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EMBEDDED
MAGGIO
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HARDWARE
|
NETWORKING STANDARD
Per un dispositivo di campo che possiede una sola
porta Ethernet e per i dispositivi di campo colle-
gati con linea semplice o ad anello le limitazioni
precedenti sono spesso accettabili. Questo perché
vengono utilizzati solamente poche tipologie di
messaggi in tempo reale e la schedulazione delle
trasmissioni di tutte le porte è identico in modo
Á
Ethernet attraverso i vari componenti e quindi
attraverso la connessione ad anello. Il seguente
esempio di applicazione TSN descrive le afferma-
zioni precedenti.
Esempio applicativo TSN
L
À
À
2 mostra come può essere sviluppata una soluzio-
ne di automazione, basata su TSN, utilizzando
# #6M %
Un PLC compatibile con lo standard TSN, sia
À
-
mente presente su un computer di rete, controlla
6
-
ta che sono organizzati in due linee. In alterna-
tiva, in questo caso, è anche possibile utilizzare
% )
À
@
-
porizzato e sincronizzato con i cicli funzionali del
PLC. I cicli funzionali del PLC si suddividono in
tre fasi: Lettura del valore reale dai dispositivi di
6
attraverso l’algoritmo di gestione del PLC e invio
dei nuovi valori di uscita verso i dispositivi remo-
ti. Durante il ciclo di esecuzione la prima e la ter-
za fase si sovrappongono dal punto di vista tem-
porale. La dorsale TSN che consiste negli switch,
di tipo TSN, TSW 1 e TSW 2 deve gestire tutto il
À
*53
-
ti e, ove necessario, come indicato dagli switch
?HK J ?HK J
À
tra i componenti di rete connessi al segmento in
questione. Questo richiede il supporto completo
dello standard Qbv di TSN e, quando richiesto,
il supporto Qbu per gli switch di dorsale TSW 1
e TSW
2.Lerichieste per le sotto linee sono molto
più rilassate. I componenti TEP n.m devono so-
À
À% )
ruolo come endpoint TSN è limitato alla ricezione
e alla trasmissione di singoli messaggi in tempo
reale da e verso il PLC e alla gestione di altre co-
municazioni non critiche dal punto di vista delle
tempistiche come ad esempio la sincronizzazione
del tempo oppure un server OPC-UA. La tabella 2
mostra come, in questo esempio, le differenti clas-
si e la loro mappatura sull’hardware disponibile a
#6M
di rispondere a tutte le richieste di funzioni TSN.
In questo esempio tutti i componenti di rete, gli
switch e i nodi sono sincronizzati tra di loro per
mezzo del sistema di sincronizzazione del protocol-
lo IEEE 802.1AS e utilizza trasmissioni controllate
a livello di temporizzazione per evitare collisioni.
Le comunicazioni ven-
gono effettuate all’inter-
no di uno slot di tempo
À
ciclicamente. Per questo
tipo di dispositivi, posi-
zionati nelle sotto linee,
l’assegnamento
delle
classi agli slot di tempo
è mostrato in Tabella 2.
Il ciclo di tempo e la lun-
ghezza di ogni singolo
slot dipende dall’appli-
cazione. Lo slot di tem-
?I @
À
coda dovrebbe essere inviata durante questo perio-
do di tempo e dovrebbe possedere la lunghezza del
più lungo messaggio che viene trasferito su Ether-
net. Questo garantisce che le porte di uscita all’i-
À
?/
libere e non occupate da messaggi precedenti per
evitare di generare ritardi indesiderati durante la
trasmissione di messaggi in tempo reale.
Tabella 2 – Classi di comunicazione della rete di esempio
Priority
Class
Example
Queue T
0
T
1
T
2
T
3
7
Real-time data
I/O
data
4
1
0
0
0
5
Network control
Time synchronisation
3
0
1
0
0
3
Prioritised
OPC-UA
2
0
1
1
0
1
Others
http, Status, Diagnosis
1
0
1
1
0
T
0
: Time slot for real-time data only. Avoidance of collision with other classes.
T
1:
Time slot for all remaining classes
T
2
: Time slot for low-priority data only, to ensure minimum throughput.
T
3
: Guard band, guarantees a free output port immediately at the beginning of T0 of the next cycle