alındı. Ancak, ControlNet'in yönetimi ve desteği, tüm işlemleri halletmesi için ODVA'ya (Open DeviceNet Vendors Association) devredildi. protokoller Ortak Endüstriyel Protokol ailesi içinde. ControlNet, gerçek zamanlı kilitleme, G/Ç bant genişliği, uçtan uca mesajlaşma vb. gibi farklı özellikler sağlar. ControlNet ağı temel olarak, hem üretim hem de proses için zaman açısından kritik uygulama veri iletimi boyunca üretkenliği artırmak için tasarlanmıştır. otomasyon . Bu nedenle, bu makale ControlNet - mimari, çalışma ve uygulamaları hakkında kısa bilgileri tartışmaktadır.

ControlNet nedir?

ControlNet, yedi katmandan daha yüksek katmanlar için CIP (Ortak Endüstriyel Protokol) kullanan açık bir endüstriyel ağ protokolüdür. OSI modelinin katmanları . ControlNet tasarımcıları, taşıma katmanı, ağ katmanı, veri bağlantısı ve fiziksel katmanın CIP katmanlarını ControlNet ağ gereksinimlerine uyacak şekilde uyarladı.

Bu protokol, mantığı ağ üzerinde belirli bir zamana ayarlayan programlama ile tutarlı, yüksek hızlı kontrol ve G/Ç veri aktarımı sağlamak üzere tasarlanmıştır. Bu ağ ile iletişim kuran farklı cihazlar vardır. PLC'ler (Programlanabilir Mantık Denetleyicileri) , HMI'lar, G/Ç kasası, sürücüler, robotlar ve kişisel bilgisayarlar. Normalde programlanmış iletişimlerle mükemmel şekilde çalışan uygulamalar için kullanılır.

Bu ağın veri aktarım hızı 5 Mbps'dir ve EtherNet/IP aracılığıyla 10 Mbps – 1 Gbps ve DeviceNet 125 – 500 Kbps arasında değişen üç ünlü ağın orta aralığındadır.

ControlNet Mimarisi

ControlNet protokolü, endüstriyel otomasyon uygulamalarında kullanılır. ControlNet, farklı OSI katmanları arasındaki ara bağlantıyı kolaylaştırmak için CIP veya Ortak Endüstriyel Protokolü kullanır. Bu protokol, programlama yoluyla tutarlı veri aktarımı ve yüksek hızlı kontrol sağlamak için tasarlanmıştır. Böylece mantığı ağ üzerinde belirli bir zamanlamaya ayarlar ve hızlı veri aktarımına yardımcı olur. Bu Ağ, PLC'ler, G/Ç kasası, kişisel bilgisayarlar ve sürücüler gibi farklı cihazları içerir.

ControlNet Konnektörleri ve Kabloları

Burada, ControlNet'in BNC konektörleri aracılığıyla RG-6 koaksiyel kablolar kullandığına dikkat etmek önemlidir. ControlNet'te kullanılan konektörler bir BNC konektörleridir. BNC konektörü, koaksiyel kablo için kullanılan, kolayca takılan veya ayrılan küçük bir RF konektörüdür. Bu konektör, esas olarak, 50 ohm ve 75 ohm'luk tipler de dahil olmak üzere, kablonun benzer karakteristik empedansını korumak için tasarlanmıştır. Genel olarak, yaklaşık 2 GHz'e ve 500 volta kadar RF ve video bağlantıları için kullanılır. Bu konektörler, televizyon, radyo ve diğer RF elektronik ekipmanı içindeki küçükten çok küçüğe koaksiyel kablolarla basitçe kullanılır. Bu nedenle, normalde IBM PC Network, ARCnet ve 10BASE2 varyantı gibi erken dönem bilgisayar ağları için kullanılıyorlardı.

ControlNet, bu kabloların esnek veya doğrudan gömülü yapıya sahip olduğu kablo türlerini seçmenize olanak tanır. Ayrıca bu kablolar her ortamda da kullanılmaktadır. ControlNet'e alternatif olarak, daha uzun mesafeler gerektiren ve ayrıca kablolamada fiber optik (OFC) kullanan farklı uygulamalar vardır. Burada, ağ üzerinden maksimum 99 düğümü desteklediğine dikkat etmek çok önemlidir.

ControlNet'teki düğümler basitçe bir MAC ID adresi aracılığıyla tahsis edilir. Ayrıca, her düğüm ardıl ve öncül adresi de tanımlar. ControlNet arayüzünde bulunan her düğüm, esas olarak programlanmış bir zaman (belirteç) içerir. Dolayısıyla, bu ağda, bir seferde yalnızca bir düğüm iletilir; ControlNet düzgün bir şekilde düzenlenirse son derece güvenilir ve kararlı olabilir. Ayrıca, farklı endüstriyel otomasyon tabanlı ağlara kıyasla daha uzun süre boyunca daha az bakıma ihtiyaç duyar.

ControlNet Topolojisi

Kontrol Ağı topolojiler ağı tasarlarken ana hat-düşen hat, ağaç veya yıldız vardır.

Trunkline-Dropline Topolojisi

Ana hat-düşük hat topolojisi yalnızca tek bir ince veya kalın kablo kullanır. Ağ sınırları arasındaki ana mesafe, kablo uzunluğuna ve veri hızına göre değişir. Bu topolojide, düğümler kısa kollar aracılığıyla doğrudan ana hatta bağlanabilir. Bu topoloji, hem sinyal hem de güç dağıtımı için bükümlü çift veri yolları sağlar.

Ağaç Topolojisi

Ağaç topolojisi, ağaca benzeyen bir tür ağ topolojisidir. Bu topoloji, bir merkezi düğüm içerir ve her düğüm, tek bir şerit boyunca bu düğüme basitçe bağlanır. Bu topolojinin başlıca avantajları; yıldız ve veri yolu topolojilerinin bir kombinasyonu, bir hatanın tespiti, dayanıklılık, cihaz desteği, ağ büyümesi vb. Bu topoloji, bir ofiste veya evde bilgisayar, yazıcı vb. Bu topoloji, her aygıtın basitçe bir orta sunucuya bağlı olduğu her yerde veri yolu ağları oluşturmaya yardımcı olur.

Yıldız topolojisi

Yıldız topolojisi, her cihazın ayrı ayrı hub/switch adı verilen merkezi bir düğüme bağlandığı bir tür ağ topolojisidir. Bu topoloji bir yıldıza benziyor. Bu topoloji, her ana bilgisayarı merkeze bağımsız olarak bağlayarak iletim hattı arızası etkisinin azaltılmasına yardımcı olur. Böylece, her ev sahibi merkezden gönderme ve alma yoluyla diğerleriyle iletişim kurabilir. hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen bu bağlantıya bakın Yıldız topolojisi .

Fiziksel medya

ControlNet protokolü fiziksel ortamı temel olarak aşağıda ele alınan Bağlantılar, Segmentler, Sonlandırma dirençleri, Köprüler ve Tekrarlayıcıları içerir.

Musluklar, bir saplama kablosu yardımıyla gövdeye düğümleri sabitlemenizi sağlayan fiziksel ortam türlerinden biridir. Bunlar, ControlNet ağını yapılandırırken esnekliğe sahip olan T veya Y, düz ve dik açılı gibi farklı tiplerde mevcuttur.

Her ana kablo ucunda, 75Ω'luk bir sonlandırma direnci kullanılır. Segmentler ve tapalar olarak bilinen gövde kabloları setinin her ucunda sonlandırma dirençleri bulunur. Her bir segmentin uzunluğu, esasen ana yola bağlı cihazlara bağlıdır.

Tekrarlayıcılar, yalnızca segmentler arasında bağlantı kurarak ControlNet ağlarını genişletmede kullanışlıdır.
Köprüler, iletişim bağlantıları olarak ağlar arasında kullanılan cihazlardır. Bu cihazlar ağ paketi bilgilerini iletir.

Jeton Yüzüğü

ControlNet'teki düğümlere, her düğümün ardıl ve önceki adresini de tanıdığı bir MAC ID adresi atanır. Burada her düğüm, bir belirteç aracılığıyla kararlaştırılan planlanmış bir zaman içerir. Düğüm belirteci kontrol ettiğinde, belirteç zaman sınırına ulaşana kadar veri çerçeveleri gönderir. Bundan sonra, bir sonraki mantıksal halefe aktarılan yeni bir belirteç oluşturulabilir.

Zamanlama

ControlNet zamanlaması, kalıcı ve tekrarlanan bir zaman döngüsüne bağlı olan bir NUT veya Ağ Güncelleme Süresi ile yapılır. Ağ Güncelleme Süresi 2 ila 100 msn arasında ayarlanmıştır ve programlanmış, planlanmamış ve koruma bandı olmak üzere üç ana bölümden oluşmaktadır. ControlNet'te düğümler, başlangıç ​​zamanını düğümler arasında tutarlı bir şekilde ayıran NUT tarafından senkronize edilen zamanlayıcılar içerir.

mesajlaşma

ControlNet protokolü, aşağıda tartışılan, bağlı ve bağlantısız olmak üzere başlıca iki tür mesajlaşma kullanır.

Bu protokoldeki bağlantılı mesajlaşma, esas olarak her düğümde, gerçek zamanlı G/Ç verilerinin aktarımı veya sık sık açık mesajın işlemleri gibi belirli amaçlar için kullanılan kaynakları kullanır. Bir bağlantının kaynakları bir kenara ayrılır ve bağlantısız mesaj yöneticisi kullanılarak mevcut iletişim hizmetleriyle düzenlenir.

Bağlantısız mesajlaşma, bağlantı kurma prosedüründe kullanılır ve ayrıca düşük öncelikli ve nadir mesajlar için kullanılır. Bu tür mesajlaşma her zaman planlanmamış bant genişliğini kullanır ve bir cihaz içindeki bağlantısız kaynaklar UCMM (bağlı olmayan mesaj yöneticisi) olarak bilinir. Bir uygunluk beyanı almak için, diğer cihaz türlerinden gelen istekleri kabul etmek üzere bir UCMM yürütmek üzere ControlNet protokol ürünleri gereklidir.

ControlNet Nasıl Çalışır?

ControlNet'te, herhangi bir veri çakışmasının oluşmasını önleyecek şekilde aynı anda yalnızca bir düğüm gönderilebilir. Düğüm göndermeyi durdurduğunda ve belirtecin önüne geçmediğinde, ControlNet belirteci yeniden oluşturacak ve sonraki mantıksal ardılına iletecek koşulları yazmıştır. ControlNet, gerçek zamanlı ve yüksek verimli uygulama taleplerini karşılayan açık bir kontrol ağıdır. Bu protokol, bir kontrolörden diğerine kilitlemeyi ve gerçek zamanlı G/Ç kontrolünü, valfleri ve sürücüleri destekler. Ayrıca süreç ve ayrık uygulamalar içinde kontrol ağı sağlar.

Bir mikrodenetleyici ControlNet düğümü olarak nasıl yapılandırılır/kodlanır?

Bir mikro denetleyiciyi ControlNet düğümü olarak yapılandırmak, ControlNet ağı üzerinden iletişimi sağlamak için gerekli donanım ve yazılım bileşenlerinin kurulmasını içerir. Bir mikrodenetleyiciyi ControlNet düğümü olarak yapılandırma adımlarının genel bir taslağı aşağıda verilmiştir:

• Uyumlu bir mikrodenetleyici seçin: ControlNet protokolünü destekleyen veya CAN (Denetleyici Alan Ağı) arabirimi ve uyumlu bir alıcı-verici gibi gerekli donanım özelliklerine sahip bir mikro denetleyici seçin.
• ControlNet iletişim yığınını edinin: Seçtiğiniz mikrodenetleyici için ControlNet iletişim yığınını/kütüphanesini edinin. Yığın, ControlNet ağı üzerinden iletişimi sağlamak için gerekli işlevleri ve protokolleri sağlar.
• Donanım Kurulumu:
  • CAN arabirimini kullanarak mikrodenetleyiciyi bir ControlNet ağına bağlayın. Bu genellikle mikrodenetleyicinin CANH ve CANL pinlerini bir CAN alıcı-vericisinin karşılık gelen pinlerine bağlamayı içerir.
  • Spesifikasyonlarına göre mikrodenetleyiciye güç kaynağı ve diğer gerekli bağlantıları sağlayın.
• Ürün yazılımı geliştirme:
  • Edindiğiniz ControlNet iletişim yığınını/kütüphanesini kullanarak mikrodenetleyici için bellenimi yazın. Bu bellenim, ControlNet ağı ile iletişimi yönetecektir.
  • ControlNet ağındaki diğer cihazlarla veri alışverişini gerçekleştirmek için gerekli işlevleri uygulayın.
• Cihaz konfigürasyonu:
  • ControlNet ağındaki her düğüme benzersiz bir düğüm adresi atanır. Mikrodenetleyicinizin düğüm adresinin doğru yapılandırıldığından emin olun. Bu adres, ağdaki düğümü tanımlamak için kullanılır.
• Ağ entegrasyonu:
  • Mikrodenetleyiciyi kontrol sisteminizin geri kalanıyla entegre edin. Bu, sensörleri, aktüatörleri veya diğer cihazları mikrodenetleyiciye bağlamayı ve genel sistemle nasıl etkileşime girdiğini tanımlamayı içerebilir.

Mevcut ControlNet iletişim yığını/kütüphanesi nedir?

Bazı popüler ControlNet iletişim yığınları/kütüphaneleri :

• Rockwell Automation/Allen-Bradley ControlNet Yığını: Rockwell Automation, önde gelen bir endüstriyel otomasyon ve kontrol çözümleri sağlayıcısıdır. Tipik olarak ControlLogix'leri ile birlikte kullanılan bir ControlNet iletişim yığını sunarlar. programlanabilir mantık denetleyicileri (PLC'ler) ve diğer otomasyon cihazları.
• Anybus ControlNet Yığını: Bir HMS Networks markası olan Anybus, ControlNet dahil olmak üzere çeşitli endüstriyel protokoller için iletişim yığınları sağlar. Yığınları, ControlNet işlevselliğinin endüstriyel cihazlara kolayca entegre edilmesini sağlar.
• ControlNet Yığınını Yumuşatmak: Softing, endüstriyel iletişim çözümleri sağlayan bir başka şirkettir. Geliştiricilerin uygulamalarında ControlNet iletişimini uygulamalarını sağlayan bir ControlNet yığını sunarlar.
• CIP (Ortak Endüstriyel Protokol) Araç Seti: CIP Toolkit, ControlNet ve DeviceNet gibi CIP tabanlı protokollerin uygulanması için ODVA (Open DeviceNet Vendor Association) tarafından sağlanan bir araçlar, örnek kod ve belgeler koleksiyonudur.
• ProSoft Teknolojisi ControlNet Çözümleri: ProSoft Technology, ControlNet ürünleri ve geliştirme hizmetleri dahil olmak üzere çeşitli endüstriyel iletişim çözümleri sunar.

Belirli bir ControlNet iletişim yığınını/kütüphanesini seçmeden önce aşağıdaki faktörleri göz önünde bulundurun:

• Uyumluluk: Yığın/kütüphanenin mikrodenetleyicinizin donanım ve yazılım platformuyla uyumlu olduğundan emin olun.
• Satıcı Desteği: Belirli satıcıdan kullanılan yığınlar için mevcut destek düzeyini kontrol edin.

ControlNet ve Profibus

bu ControlNet ve Profibu arasındaki fark s aşağıda tartışılmaktadır.

Avantajlar

bu ControlN'nin avantajları ve aşağıdakileri içerir.

• ControlNet yüksek hıza sahiptir.
• Bu ağ deterministik veri aktarımına sahiptir.
• ControlNet düzgün bir şekilde düzenlenirse, son derece güvenilir ve kararlıdır.
• Bu protokol esnek topoloji seçeneklerine sahiptir.
• Hem süreç hem de ayrık uygulamalar için belirleyici ve tekrarlanabilir performansa sahiptir;
• Herhangi bir ağ noktasındaki güçteki düğümleri değiştirme veya kaldırma yeteneğine sahiptir.
• Daha az bakım gerektirir.
• Her düğüm için 99 adede kadar cihaza izin verir.
• Çok esnektir ve karmaşık veriler kullanır.

bu ControlNet'in dezavantajları aşağıdakileri dahil edin.

• Donanım maliyeti yüksektir.
• Sorun giderme diğer protokollere göre çok zordur.
• Tek bir kabloda sinyal ve güç sağlamaz.

Uygulamalar

bu ControlNet uygulamaları aşağıdakileri dahil edin.

• ControlNet, mantığı ağ üzerinde belirli bir zamana ayarlayan programlama ile yüksek hızlı kontrol, güvenilir ve G/Ç veri iletimi sağlar.
• Bu ağ, kontrol ve G/Ç verilerinin aktarımına müdahale etmeden gerçekleştirilecek zamanlamaya bağlı olmayan kritik mesajlaşma sağlar.
• Endüstriyel otomasyon uygulamalarında kullanılan açık endüstriyel ağ protokolüdür,
• Bunlar, gerçek zamanlı ve yüksek verimli talep uygulamalarını basitçe karşılayan açık kontrol ağlarıdır.
• Bu aynı zamanda ayrık ve süreç uygulamaları içinde kontrol ağı sağlar.
• Esas olarak döngüsel veri alışverişi için tasarlanmış planlanmış bir iletişim ağıdır.
• Bu ağ aynı zamanda ekstra giriş koşullarını desteklemek için büyük difüzyon modellerini kontrol etmenizi sağlar.

Böylece, bu ControlNet'e genel bakış . Endüstriyel sektörde kullanılan bir ağ protokolüdür. IoT ve otomasyon çözümleri daha yüksek hızlara, daha fazla veriye ve tutarlı veri işlemeye ihtiyaç duyar. Dolayısıyla, ControlNet'in yüksek hızı, onu kaynak kontrolleri, görüş sistemleri, robotik, hareket kontrolü vb. gibi farklı uygulamalarda faydalı hale getirecektir. Bu protokol, Ethernet/DeviceNet ile karşılaştırıldığında Zamana duyarlı, yedekli ve deterministik uygulamalarda kullanılır. inci is protokolü 1000 metreye kadar tekrarlayıcı olmadan çalışır, 99 cihaza kadar bağlanır, 5 Mbps veri aktarım hızına sahiptir ve çeşitli topolojiler sunar . İşte size bir soru, nedir Cihaz ağı ?