NET WORK---6000系统的网络结构
NET WORK---6000系统控制网络由LIN网、ALIN网和以太网组成,在介绍网络的结构之前,首先介绍一下令牌总线型网络的通讯原理及有关术语。
令牌总线型网络:为了从根本上消除网络上的冲突,预期在重负载下提高系统效率,将令牌方案应用于总线型网络上,称为令牌总线型网络。在采用总线型网络拓扑结构的网络中,采用令牌环的管理方式,将所有节点构成一个逻辑环,使令牌沿着逻辑环逐个节点传递。从物理上看,令牌帧是以广播的方式发送到网上的。但由于令牌帧是按地址的递减顺序传送到下一个节点的,只有获得令牌的节点才可以发送数据。数据发送完毕(或达到最大令牌持有时间)后,将令牌传递到环中的下一个节点,这样便可完全消除总线型网络中的存取冲突问题。
令牌持有时间:是指一个节点持有令牌并发送帧的时间。网络分配的令牌持有时间(THT)片用完后,即使节点还没有发送完数据,也应该生成新的令牌发送到环上,供下一个节点使用。剩余的数据只能等到下一次令牌经过,并获得此令牌后才能继续发送。
令牌帧:在令牌环路中流动传送的一个特殊信息帧,根据当时环中是否有信息传送,可分为自由令牌帧和忙令牌帧。
令牌总线访问控制的特点:在令牌总线网络中,存取控制主要从以下几个方面考虑:
在了解了有关令牌总线型网络的基本概念之后,就可以对NET WORK---6000系统的网络做进一步的分析。NET WORK---6000系统控制网分为三级:一、以75欧姆同轴电缆为媒体的无主令牌总线型网LIN(就地仪表网)是控制单元和监控站单元之间进行高速对等通讯的主干网,通讯速率为1Mbps,其通讯距离可达1000米,可下挂32个节点;二、作为T103之间的内部通讯网络,采用了低成本的双绞线实现ALIN的对等通讯,其通讯速率有了进一步提高,达到2.5Mbps;三、上位机操作站则采用符合IEEE802.3标准的Ethernet(以太网),支持NETBEUI和TCP/IP协议,通讯介质采用了双绞线,通讯速率高达100Mbps。
2.故障原因分析及解决方案
根据这三级网络在NET WORK---6000系统中的位置,造成通讯堵塞的原因可能就出在LIN网,因为它是整个网络系统通讯的核心,是基层控制器同向上位机进行通讯的必经通道。但是,由于它的通讯速率最低,所以它又是整个网络通讯系统的瓶颈。因此,解决了LIN网的通讯问题,也就解决了整个网络的通讯问题,所以本文的重点在于论述如何解决LIN网通讯故障方面的问题。
通俗的说网络通讯就好象是汽车和高速公路,假如汽车要通过高速公路,那么影响汽车通过高速公路的主要原因不外呼两大因素:其一,高速公路本身的状况(诸如宽度,路况等),其二,通过高速公路中的汽车数量。如果说路好车少,那么,就根本不可能出现交通阻塞。所以,解决网络通讯问题,也要从两个方面着手,其一,组成网络通讯介质的性能,其二,网络上通讯数据量的大小。
LIN网是一种无主广播令牌总线型网络,其特点在前文已经作了简要介绍,要想提高网络的响应速度,从软件方面,主要从以下方面考虑:
首先,要减少令牌循环的时间,因为每个节点所持有令牌的时间是一定的,节点越多,每个节点控制介质的周期就越长(即节点的等待时间)。因此,在满足节点处理相关任务的同时,应尽量减少节点。所以,我们把#18控制器的有关内容移至#16控制器中,从而减少了一个节点,缩短了令牌的循环周期。另外,在运行方式上,我们采用了一般情况关闭工程师站的方法,以减少网络在初始化的同时,减少节点的数量,从而缩短令牌的循环周期。
其次,应减少网上数据的数量,这主要可从以下几个方面着手。
在硬件方面,LIN网对传输介质的要求更高。为了使数据公路畅通无阻,我们主要采取了如下措施:
更换了LIN网电缆,采用LIN网专用电缆,在传输介质方面给予了保证。
将T型头更换为更适合数据传输的F型接头。
加装了网络接地。
将LIN网电缆放入专用屏蔽接地电缆槽内,减少电磁场对网络的干扰。
对网络电缆的弯曲半径进行了调整(最小半径大于8cm),以减少容抗对数据传输的影响。
通过改造,#3机组NET WORK---6000分散控制系统的网络通讯性能大大提高。改造前操作站经常由于网络通讯故障出现“?”的现象不再发生;数据采集基本不再出现数据突变,没有再发生因数据突变而辅机顺控不能正确控制的现象;同时,原来由于通讯原因而备用服务器不能很好运行和个别控制器不能在线调试的故障也得到了彻底根治。