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高精度实时工业以太网 ETHERNET Powerlink 最新进展及应用 October 2005 贝加莱工业自动化 樊惠芳

高精度实时工业以太网 ETHERNET Powerlink 最新进展及应用 October 2005 贝加莱工业自动化 樊惠芳. 这些应用的共同点是什么呢 ?. 都使用了 ETHERNET Powerlink. 获得过殊荣的工业以太网 可以运用于运动控制的实时网络 安全性达到 IEC 61508 SIL3. Airbus. ETHERNET Powerlink 提供的事实. 唯一市场保证的 µs 级实时以太网 2001 年 11 月份进入市场 在系列设备中应用超过 80,000 节点 开放的基于标准的技术 兼容 CANopen.

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高精度实时工业以太网 ETHERNET Powerlink 最新进展及应用 October 2005 贝加莱工业自动化 樊惠芳

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  1. 高精度实时工业以太网ETHERNET Powerlink 最新进展及应用October 2005贝加莱工业自动化 樊惠芳

  2. 这些应用的共同点是什么呢?

  3. 都使用了 ETHERNET Powerlink • 获得过殊荣的工业以太网 • 可以运用于运动控制的实时网络 • 安全性达到 IEC 61508 SIL3 Airbus

  4. ETHERNET Powerlink 提供的事实 • 唯一市场保证的 µs 级实时以太网 • 2001年11月份进入市场 • 在系列设备中应用超过 80,000 节点 • 开放的基于标准的技术 • 兼容 CANopen

  5. 谁支持着ETHERNET Powerlink EPSG Ethernet Powerlink 标准化组织 • 一个开放的自动化专家小组 • 建立工业实时以太网 • 知识产权完全开放,无专利限制 • 全球标准 • 被证明的可相互协同工作的产品 • 市场促进和部署

  6. 战略合作 • CiA/CANopen: • 通信/设备标准规范 • EN50325-4 标准 • CiA-EPSG 共同的任务- 通信标准规范一致性- CANopen/Powerlink Gateway 规范- 其余工作项目 • IAONA • 一致性 • IEC 标准化新标准 IEC 61784-2

  7. IEC 标准 IEC 61784-2 实时以太网 96% 的投票认可通过 ETHERNET Powerlink的 IEC 规范

  8. 她是如何工作的呢?

  9. 操作原理域清晰的分隔 非实时域 B B 实时域

  10. Cycle i Cycle i+1 1 2 3 4 5 n a 1 2 3 4 5 Nodes 操作原理SCNM -时间槽管理模式 • 定性节点通信的保证 • PCC, 驱动, I/O, 控制回路间的理想同步 • 时间槽管理模式 (SCNM) • 保证数据传送无碰撞 • 针对同步数据的单独槽 • 针对异步数据的分享槽 • 任意的拓扑结构 • 树型, 星型, 菊花链型 同步数据 异步数据

  11. ETHERNET Powerlink协议堆栈 ETHERNET Powerlink 节点 ETHERNET Powerlink 节点 非定性 Ethernet 节点 Gateway Application Application Application Isochron async Isochron async Async. TCP UDP TCP UDP TCP UDP IP IP Gateway IP Ethernet CSMA/CD Powerlink Powerlink Powerlink Ethernet CSMA/CD Ethernet CSMA/CD Ethernet CSMA/CD Ethernet CSMA/CD 实时域 办公室/工厂网络

  12. ETHERNET Powerlink和 CANopen

  13. 主要的优势

  14. ETHERNET Powerlink 是开放的 • 开放的自动化技术联盟 • 决策透明 • 没有秘密 • 无授权的标准技术 • 前景保证 • 兼容以太网的发展 • 市场驱动产品的提供 • 没有依赖

  15. 易于使用 • 易于实现 • 快速配置 • 简单维护 • 灵活 非实时域 G G 实时域

  16. 实用性和稳定性 • 装配: >80,000 节点 • 实用性: 从2001 开始在系列设备上使用 • 第三方设备: AMK, Baldor, B&R, B&W, Eckelmann, Festo, Harting, Hirschmann, IXXAT, Lenze, Posital, port, SND, TR and many more • 进展: 准备作为将来的以太网标准 (PoE, GBit,...) • 实现: 任何标准以太网设计,无需ASIC • 服务: Hilscher, IXXAT, port SND, ZHW NoASICneeded!

  17. 显著的特点实时性能 • 数据同步: • 精度优于 1µs • 协议保证确定的传输时间 • 循环时间 <100µs • 发布/查阅, 客户机/服务器模式 • 同步和异步数据传送达到最优化混合

  18. 性能体现实例

  19. 性能体现实例

  20. PC SCADA Programming Programming Ethernet Ethernet Cabinet PLC Safety PLC ETHERNET Powerlink I/O I/O I/O I/O Sensor Sensor Sensor Actor Actor Actor 最新进展EPLsafety • 安全层独立于协议 • 标准设备和安全设备在同一通信网络中工作 • 在100µs 循环时间下达到 IEC 61508 SIL3 • 甚至达到SIL4 • 保持 ETHERNET Powerlink的优势

  21. 所支持的标准 • IEEE 802.3 以太网协议 • IP 协议 – 无限制 • 芯片 – 任何标准以太网芯片 • CANopen – 完全支持标准规范 • ISO15745 - 4 XML 设备描述 • IEC – EPL 成为 IEC RTE 标准的一部分 • IEEE 1588 – 未来的进展

  22. 实现和产品

  23. ETHERNET Powerlink 是开放的 • 软件实现 • 无需客户化的芯片 • 没有隐藏的授权费用 • 无依赖 • 无供货不足 • 多资源 • 透明的开发进程 • 安全性, 冗余性 • 为未来扩展做准备 • Gbit Ethernet etc. NoASICneeded!

  24. 更多的效益 • 减少 TCO • 每个节点 • 每个网络 (甚至比 CAN便宜) • 连接接口 (RJ45 & M12) • 维护 • 任何的以太网芯片 • 没有缺憾 • 满足于今天和明天 • 纯软件的解决方案

  25. Intel 的支持ETHERNET Powerlink

  26. 最大的协同工作能力 • 综合现有的网络 • 直接使用IP数据包 • 无需协议转换 • 简单的点对点配置 • CANopen 标准规范 • 100BaseT 快速以太网 • 唯一的 MAC 地址 • 透明的 IP 地址

  27. 总结为什么选择 ETHERNET Powerlink  • IT 标准 • IEEE 802.3, IP 协议, EN50325-4, IEEE 1588 • 满足苛刻的实时要求 • 稳定可靠并且面向未来 • 提供透明的通信 • 易于学习和使用 • 实用性和广泛的发展     

  28. 实际应用案例

  29. ETHERNET Powerlink应用案例 Bystronic • 汽车玻璃加工生产线 • 全自动 切割, 抛光, 钻孔 • 150m/min, 精度 0.05mm • 15 根以上伺服轴 • 800µs 刷新时间 • 为整套系统提供完整的平台 • 接线简单 • 高动态过程控制 • 完全面向未来 • 和现有系统无缝衔接

  30. ETHERNET Powerlink应用案例Brückner Maschinenbau • 塑料薄膜加工生产线 • 塑料薄膜同时2维拉伸 • 由多个线性电机完成 • 拉伸速度 400 m/min • 海量数据 • 加热, 冷却, 风扇 • >1000 温度传感器 • 预测性在线拉伸钳诊断 • 设备开放灵活性 • 模块化 • 开放系统

  31. ETHERNET Powerlink应用案例Brückner Maschinenbau

  32. ETHERNET Powerlink应用案例 Ferromatik Milacron • 100% 全电动注塑机 • 降低维护成本 • 降低火险的风险 • 降低损耗和噪音 • 更佳的控制动态特性 • 参数 • 4-8秒成型周期 • 合模速度1000mm/s ~3ft/s • 精确的压力, 速度及位置控制

  33. ETHERNET Powerlink应用案例 Ferromatik Milacron • 动态特性 • 传统CAN技术不具备处理动态性能的能力 • 其他现场总线不具备可替代性 (成本，技术) • 完全统一的网络连接 • 完全透明的质量保证 • 接线简单 • 为未来扩展预留开放性 • IT 标准

  34. ETHERNET Powerlink应用案例 KMK Maschinen AG • 管头成型设备 • 无缝管 (专利工艺) • 高品质产品 (中型容量) • 迅速的切换时间 (<10分钟) • 120 个塑料管/分钟 • 多达15个驱动 • 灵活的显示功能 • 简化的维护工作 • 模块式可扩展能力 • Internet 联网能力

  35. ETHERNET Powerlink应用案例 KMK Maschinen AG • 减少接线工作 • 高动态特性 • 灵活性 • 分布式 I/O • 800µs 循环周期 • 透明通信 • 远程访问 • 单IPC控制 • 全集成性能 • 清晰的概念

  36. ETHERNET Powerlink应用案例利乐包装研发部（Tetra Pak） 50 个伺服轴同步联动 2000点 I/O 2.4ms 数据刷新时间

  37. ETHERNET Powerlink应用案例 9色无轴凹版印刷机

  38. ETHERNET Powerlink应用案例 9色无轴凹版印刷机 配置示意图 • 无机械传动轴: 多轴高精度电子同步 • 自动套色纠偏: 实时调整轴间相位差 • 伺服, IO, CPU 数据刷新周期：800 μs • 时间精度: < 1 μs ETHERNETPOWERLINK !

  39. Control Room Operator and Engineering Terminals Operator Terminals FO-HUB FO-HUB FO-HUB FO-HUB Level 2 XML, MySQL FO Ring – Operator bus Ethernet 100MBit TCP/IP FO-HUB OPC/WEB/Win Gatewayserver APROL Server Master APROL Engineering Server FO-HUB APROL Server HSB Slave FO-HUB FO-HUB Existing Automation Simatic S5, Ethernet TCP/IP FO-HUB FO-HUB FO-HUB FO Ring – Process bus Ethernet 100MBit TCP/IP FO-HUB Processtations B+R 2005, CP382 FO-HUB FO-HUB FO-HUB FO-HUB FO-HUB FO-HUB FO-HUB RIO Bus Ethernet 100MBit Powerlink ETHERNET Powerlink应用案例奥钢联 钢铁生产自动化系统

  40. 更多信息www.ethernet-powerlink.org

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