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分布式計算機控制課程總結(jié) Control Net總線簡介
孫國良 2009/1/19
Control Net是一種高速的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，是開放、實時、具有確定性和可重復性（Deter-minism&Repeatability)的現(xiàn)場總線。Control Ne是世界一流的自動化控制和信息解決方案供應(yīng)商—美國羅克韋爾自動化公司推出的優(yōu)秀的3層工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)體系的控制層網(wǎng)絡(luò)，也是羅克韋爾電子化制造概念的主要技術(shù)之一。在同一電纜上同時支持I/O信息和報文信息（包括程序、組態(tài)、診斷等信息），集中體現(xiàn)了控制網(wǎng)絡(luò)對控制（Control)、組態(tài)（Configuration）、采集（Collect）、等信息的完全支持，Control Ne基于生產(chǎn)者\消費者這一先進的網(wǎng)絡(luò)模型，該模型為網(wǎng)絡(luò)提供更高有效性、一致性和柔韌性。Control Net是實時的控制層網(wǎng)絡(luò)，在單一物理介質(zhì)鏈路上，可以同時支持對時間有苛刻要求的實時I/O數(shù)據(jù)的高速傳輸，以及報文數(shù)據(jù)的發(fā)送，包括編程和組態(tài)數(shù)據(jù)的上載/下載以及對等信息傳遞等。在所有采用Control Net的系統(tǒng)和應(yīng)用中，其高速的控制和數(shù)據(jù)傳輸能力提高了實時I/O的性能和對等通訊的能力。
Control Net是一種高度確定性網(wǎng)絡(luò)，因為它能夠可靠地預報數(shù)據(jù)傳遞完成的時間。同樣，Control Net也因其可重復特性而聞名，該特性保證了傳輸時間為可靠的常量，且不受網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點的增加或減少的影響。這些都是保證實現(xiàn)可靠、高度同步和高度協(xié)調(diào)的實時性能的至關(guān)重要的要求。不同于其他基于雙絞線的網(wǎng)絡(luò)。Control Net使用光纖介質(zhì)的最遠可達30公里，速度都始終保持在5Mbps而不會隨距離衰減，并可在噪聲環(huán)境中使用。這些都使得Control Net當之無愧地成為連接遠程I/O和對等PLC主站的最理想的網(wǎng)絡(luò).
另外，某些Control Net屬性使其非常適合于過程工業(yè)。處理器熱備和ControlNet介質(zhì)的冗余保證了更高的系統(tǒng)可用性。ControlNet同樣支持可選的本征安全介質(zhì)降低了系統(tǒng)成本，在任何環(huán)境中的系統(tǒng)中都非常的靈活。不僅如此，創(chuàng)新的Control Net到Foundation Field bus總線的鏈接設(shè)備很好地融合了FFHI總線及Control Net穩(wěn)定性的優(yōu)點。其中包括通過Control Net和FFHI總線上載/下載數(shù)據(jù).
一. Control Net系統(tǒng)原理
Control Net是基于生產(chǎn)者/消費者模式(Producer／Consumer Model)的網(wǎng)絡(luò)。Control Net允許在同一鏈路上有多個控制器共存，支持輸入數(shù)據(jù)或端到端的多路發(fā)送，這就大大的減少了網(wǎng)絡(luò)上的交通量，提高了網(wǎng)絡(luò)效率和網(wǎng)絡(luò)性能。
Control Net是高度確定性、可重復性的網(wǎng)絡(luò)。Control Net能預見數(shù)據(jù)何時能夠可靠傳輸?shù)侥繕说哪芰�，同時數(shù)據(jù)的傳輸時間不受網(wǎng)絡(luò)節(jié)點添加/刪除情況或網(wǎng)絡(luò)繁忙狀況而保持恒定的能力。在實際應(yīng)用中，通過網(wǎng)絡(luò)組態(tài)時選擇性設(shè)定有計劃I/O分組或互鎖時間，這些要求能得到更進一步的保證。
生產(chǎn)者/消費者模式允許網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點同時獲取來自同一數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)。最終，該模式提高了效率，因為數(shù)據(jù)只發(fā)送一次，而與數(shù)據(jù)使用者(Consumer)的數(shù)量無關(guān)，并且具有精確的同步性。因為數(shù)據(jù)將同時到達每一個節(jié)點。生產(chǎn)者－消費者模式的優(yōu)點在于：多個節(jié)點可以同時消費(Consume，即讀取)來自同一個生產(chǎn)省(Producer，即數(shù)據(jù)源)所提供的數(shù)據(jù)。節(jié)點間易于同步，可以獲得更為精確的系統(tǒng)性能，設(shè)備可以實現(xiàn)自主通信，無需系統(tǒng)主站。Control Net提供了簡單、高度確定而且靈活的傳輸數(shù)據(jù)方式。Control Net在執(zhí)行操作、數(shù)據(jù)實時監(jiān)控時不會影響到I／O控制的性能。因此，Control Net非常適用于一些控制關(guān)系有復雜關(guān)聯(lián)、要求控制控制信息同步、協(xié)調(diào)實時控制、數(shù)據(jù)傳輸速度要求較高的應(yīng)用場合。
Control Net的明顯優(yōu)點是：同一鏈路上滿足I/O數(shù)據(jù)、實時互鎖、端到端報文傳輸和編程/組態(tài)等信息應(yīng)用的多樣要求；是確定性、可重復性的控制網(wǎng)絡(luò)，適合離散控制和過程控制；同一鏈路上允許有多個控制器同時共存；輸入數(shù)據(jù)和端到端信息的多路發(fā)送支持；可選的介質(zhì)冗余和本征安全；安裝和維護的簡單性；網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點居于對等地位，可以從任意節(jié)點實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存取；靈活的拓撲結(jié)構(gòu)（總線型、樹型、星型等）和介質(zhì)選擇（同軸電纜、光纖和其它）。
二. Control Net概貌
（1）、 應(yīng)用領(lǐng)域
隨著國際自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進步，Control Net International 到目前為止，成員公司已擴展到50多個，其中不乏世界知名的大公司，如ABB Roboties、Honeywell Inc、Toshiba （未完，下一頁）
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