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    德國赫優(yōu)訊最新的網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品netHOST，相比傳統(tǒng)的方案提供了一個(gè)完全不同的方案。作為DIN導(dǎo)軌安裝的設(shè)備，通過原生TCP/IP控制，可以支持赫優(yōu)訊標(biāo)準(zhǔn)CANopen計(jì)算機(jī)板卡的所有功能，并遵循CiA 301規(guī)約。

圖：netHOST能夠使無PC板卡插槽型緊湊工業(yè)PC或其他嵌入式系統(tǒng)通過以太網(wǎng)連接并控制串行總線系統(tǒng)。

    “不需要本身集成CANopen連接，卻能夠在一毫秒內(nèi)控制1000個(gè)CANopen IO。”——如果一個(gè)PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)只提供了一個(gè)以太網(wǎng)接口，但是卻需要對CANopen設(shè)備進(jìn)行完全地訪問，這或者是一條非常具有說服力的廣告詞。netHOST產(chǎn)品可以作為一個(gè)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)來充當(dāng)這個(gè)缺失的CANopen接口。因?yàn)門CP/IP協(xié)議的簡單性以及100Mbit以太網(wǎng)帶寬的高速度，因此非常適合替代傳統(tǒng)集成串行總線系統(tǒng)的方案。

    以太網(wǎng)與所謂的現(xiàn)場總線間的攜手

    為了建立現(xiàn)代化的通訊基礎(chǔ)設(shè)施而使用以太網(wǎng)，能夠潛在地節(jié)約大量成本。系統(tǒng)的透明性、統(tǒng)一的布線標(biāo)準(zhǔn)、簡單的冗余概念以避免停機(jī)、快速的處理周期并且具有高度的精準(zhǔn)性，這些只是工業(yè)以太網(wǎng)其中的一些優(yōu)勢所在。然而不幸的是，機(jī)器設(shè)計(jì)人員不得不在目前市場上同時(shí)競爭的6種不同的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議間進(jìn)行選擇。有時(shí)并不需要僅僅為了得到高一點(diǎn)的性能而實(shí)現(xiàn)并支持其中一種從而付出高昂的前期投資。

    “工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)是否是必須的？大多數(shù)情況下，保持串行總線系統(tǒng)并且結(jié)合簡單的辦公室標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)也足夠了。”德國赫優(yōu)訊網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品經(jīng)理Armin Beck先生評價(jià)工業(yè)以太網(wǎng)這一似乎必然發(fā)生的轉(zhuǎn)變。事實(shí)上，繼續(xù)使用已有的串行總線系統(tǒng)的潛力也是有道理的。例如，嚴(yán)苛的實(shí)時(shí)響應(yīng)通常只在運(yùn)動控制的應(yīng)用中有所要求。對于95%以上的其他應(yīng)用來說，則是完全無關(guān)的。低于1毫秒的處理周期僅僅在少數(shù)情況下才需要。如果通過串行總線系統(tǒng)進(jìn)行的機(jī)器控制證明是可靠的做法，而現(xiàn)在想要遠(yuǎn)程通過以太網(wǎng)運(yùn)行，那netHOST對于這些應(yīng)用都是可行的方案，提供低至1毫秒的延時(shí)并且支持簡單的TCP/IP。經(jīng)測試證明，100Mbit以太網(wǎng)帶寬足夠通過一條以太網(wǎng)網(wǎng)線安全地同時(shí)處理多達(dá)五臺這樣的設(shè)備。

    保護(hù)串行總線系統(tǒng)設(shè)備的投資

    赫優(yōu)訊在回顧銷售歷史時(shí)，觀察到一條對于以太網(wǎng)的明顯的趨勢：特別是在過去兩年中，需求已經(jīng)大幅上升，然而串行總線系統(tǒng)技術(shù)仍牢牢占據(jù)超過70%的市場份額，并且這一現(xiàn)象將在今后若干年中繼續(xù)下去。這也意味著機(jī)器生產(chǎn)商在很長一段時(shí)間內(nèi)仍需支持這兩種系統(tǒng)，這些公司面臨著特殊的挑戰(zhàn)。“當(dāng)討論到新產(chǎn)品的概念時(shí)，保護(hù)投資對于我們有重要意義。”Beck先生補(bǔ)充道，“因此我們的目的不是簡單的用工業(yè)以太網(wǎng)代替串行總線系統(tǒng)，而是用一種簡單的方法將兩種技術(shù)結(jié)合，從而致力于更大的市場，讓用戶能夠繼續(xù)使用已經(jīng)經(jīng)過驗(yàn)證的現(xiàn)場設(shè)備。”由此，就產(chǎn)生了基于TCP/IP的網(wǎng)關(guān)的想法。

    CiA組織也考慮到了以太網(wǎng)的潮流，開發(fā)了CiA 309標(biāo)準(zhǔn)，處理“Interfacing CANopen with TCP/IP”這一主題。作為直接的結(jié)果，一些以太網(wǎng)轉(zhuǎn)CANopen網(wǎng)關(guān)服務(wù)器在市場上推出了，這些產(chǎn)品將TCP/IP編碼的CANopen命令一一轉(zhuǎn)發(fā)給下層的CANopen系統(tǒng)，從而使得通過以太網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。但是，netHOST的原理是不同的，不僅僅是一個(gè)簡單的服務(wù)器。其包含了獨(dú)立運(yùn)行的全功能CANopen主站，可以處理組態(tài)好的所有節(jié)點(diǎn)的發(fā)送與接收PDO。所有這些PDO保存在壓縮的輸入輸出過程數(shù)據(jù)鏡像區(qū)，一個(gè)獨(dú)立的以太網(wǎng)服務(wù)被授權(quán)可以訪問這個(gè)區(qū)域。由于這個(gè)接口的簡單性，netHOST用戶不需要關(guān)心任何CANopen服務(wù)、協(xié)議處理以及組態(tài)，因此非常易于集成入傳統(tǒng)的用來操作循環(huán)IO鏡像區(qū)的PLC系統(tǒng)。并且，netHOST不需要通過CiA 309的服務(wù)來對CANopen對象字典進(jìn)行配置。更簡單的是，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)可以通過圖形化的組態(tài)工具快速完成。

    除了CANopen的PDO傳輸，netHOST還支持各種特定服務(wù)，例如SDO通訊以及NMT主站操作。節(jié)點(diǎn)保護(hù)消息同樣可以通過以太網(wǎng)應(yīng)用在診斷緩存中按照節(jié)點(diǎn)的順序進(jìn)行請求。如果需要的話，還能使用COB-ID過濾功能在任何時(shí)候發(fā)送并接收底層CAN報(bào)文。

    快速響應(yīng)市場

    因此，TCP/IP處理與netHOST間的安全傳輸。透明傳輸?shù)膱?bào)文根據(jù)其作用進(jìn)行編碼與分類，僅在報(bào)文頭中加入若干字節(jié)。該編碼是赫優(yōu)訊定義的。使用CiA 309-2或CiA 309-3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約通過Modbus/TCP或者ASCII對服務(wù)進(jìn)行編碼是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。netHOST希望實(shí)現(xiàn)的是一種全局的，和其支持的所有串行總線系統(tǒng)，比如PROFIBUS、DeviceNet及CANopen都獨(dú)立的方法。netHOST還支持CiA 309規(guī)約沒有涵蓋的看門狗功能，能夠在以太網(wǎng)應(yīng)用死機(jī)的情況下將下層的CANopen系統(tǒng)轉(zhuǎn)入安全狀態(tài)。

    編碼邏輯作為C源代碼的一部分由赫優(yōu)訊提供，并關(guān)聯(lián)到一個(gè)socket接口，因此兼容任何TCP/IP棧。對于應(yīng)用程序，其被概括成一個(gè)簡單的、程序上的與串行總線系統(tǒng)無關(guān)的API接口。一些簡單的功能，比如打開、關(guān)閉、重啟、發(fā)送、接收或IO交換，保證了最短集成時(shí)間下的快速學(xué)習(xí)曲線。基于RPC原理，這些功能在設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行解碼并遠(yuǎn)程處理。同時(shí)為了方便嵌入式編程人員，提供的DLL文件能夠使netHOST在Windows系統(tǒng)下直接使用，在Linux系統(tǒng)下則提供了C工具包展示了一個(gè)例子實(shí)現(xiàn)。

    netHOST的API訪問函數(shù)與赫優(yōu)訊的平臺策略一致，和赫優(yōu)訊的PC板卡一樣，遵循“once installed – everything works（即插即用）”的基本原理。例如，如果用Windows PC板卡的DLL替換netHOST的DLL，那兩種產(chǎn)品可以相互替換，不需要修改應(yīng)用程序。兩種DLL具有相同的API。如果之前是通過PC進(jìn)行的本地控制，現(xiàn)在可以在過程控制層直接通過以太網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。“使用相同的API，使netHOST成為了應(yīng)用于控制柜的專用PC板卡。對于沒有PC卡槽的系統(tǒng)，它甚至能直接替換掉諸如PCMCIA接口的PC卡。”Beck先生評論這一通過以太網(wǎng)的訪問，“如果系統(tǒng)已經(jīng)支持赫優(yōu)訊的PC板卡，也就自動能夠支持netHOST的運(yùn)行了。”

    赫優(yōu)訊能夠贏得兩類長期客戶來把netHOST產(chǎn)品集成入他們的方案中。多年來，這些公司已經(jīng)訂購了相當(dāng)數(shù)量的PC串行總線系統(tǒng)板卡來控制他們的外圍部件。然而15年后，這些公司宣布正在開發(fā)新一代的控制方案，這些方案能夠提供更緊湊的尺寸，同時(shí)具有更高的靈活性，但是只能標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口通訊。不過，他們同樣不希望放棄支持已經(jīng)建立的串行總線系統(tǒng)技術(shù)，因此尋求一種移植到新一代產(chǎn)品的方法。使用傳統(tǒng)的TCP/IP棧以及標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)控制器，同時(shí)利用現(xiàn)有的編程經(jīng)驗(yàn)，這些公司能夠在最短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。如今，他們已經(jīng)有能力服務(wù)于現(xiàn)有的串行總線系統(tǒng)客戶以及新的以太網(wǎng)客戶。

    未來規(guī)劃

    netHOST產(chǎn)品下一步的開發(fā)已經(jīng)在進(jìn)行中。今年赫優(yōu)訊將正式發(fā)布這些全新的netHOST產(chǎn)品系列。現(xiàn)在支持的CANopen、PROFIBUS以及DeviceNet產(chǎn)品系列，將會補(bǔ)充支持PROFINET、EtherCAT以及Etherent/IP的型號。通過這種方式，赫優(yōu)訊將能夠響應(yīng)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)領(lǐng)域?qū)τ赥CP/IP應(yīng)用與日俱增的需求。所有型號都將通過基于FDT/DTM技術(shù)、獨(dú)立于總線系統(tǒng)的組態(tài)工具進(jìn)行組態(tài)。在某些情況下，目標(biāo)系統(tǒng)的工程工具已經(jīng)存在，那通過標(biāo)準(zhǔn)化的XML文件的開放式組態(tài)可以作為一個(gè)備選方案，大大增加透明性。XML機(jī)制將組態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成正確的格式，再轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制文件裝載入netHOST中。通過這種方式，設(shè)備就能完全集成入任何目標(biāo)系統(tǒng)中。