如今，CAN總線已不再能夠處理移動(dòng)設(shè)備中的大量數(shù)據(jù)。POWERLINK所能提供的性能提升正是建筑業(yè)和農(nóng)業(yè)夢(mèng)寐以求的。
隨著移動(dòng)設(shè)備的自動(dòng)化水平一代比一代高，傳統(tǒng)的CAN總線已不再能夠處理如此大量的數(shù)據(jù)。像POWERLINK這樣的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議多年來(lái)已經(jīng)在各種不同的制造與加工應(yīng)用中充分證明自己，它所能提供的性能提升正是建筑業(yè)和農(nóng)業(yè)夢(mèng)寐以求的。
GPS導(dǎo)航、后視攝像頭、安全技術(shù)和數(shù)不盡的全自動(dòng)流程全都已經(jīng)成為今天高科技的移動(dòng)設(shè)備和商用車輛上的標(biāo)準(zhǔn)功能 – 從聯(lián)合收割機(jī)到消防車和多功能市政車輛。現(xiàn)在的車輛依靠多達(dá)十個(gè)并行CAN網(wǎng)絡(luò)以提供必要的功能，這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)CAN總線的最大帶寬。
更多帶寬
“你每增加一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也增加了工程、維護(hù)和診斷的時(shí)間和成本，”貝加萊移動(dòng)自動(dòng)化產(chǎn)品經(jīng)理Stefan Taxer解釋道。然而，針對(duì)安全應(yīng)用仍然沒(méi)有足夠的性能和帶寬。“制造商已就傳統(tǒng)總線系統(tǒng)阻礙進(jìn)步這一點(diǎn)達(dá)成共識(shí)。”移動(dòng)自動(dòng)化正在尋求一個(gè)新的主干總線系統(tǒng)，以此作為可持續(xù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)。
“工業(yè)自動(dòng)化在千年之交就曾面臨過(guò)類似窘境，”Taxer聲稱道。此后，高性能解決方案脫穎而出成為明顯的贏家：工業(yè)以太網(wǎng)。它提供了一個(gè)更大的帶寬，具有實(shí)時(shí)能力且基于低成本的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。“這些優(yōu)勢(shì)也將使它在移動(dòng)自動(dòng)化的許多領(lǐng)域內(nèi)取得成功，”Taxer對(duì)此深信不疑。公共互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議TCP/IP并不是一個(gè)很好的選擇，因?yàn)樗恢С执_定性通信。
對(duì)總線系統(tǒng)的選擇是一種長(zhǎng)期承諾，因此制造商都在尋求開(kāi)放且面向未來(lái)的解決方案。“這正是POWERLINK的設(shè)計(jì)初衷所在，”Taxer說(shuō)道。該協(xié)議棧是在BSD授權(quán)下發(fā)布的。實(shí)現(xiàn)主站和從站的源代碼任何人都能輕松獲得，且沒(méi)有任何授權(quán)費(fèi)用。POWERLINK用戶組織為所有制造商都提供了加入的機(jī)會(huì)，這有助于大家共塑該協(xié)議的未來(lái)。
POWERLINK基于CANopen
由于需要采購(gòu)新硬件并重寫(xiě)大部分軟件，因此實(shí)施新的總線系統(tǒng)是一個(gè)耗費(fèi)巨大的過(guò)程。“然而，使用POWERLINK不僅在性能上取得了巨大飛躍，而且切換至POWERLINK主干總線也非常容易，”Taxer解釋道。POWERLINK使用CANopen對(duì)象字典以及CANopen協(xié)議和通信機(jī)制。循環(huán)過(guò)程數(shù)據(jù)和參數(shù)數(shù)據(jù)分別是通過(guò)過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)象和服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行交換。POWERLINK和CAN可以在一起完美地工作。
通信更快 - 100 Mbit/s
和CANopen一樣，POWERLINK也可以提供直接交叉通信。所有CANopen應(yīng)用和設(shè)備子協(xié)議都可以在POWERLINK環(huán)境中直接實(shí)現(xiàn) – 就應(yīng)用而言，這兩個(gè)協(xié)議之間并沒(méi)有差別。然而，兩者在速度方面的差異巨大：POWERLINK的傳輸速率高達(dá)100 Mbit/s。如遇需要更大帶寬的情況，切換至千兆以太網(wǎng)也沒(méi)有任何問(wèn)題。
“今天的移動(dòng)設(shè)備可以在多達(dá)10個(gè)網(wǎng)絡(luò)中使用長(zhǎng)達(dá)3000米的網(wǎng)線。”Taxer說(shuō)道。這不僅會(huì)導(dǎo)致安裝和維護(hù)成本高企，而且還會(huì)增加易錯(cuò)性。
一根電纜搞定一切
通過(guò)使用POWERLINK，你可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備中的所有數(shù)據(jù)傳輸 - 甚至是拖拉機(jī)、割草機(jī)和拖車的組合 – 僅用一根電纜。除了實(shí)時(shí)過(guò)程數(shù)據(jù)之外，該網(wǎng)絡(luò)還可以攜帶HMI數(shù)據(jù)、安全數(shù)據(jù)和后視攝像頭中的視頻信號(hào)。POWERLINK的多主站功能使得自動(dòng)駕駛設(shè)備能夠在控制自身和由牽引車控制之間實(shí)現(xiàn)切換 – 不必進(jìn)行任何配置或重啟系統(tǒng)。
POWERLINK網(wǎng)絡(luò)能夠提供完全自由的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。“星型、樹(shù)型、總線型或環(huán)型結(jié)構(gòu) – 或其組合 – 全都可以實(shí)現(xiàn)，無(wú)需進(jìn)行任何網(wǎng)絡(luò)配置，”Taxer解釋道。由此帶來(lái)的模塊化使得你能夠在運(yùn)行期間添加或刪除網(wǎng)段。尤其是當(dāng)你在進(jìn)行模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，POWERLINK可以提供與最佳可用性相匹配的最大靈活性。
更為復(fù)雜的自動(dòng)化解決方案按照慣例需要使用多個(gè)網(wǎng)絡(luò)和多個(gè)控制器，每個(gè)都有它自己的軟件。當(dāng)然，所有這一切都必須進(jìn)行協(xié)調(diào)和維護(hù)。然而，憑借POWERLINK的高數(shù)據(jù)傳輸速率和實(shí)時(shí)能力，你在一個(gè)應(yīng)用中只需要使用一個(gè)控制器。傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)發(fā)送至控制器，在那里進(jìn)行處理并根據(jù)需要發(fā)送回。無(wú)論是集中式還是分布式控制架構(gòu)都可以實(shí)現(xiàn)。
通過(guò)使用POWERLINK，你可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備中的所有數(shù)據(jù)傳輸 - 甚至是拖拉機(jī)、割草機(jī)和拖車的組合 – 僅用一根電纜。
高機(jī)器可用性
“相比于其它基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)總線，實(shí)現(xiàn)POWERLINK的成本非常低，”Taxer說(shuō)道。沒(méi)有任何授權(quán)費(fèi)用和專用硬件，而且 – 不必犧牲質(zhì)量 – 成本節(jié)約實(shí)際上是伴隨著機(jī)器可用性的增加。高帶寬使你能夠在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)施詳細(xì)的診斷或快速而可靠地執(zhí)行軟件更新。由于POWERLINK使用單幀協(xié)議，因此它幾乎不受EMC干擾。
包含安全
由于移動(dòng)設(shè)備也要求符合歐盟機(jī)械指令，因此它往往需要擁有自己的安全應(yīng)用。“openSAFETY對(duì)此非常完美，”Taxer說(shuō)道。此開(kāi)源安全協(xié)議可以結(jié)合POWERLINK使用，它并不需要有自己的網(wǎng)絡(luò)。安全相關(guān)數(shù)據(jù)可以通過(guò)POWERLINK網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，與其它通信量無(wú)關(guān)。預(yù)認(rèn)證達(dá)SIL 3 / PL e使得openSAFETY的實(shí)施變得格外便捷。
