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類型分類：: 科普知識

數(shù)據(jù)分類：: 智能斷路器

數(shù)字驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)選擇

發(fā)布日期：2022-04-18 點擊率：142

關(guān)于數(shù)字驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)的選擇，目前沒有一個清晰的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)的模擬信號相比，優(yōu)勢顯而易見。數(shù)字網(wǎng)絡(luò)可以大大節(jié)省布線和安裝時間、費用；控制器可以訪問所有驅(qū)動數(shù)據(jù)；更為準(zhǔn)確的電機控制；驅(qū)動和控制可以使用同一套軟件編程；以及降低系統(tǒng)噪音。因此數(shù)字驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)的選取成為需要考慮的重要問題。
在近幾年，市場中有不少數(shù)字驅(qū)動控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它們包括：
? SERCOS
SERCOS(Serial Real-time Communication System)是由德國機械工具協(xié)會、電氣制造協(xié)會與許多工具機、服務(wù)器廠商針對數(shù)字運動控制所制訂，并于1995年獲的通過成為IEC 61491國際標(biāo)準(zhǔn)。SERCOS是目前國際上唯一成為IEC國際標(biāo)準(zhǔn)的運動控制專用網(wǎng)絡(luò)。以下約略地簡述其特色：
SERCOS是全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)：在SERCOS問世之前，運動控制器與伺服驅(qū)動器間常需依賴數(shù)位/模擬轉(zhuǎn)換器，以模擬形式的訊號溝通；而SERCOS提供了一個全數(shù)字化的接口，就無須數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，一則節(jié)省數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的成本，再則利用全數(shù)字式的特性，可以制作智能型控制器。
SERCOS是開放式架構(gòu)：SERCOS是一個由許多制造商共同制訂發(fā)展的架構(gòu)，為一開放式架構(gòu)，任何人都可以依據(jù)其架構(gòu)設(shè)計自己所需的產(chǎn)品。
SERCOS具有良好的擴充性：當(dāng)使用塑料光纖為傳輸介質(zhì)時，SERCOS每節(jié)點間的傳訊距離為40米；若使用玻璃光纖，傳訊距離可長達200米，整個環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)的長度可達一萬到五萬米。每個環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)上理論上最多可連接256個輔節(jié)點，而實際上可連接的節(jié)點數(shù)則取決于傳輸周期、資料長度及傳輸速率。當(dāng)節(jié)點數(shù)超過一個環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷時，可以利用多環(huán)路的方式擴充。
SERCOS具有隨插即用(Plug & Play)的特性：當(dāng)初SERCOS再制訂過程就以隨插即用的概念設(shè)計，盡可能將許多上下游間的協(xié)議明確的定義下來以確保產(chǎn)品間隨插即用的特性。
SERCOS具有跨廠商兼容的特性：SERCOS在制訂標(biāo)準(zhǔn)時，就制訂了一些系統(tǒng)接口的兼容類別(Compliance Class)，這些相關(guān)接口定義可以在IEC-61491標(biāo)準(zhǔn)中找到。只要制造商依據(jù)這些接口規(guī)格設(shè)計產(chǎn)品，這些產(chǎn)品就具有跨廠商兼容的特性。
這個通訊協(xié)議主要是應(yīng)用在分布式多軸運動控制上，提供使用者一個實時、抗噪聲力強、高解析度、可完全以軟件方式規(guī)劃的串行傳輸網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)的使用可以提高PC-Based控制器的性能。

? SSCNET
日本三菱電機自從九十年代初期開始發(fā)展SSCNET(Servo System Control Network)技術(shù)，到目前已經(jīng)是第二代的SSCNET II。SSCNET傳輸媒介是類似RS485技術(shù)，傳輸距離最長可達30m，傳輸速度為5.625Mbps，控制用的通訊周期為0.888ms。控制方式為主從式架構(gòu)，單顆主控IC(Master Controller)可控制六顆Slave的伺服驅(qū)動器，主控IC間可以最同步，使得被控伺服軸得以同步。
SSCNET是為了解決傳統(tǒng)馬達控制應(yīng)用中過多配線、精度及噪聲等問題所開發(fā)出的新技術(shù)。這項技術(shù)架構(gòu)在三菱馬達伺服技術(shù)上，將傳統(tǒng)的脈波或是電壓指令型式的輸入接口改為串行式傳輸入介面，使用者不必再為每一軸的配線而困擾，每個伺服驅(qū)動器只需一條傳輸線與其它周邊連接，達到快速安裝、易于除錯的功效。
除了安裝簡便外，因其采用串行式傳輸，所以其距離不再受限，且命令也不會因為在高速使用下受影響或衰減。因為是串行式資料，其命令解析可以高達32位，如配合高解析的位置回授器更可以做到奈米控制，而且串行式資料都是由一個同步信號在控制，所以完全沒有各軸不同步的問題。

? Profibus MC
PROFIBUS是德國國家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS廣泛應(yīng)用于加工制造、過程和樓宇自動化等行業(yè)。PROFIBUS根據(jù)應(yīng)用特點分為PROFIBUS-DP，PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-PA。其特點分別為：PROFIBUS-DP(工廠自動化) ，快速即插即用；PROFIBUS-FMS(通用性自動化)，通用、大范圍使用、多主通信；PROFIBUS-PA(過程自動化)，面向應(yīng)用、總線供電、本質(zhì)安全。
PROFIBUS DP是全集成自動化的系統(tǒng)總線，可以提供最大12M bps的傳輸速率。由于優(yōu)越的傳輸特性和高的傳輸速率，在上位機與下位機的通訊中被廣泛采用。PROFIBUS-DP主要用于設(shè)備級的高速數(shù)據(jù)傳送，中央控制器通過高速串行線同分散的現(xiàn)場設(shè)備進行通信，多數(shù)數(shù)據(jù)交換是周期性的，除此以外，智能化現(xiàn)場設(shè)備還需要非周期性通信，以進行配置診斷和報警處理。Profibus MC是用于驅(qū)動通信的Profibus DP新協(xié)議

? Macro
MACRO（Motion And Control Ring Optical）是美國Delta Tau公司為運動控制系統(tǒng)開發(fā)的以光纖或雙絞線為介質(zhì)的高速通訊協(xié)議，波特率高達125Mbps。MACRO協(xié)議的數(shù)據(jù)包由12個字節(jié)組成，其中有9個字節(jié)的有效數(shù)據(jù)，可以傳輸位置、速度、扭矩、相電流和PWM命令值等。
MACRO網(wǎng)絡(luò)的通信由預(yù)定義的同步主節(jié)點周期性地發(fā)起，周期通常為100微秒。在每個通信周期，每個主節(jié)點輪流給自己的從節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，并接收從節(jié)點的反饋數(shù)據(jù)。主節(jié)點之間通過傳遞權(quán)標(biāo)來獲得總線的控制權(quán)。主節(jié)點和從節(jié)點的數(shù)據(jù)交換是通過傳遞數(shù)據(jù)寄存器的形式進行的，從節(jié)點接收到主節(jié)點數(shù)據(jù)包之后，如果目的地址匹配，則將數(shù)據(jù)接收到從節(jié)點的接收寄存器，同時用反饋數(shù)據(jù)替換數(shù)據(jù)包中的命令數(shù)據(jù)，并繼續(xù)傳遞數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包返回到發(fā)送主節(jié)點之后，就完成了一次數(shù)據(jù)交換。地址不匹配的主節(jié)點和從節(jié)點只是轉(zhuǎn)發(fā)所接受到的數(shù)據(jù)包。所有主節(jié)點的數(shù)據(jù)交換都結(jié)束后，總線權(quán)標(biāo)又傳遞給同步主節(jié)點以發(fā)起下一個通信周期。MACRO通信周期非常短，沒有同步數(shù)據(jù)包同步各從站的運行。
MACRO總線具有連線簡單、支持多主機、高速等優(yōu)點，但是它不是國際標(biāo)準(zhǔn)，支持該協(xié)議的產(chǎn)品和廠家較少。

? CANopen
CANOpen是一種基于CAN的高層協(xié)議，是一種具有靈活配置功能的標(biāo)準(zhǔn)嵌入式網(wǎng)絡(luò)。CANOPEN是為運動導(dǎo)向機器所設(shè)計的控制網(wǎng)絡(luò)，如處理系統(tǒng)，如今，它被運用于許多領(lǐng)域，如醫(yī)療設(shè)備，海事電子，公共運輸，建筑自動化等。
CANOPEN最初由Bosch主席領(lǐng)導(dǎo)的Esprit項目所開發(fā)，1995年，CANOPEN規(guī)范被移交給CIA的國際用戶與制造商。最初，CANOPEN的通訊輪廓是基于CAN的應(yīng)用層協(xié)議（CAL）。CANOPEN（CiA DS 301）的Ver 4已經(jīng)是EN50325-4標(biāo)準(zhǔn)了。
CANOPEN的規(guī)范涉及應(yīng)用層和通訊描述（CiA DS 301），同時也是一個可編程設(shè)備（CiA 302）的框架，推薦運用于電纜，連接器（CiA 303-1），SI單元和前綴表示法（CiA 303-2）。基于CAN的應(yīng)用層協(xié)議描述在軟件中實現(xiàn)。
CiA的成員開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)化描述（設(shè)備，接口和應(yīng)用描述），簡化了系統(tǒng)設(shè)計者去集成一個CANOPEN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的工作，成套的設(shè)備（Off-the-shelf devices），工具，和協(xié)議棧，只需支付合理的費用就可以使用，對于系統(tǒng)設(shè)計人員，重用應(yīng)用軟件是非常重要的，這不僅需要通訊的兼容性，也需要設(shè)備的互操作性和互換性，在CANOPEN的設(shè)備和接口描述中，定義了應(yīng)用層對像，以實現(xiàn)CANOPEN設(shè)備的互換性，CANOPEN是一個非常靈活，非常開放的協(xié)議，制造商可以在設(shè)備中自己定義功能，這些功能還可以在描述文件中寫明并被加入到通用功能里。
CANOPEN去除了開發(fā)者為處理CAN協(xié)議的細(xì)節(jié)而進行的工作，如時序（bit-timing）和執(zhí)行規(guī)范功能，它為實時數(shù)據(jù)（Process Data Objects, PDO），配置數(shù)據(jù)（Service Data Objects, SDO）和特殊功能（時間戳Time Stamp, 同步消息，緊急消息）提供了標(biāo)準(zhǔn)的通訊對象，同時也為網(wǎng)絡(luò)管理數(shù)據(jù)（Boot-Up message, NMT message, and Error Control）等提供標(biāo)準(zhǔn)通訊對象，CANOPEN的協(xié)議，構(gòu)架，和描述都可以從CiA總部獲得。

? FireWire
FireWire總線或稱IEEE-1394總線是一種高速通信標(biāo)準(zhǔn)。目前其數(shù)據(jù)通信速率已達400 Mbit/s，不久的將來將達到800 Mbit/s甚至1 Gbit/s。FireWire總線用于計算機的高速外部設(shè)備，例如硬盤、CD-ROM、掃描儀、打印機以及多媒體設(shè)備等，同時也被用于消費類電子產(chǎn)品（如數(shù)字電視、DVD等），以及測試儀器的數(shù)據(jù)傳輸。可以用FireWire總線取代傳統(tǒng)的模擬方式連接各種消費類電子產(chǎn)品及測試儀器，這種連接可以提供數(shù)字聲音和圖像信號、控制和同步信號的傳輸。
FireWire總線的數(shù)據(jù)傳輸有兩種方式：異步傳輸和同步傳輸。異步傳輸是傳統(tǒng)的計算機尋址、存儲方式，數(shù)據(jù)按要求被送到一個特殊的地址并返回信息。
在異步通信的基礎(chǔ)上，F(xiàn)ireWire總線還支持同步數(shù)據(jù)傳輸方式。同步數(shù)據(jù)傳輸方式保持?jǐn)?shù)據(jù)按預(yù)定速率傳輸。這種工作方式對以時間為標(biāo)志的多媒體數(shù)據(jù)傳輸及動態(tài)數(shù)據(jù)測試都是特別重要的，設(shè)備間只需按時傳輸數(shù)據(jù)，取消了對昂貴的緩沖器的需求。
FireWire總線的對等通信方式?jīng)Q定了其成為消費類電子產(chǎn)品的數(shù)字接口。例如，這允許從一臺攝像機管理另一臺攝像機而不需要計算機，同時多臺計算機也可以共享一臺攝像機而不需要計算機或攝像機的特殊支持。FireWire總線的這些特性是其成為A/V數(shù)字接口選擇的主要原因。

? Ethernet PowerLink
ETHERNET PowerLink是到目前為止唯一經(jīng)過現(xiàn)場驗證，基于高速以太網(wǎng)的開放、實時通信協(xié)議，甚至能用于時間十分苛求的高速運動系統(tǒng)。這是一個完整的從管理層一直到現(xiàn)場I/O層的確定性傳送實時數(shù)據(jù)的透明解決方案，并已成為IEC國際標(biāo)準(zhǔn)（IEC61508）。ETHERNET PowerLink由貝加萊公司于2001年11月開發(fā)，并在2002年4月成立了EPSG(ETHERNET PowerLink Standardization Group)。在2002年4月，EPSG宣布向第三方開放，并建立中立的認(rèn)證機構(gòu)，從而進一步推動ETHERNET PowerLink的發(fā)展。ETHERNET PowerLink自發(fā)布以來，到2005年8月，在世界各地的應(yīng)用已有80,000多個節(jié)點。
ETHERNET POWERLINK完全建立在標(biāo)準(zhǔn)快

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