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TSN 和现场总线：选型要点

2023-1-6 13:48:10 1159 TSN

0 本帖最后由我爱方案网于 2023-1-6 13:49 编辑现场总线控制器选型经常困扰工程师，围绕TSN 和现场总线的应用，多种接口协议和数据传输速率，应用工程师归纳出8各选型要点。现场总线一般应用大规模联网，常用的硬件接口为POWERBUS,RS485，CAN等，常用的软件为MODBUS或者自拟的简单应答轮训式。联网成本低。工业以太网一般用TCP/IP协议，常见的硬件接口为网口，联网成本高。我爱方案网联合芯特力推出免费样片申请，主要围绕以下系列展开：CAN总线接口芯片系列，CAN FD总线接口芯片系列，LIN 总线接口芯片系列，RS485总线接口芯片系列， RS422总线接口芯片系列，RS232 总线接口芯片系列。在通讯接口芯片这一细分领域，芯力特以聚焦的态度、专业的技术、齐全的系列，获得市场的极大关注与客户的共同认可，已成为工业与车载通讯接口芯片领域的知名模拟IC厂商。本期文章重点介绍现场总线的技术特点及应用，并提供免费样片申请。技术服务刘工：180 2698 0964 01 现场总线的技术特点现场总线系统打破了传统控制系统采用的按控制回路，现场仪表一对一地分别进行连线的结构形式，把集散控制系统(DCS)中处干控制室的控制模块、各输入输出模块放入现场智能仪表，加上现场智能仪表具有通信能力，因而控制系统的基本功能不依赖控制室中的计算机或控制仪表，直接在现场完成，实现了彻底的分散控制。现场总线控制系统既是一个开放的通信网络，又是一种全分布的控制系统，它把作为网络节点的智能仪表连接成自动化网络系统，实现基础控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化的综合功能，是一项以智能传感器、控制、计算机、数字通信、网络为主要内容的综合技术。现场总线系统具有以下特点: (1)一对n结构一对传输线，N台仪表，双向传输多个信号，这使得接线简单，工程周期短，安装费用低。若增加现场控制设备或现场仪表，只需并行挂接到电缆上，无须架设新的电缆。 (2)可靠性高数字信号传输抗干扰能力强，精度高，无需采用抗干扰和提高精度的措施。 (3)可控状态操作员在控制室既可了解现场控制设备或现场仪表的工作状况，也能对其参数进行调整，还可预测或寻找故障，使现场控制设备或控制仪表始终处干操作员的远程监控和可控状态，提高了系统的可靠性、可控性和可维护性。 (4)互换性用户可自由选择不同制造商提供的现场控制设备或现场仪表，并将不同品牌的仪表通过总线互连，即使某台仪表出现故障，换一其他品牌的同类仪表也可昭常工作，实现“即接即用”。 (5)互操作性用户可把不同制造商的各种品牌的仪表集成在一起，进行统一组态，构成所需的控制回路，不至因集成不同品牌的产品而在硬件或软件上增加额外投资。 (6)综合功能现场仪表既有检测、变换和补偿功能，又有控制和运算功能，一表多用，节省成本。 (7)分散控制控制站功能分散在现场仪表中，通过现场仪表就可以构成控制回路，实现了彻底的分散控制，提高了系统的分散性、自治性和灵活性。 (8)统一组态由于现场控制设备或现场仪表都引入了功能块的概念，所有厂商都使用相同的功能块，并统一组态方法，使得组态非常简单，用户不必因现场控制设备或仪表的种类不同而带来组态方法不同，进行不同组态方法及编程语言的学习。 (9)开放式系统现场总线为开放式互连网络，所有技术和标准都是公开的，所有制造商都必须遵循，用户可以自由集成不同制造商的通信网络，既可与同层网络互连，又可与不同层网络互连。此外，用户可极其方便地共享数据库。 02 TSN 和现场总线 TSN 和现场总线并非只能二选一。它们是兼容的，经常一起使用，都采用与时间同步有关的概念。然而，PROFINET、EtherNet/IP 和 EtherCAT 等现场总线以不同的方式实现同步。PROFINET 使用精确时间控制协议 (PTCP)。EtherCAT 使用分布式时钟，采用专用和相关的寄存器进行同步。 PROFINET 和 EtherNet/IP 包括 IEEE 以太网学习桥作为基础交换技术。因此，这些协议现在可以调整 TAS 和帧抢占的扩展，以使用标准的 TSN 硬件。EtherNet/IP 使用 UDP 数据包进行数据交换，与 TSN 交换层兼容。对于由可编程实时单元工业通信子系统 (PRU-ICSS) TSN 解决方案支持的数据，PROFINET 支持直接第二层缓冲模型。 TSN 设计支持至少与 EtherCAT 和 PROFINET 及其他工业以太网协议一样短的周期时间。当升级到千兆位以太网时，TSN 预计会超过其他协议的性能。EtherCAT 中对确定性流量的支持仅限于特殊类型的数据包。EtherCAT 和 TSN 相结合可以提高灵活性。例如，围绕同步，TSN 增加了多主控能力。这三种协议以不同的方式提供冗余。TSN 使用平行冗余协议 (PRP) 和 IEC 62439-3 中定义的高可用性无缝冗余 (HSR) 协议等技术实现零损耗冗余。 TSN 不包括应用层，也不在应用层面上挑战现场总线。例如，在机器层面仍使用 EtherCAT 的情况下，用交换机将机器互连，可以创建一个具有 TSN 功能的工业以太网网络。TSN-EtherCAT 集成网络不是将技术混合，而是定义了无缝集成：使用两种技术并实现每种技术的最佳性能。我爱方案网协同芯特力提供免费样片申请，加入原厂方案网生态圈，方案商得到原厂资源，终端客户得到原厂与方案一体化服务。技术服务刘工：180 2698 0964 0
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