前言
NS21產(chǎn)品可以完全代替SIMENS有OLM實現(xiàn)Profibus光纖現(xiàn)場總線,可以組成星形、鏈形、雙環(huán)自愈形等多種網(wǎng)絡。兩種產(chǎn)品都可以達到最高12M的數(shù)據(jù)傳輸速率。采用這兩種設備組成系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡時,其目的之一都是為了提高系統(tǒng)的實時性。用這兩種產(chǎn)品組成的通信網(wǎng)絡在實時性上有何差別?這對我們的系統(tǒng)設計將產(chǎn)生何種影響?這是本文所要解決的問題。
有關時間的性能參數(shù)
OLM產(chǎn)品手冊中沒有關于時間參數(shù)的直接描述,有關定的部分信息摘錄如下:
1.有關組成環(huán)網(wǎng)時的定時參數(shù)計算(摘自SIMENS的產(chǎn)品手冊)
2.OLM的定時參數(shù)的最小值
NS21的定時參數(shù):點對點僅有兩臺設備時,傳輸信號的延時為2.8-3.0us,每增加一臺設備時,增加1.6-1.7us,在組成,測試時分別測試了的網(wǎng)絡結構為環(huán)網(wǎng)和鏈網(wǎng)。(測試時的試驗環(huán)境采用的單模1米的光跳線,因光跳線引起的傳輸延時忽略不計。上述數(shù)據(jù)摘自NS21產(chǎn)品研發(fā)中試記錄單)
分析
由上面的OLM數(shù)據(jù)可以分析,用于計算時間的參數(shù)b約是光路(1KM)傳輸電信號的時間3倍,這與上面端口重傳三次的說明相符合。
由上面的OLM數(shù)據(jù)可以分析,用于計算時間的參數(shù)c約是單端設備的延時,如果結合參數(shù)b的三次重傳原理,所以一次重傳的延是為8bit(單字節(jié))。
同時可以認為OLM是解析串行異步收發(fā)數(shù)據(jù)的傳輸模式,是采用的完全異步光纖接口,工作于光纖的低速信號開關模式。因傳輸延時是單字節(jié)的,所以OLM沒有解析Profibus的總線的鏈路層協(xié)議,僅是解析物理層的串行數(shù)據(jù)比特流格式,沒有做傳輸線路上的數(shù)據(jù)包的完整性分析。
由上述可以認為,在正常通信時,OLM的單端延時為速率的8bit時間(12M時可能另加了4bit)。且其延時與通信速率有關系。工作在1.5M時,單端設備引起的延時4.8us,工作于3M時單端延時2.4us,工作于6M時,單端延時1.2us,工作于12M時,延時1us。
存在上面的定時上的差別對于實際工程應用有何影響呢,我們來分析一個中等規(guī)模的工業(yè)通信系統(tǒng),采用1.5M的通信速率(若采用更高的速率,因總線速率更快,總線的定時差異性對系統(tǒng)的影響會更小,所以這里不再分析這些更高速度通信網(wǎng)絡影響),整個系統(tǒng)共使用20臺NS21(或是OLM)組能的光纖通信網(wǎng),通信距離按總長30KM計算(已經(jīng)足夠大),組成的網(wǎng)絡結構按環(huán)網(wǎng)計算,一個主站數(shù)據(jù)發(fā)送查詢數(shù)據(jù)并收到從站回復的數(shù)據(jù)時間,(這里認定主站與從站都為0響應時間,只計算因傳輸引起的單周期時間),
最長時間結果如下:
NS21:(1.7us/臺 * 20臺 + 100/30us/KM * 30KM) * 2 (來回兩次)= 268us
OLM:(15.2us/臺 * 20臺 + 100/30us/KM * 30KM) * 2 (來回兩次)= 808us
最短時間結果如下:
NS21:(1.6us/臺 * 20臺 + 100/30us/KM * 30KM) * 2 (來回兩次)= 264us
OLM:(4.8us/臺 * 20臺 + 100/30us/KM * 30KM) * 2 (來回兩次)= 392us
如果在狀態(tài)更新時間為100ms(應能滿足當前現(xiàn)場級的實時性要求),在一個更新周期內(nèi)每個站使用了一條查詢命令與一條執(zhí)行命令,則共用40條命令,所以用于傳輸?shù)臅r間為:
最長時間結果如下:
NS21:268us * 40 =10.720ms OLM:808us * 40 = 32.32ms
最短時間結果如下:
NS21:264us * 40 = 10.56ms OLM:392us * 40 = 15.68ms
在正常運行時,都站總時間的10-20%。都能滿足用戶的實時性要求。
結論
使用NS21產(chǎn)品與使用OLM產(chǎn)品組成工業(yè)通信系統(tǒng)時,可以得到幾乎一樣的實時性。
其他資料
參考SIMENS OLM產(chǎn)品手冊
參考NS21產(chǎn)品手冊(www.gougunsk.com)。