Combining the control communication and the communication of the PC commissioning tools

Abstract

Tässä työssä tarkastellaan mahdollisuuksia yhdistää Ethernet- ja TCP/IP-tekniikoilla sähkökäyttöjen ohjausliikenne ja käyttöönoton PC-työkalujen liikenne samaan liityntään. Kaksi tärkeintä huomioonotettavaa seikkaa on, että viive sanoman lähetyksestä sen perille menoon on määritettävissä ja riittävän lyhyt, eikä muu liikenne aiheuta ylimääräisiä viiveitä tai muita häiriöitä ohjausliikenteeseen.

Ethernetissä sanomien viive on satunnainen sen kilpavarausmenettelyn ja siitä aiheutuvien viestien törmäysten vuoksi. Teolliset sovellukset vaativat determinististä viivettä, joten Ethernet ei ole soveltunut niihin. Käyttämällä Ethernetissä verkkolaitteina kytkimiä, on kuitenkin mahdollista sijoittaa jokainen verkon asema omalle törmäysalueelleen, jolloin törmäykset eliminoituvat ja viiveelle voidaan määrittää maksimi. Älykkäiden verkkolaitteiden eli kytkimien käyttö mahdollistaa myös sanomien priorisoinnin eri protokollatasoilla, jolloin kiireellisemmät sanomat saadaan nopeammin perille.

Vaikka TCP/IP-protokolla on suunniteltu yleiskäyttöiseksi ja sen otsikkokentistä aiheutuu runsaasti ylimääräistä liikennettä väylälle, ei tästä aiheudu ongelmaa. Tyypillisillä sähkökäyttösovelluksen liikennöimistiheyksillä väylän siirtokapasiteetti riittää selkeästi. Ongelmana on raskaan protokollan prosessoinnin viive. TCP/IP-sanomien lähetyksen viivettä Ethernet-verkossa tutkittiin sekä kirjallisuudesta löytyvien että omien mittausten avulla. Havaittiin, että mikrotietokoneympäristössä viiveeseen vaikuttaa merkitsevästi ainoastaan tietokoneen keskusyksikön nopeus sekä käytetyn väylän nopeus, joiden avulla voidaan laskea varsin tarkkoja arvioita viiveelle. Tehtyjen mittausten perusteella sulautetuissa järjestelmissä viiveeseen vaikuttavat myös muut tekijät, jolloin viiveestä tulee huomattavasti suurempi kuin vastaavan prosessoritehon mikrotietokoneella. Prosessoinnin viivettä voidaan lyhentää mm. optimoimalla protokollan toteuttavaa koodia ja vähentämällä lähetettävän datan kopiointeja järjestelmän sisällä.