ControlNet : 아키텍처, 작업, 차이점 및 애플리케이션

ControlNet 기술은 1995년 로크웰 오토메이션에서 최근 기술 동향을 앞서가기 위해 노력했기 때문에 처음 개발되었습니다. 그 후 이 개방형 산업용 네트워크 프로토콜은 ControlNet International에 의해 완전히 처리되었습니다. 그러나 ControlNet의 관리 및 지원은 ODVA(Open DeviceNet Vendors Association)로 이관되어 프로토콜 공통 산업 프로토콜 제품군 내에서. ControlNet은 실시간 연동, I/O 대역폭, P2P 메시징 등과 같은 다양한 기능을 제공합니다. ControlNet 네트워크는 주로 제조 및 프로세스 모두에서 시간이 중요한 애플리케이션 데이터 전송을 통해 생산성을 향상시키도록 설계되었습니다. 오토메이션 . 따라서 이 기사에서는 아키텍처, 작업 및 응용 프로그램과 같은 ControlNet에 대한 간략한 정보에 대해 설명합니다.

컨트롤넷이란?

ControlNet은 7개 이상의 상위 계층에 대해 CIP(Common Industrial Protocol)를 사용하는 개방형 산업용 네트워크 프로토콜입니다. OSI 모델의 계층 . ControlNet 설계자는 ControlNet 네트워크 요구 사항에 맞게 전송 계층, 네트워크 계층, 데이터 링크 및 물리적 계층의 CIP 계층을 채택했습니다.

이 프로토콜은 주로 네트워크 위의 특정 시간에 논리를 설정하는 프로그래밍을 통해 일관된 고속 제어 및 I/O 데이터 전송을 제공하도록 설계되었습니다. 이 네트워크와 통신하는 다양한 장치가 있습니다. PLC(프로그래머블 로직 컨트롤러) , HMI, I/O 섀시, 드라이브, 로봇 및 개인용 컴퓨터. 일반적으로 예약된 통신으로 훌륭하게 작동하는 응용 프로그램에 사용됩니다.

이 네트워크의 데이터 전송 속도는 5Mbps이며 10Mbps – 1Gbps 범위의 EtherNet/IP 및 125 – 500Kbps 범위의 DeviceNet을 통해 세 가지 유명한 네트워크의 중간 범위에 있습니다.

ControlNet 아키텍처

ControlNet 프로토콜은 산업 자동화 애플리케이션에 사용됩니다. ControlNet은 서로 다른 OSI 계층 간의 상호 연결을 용이하게 하기 위해 CIP 또는 Common Industrial Protocol을 사용합니다. 이 프로토콜은 프로그래밍을 통해 일관된 데이터 전송 및 고속 제어를 제공하도록 설계되었습니다. 따라서 네트워크 위의 특정 타이밍에 논리를 설정하고 빠른 데이터 전송에 도움이 됩니다. 이 네트워크에는 PLC, I/O 섀시, 개인용 컴퓨터 및 드라이버와 같은 다양한 장치가 포함됩니다.

ControlNet 커넥터 및 케이블

여기에서 ControlNet이 BNC 커넥터를 통해 RG-6 동축 케이블을 사용한다는 점에 주목하는 것이 중요합니다. ControlNet에 사용되는 커넥터는 BNC 커넥터입니다. BNC 커넥터는 쉽게 연결하거나 분리할 수 있는 소형 RF 커넥터로 동축 케이블에 사용됩니다. 이 커넥터는 주로 제작되고 있는 50옴과 75옴 타입을 포함하여 케이블의 유사한 특성 임피던스를 유지하도록 설계되었습니다. 일반적으로 최대 약 2GHz 및 최대 500V의 RF 및 비디오 연결에 사용됩니다. 이 커넥터는 텔레비전, 라디오 및 기타 RF 전자 장비 내의 소형에서 초소형 동축 케이블과 함께 간단히 사용됩니다. 따라서 그들은 일반적으로 IBM PC 네트워크, ARCnet 및 10BASE2 변형과 같은 초기 컴퓨터 네트워크에 사용되었습니다.

ControlNet을 사용하면 이러한 케이블이 유연하거나 직접 매설되는 케이블 유형을 선택할 수 있습니다. 또한 이러한 케이블은 어떤 환경에서도 사용됩니다. ControlNet의 대안으로 더 긴 거리가 필요하고 케이블 내에서 광섬유(OFC)를 활용하는 다양한 애플리케이션이 있습니다. 여기에서 네트워크를 통해 최대 99개의 노드를 지원한다는 점에 유의해야 합니다.

ControlNet의 노드는 단순히 MAC ID 주소를 통해 할당됩니다. 또한 모든 노드는 후속 및 선행 주소도 식별합니다. ControlNet의 인터페이스 내에서 사용 가능한 모든 노드는 주로 예약된 시간(토큰)을 포함합니다. 따라서 이 네트워크에서는 한 번에 하나의 노드만 전송되어 궁극적으로 데이터 충돌이 안전하지 않은 제안을 취하는 것을 방지할 수 있습니다. ControlNet이 적절하게 배치되면 매우 안정적이고 안정적일 수 있습니다. 또한 다른 산업 자동화 기반 네트워크에 비해 장기간 유지 관리가 덜 필요합니다.

ControlNet 토폴로지

컨트롤넷 토폴로지 네트워크를 설계하는 동안 trunkline-dropline, tree 또는 star입니다.

Trunkline-Dropline 토폴로지

트렁크 라인-드롭 라인 토폴로지는 하나의 케이블 가는 케이블 또는 두꺼운 케이블만 사용합니다. 네트워크 제한 사이의 주요 거리는 케이블 길이와 데이터 속도에 따라 다릅니다. 이 토폴로지에서 노드는 짧은 분기를 통해 메인 라인에 직접 연결될 수 있습니다. 이 토폴로지는 신호 및 전력 분배를 위해 트위스트 페어 버스를 별도로 제공합니다.

트리 토폴로지

트리 토폴로지는 트리처럼 보이는 네트워크 토폴로지의 한 종류입니다. 이 토폴로지는 하나의 중앙 노드를 포함하며 각 노드는 단일 레인을 통해 이 노드에 간단히 연결됩니다. 이 토폴로지의 주요 이점은 다음과 같습니다. 스타 및 버스 토폴로지의 조합, 오류 감지, 내구성, 장치 지원, 네트워크 성장 등. 이 토폴로지는 사무실이나 가정에서 컴퓨터, 프린터 등과 같은 여러 장치를 연결하는 데 자주 사용됩니다. 이 토폴로지는 모든 장치가 단순히 중간 서버에 연결되는 모든 곳에서 버스 네트워크를 만드는 데 도움이 됩니다.

스타 토폴로지

스타 토폴로지는 각 장치가 허브/스위치라고 하는 중앙 노드에 개별적으로 연결되는 네트워크 토폴로지 유형입니다. 이 토폴로지는 별처럼 보입니다. 이 토폴로지는 허브를 향해 모든 호스트를 독립적으로 연결하여 전송선 장애 영향을 줄이는 데 도움이 됩니다. 따라서 모든 호스트는 허브와의 송수신을 통해 다른 모든 호스트와 통신할 수 있습니다. 자세한 내용은 이 링크를 참조하십시오. 스타 토폴로지 .

물리적 매체

ControlNet 프로토콜 물리적 매체에는 주로 아래에서 설명하는 탭, 세그먼트, 종단 저항기, 브리지 및 리피터가 포함됩니다.

탭은 드롭 케이블을 사용하여 트렁크에 노드를 고정할 수 있는 물리적 미디어 유형 중 하나입니다. 이들은 ControlNet 네트워크를 구성하는 동안 유연성을 갖는 T 또는 Y, 직선 및 직각과 같은 다양한 유형으로 사용할 수 있습니다.

각 트렁크 케이블 끝에는 75Ω 종단 저항이 사용됩니다. 세그먼트 및 탭으로 알려진 트렁크 케이블 세트에는 모든 끝에 종단 저항이 있습니다. 각 세그먼트 길이는 주로 트렁크에 연결된 장치에 따라 다릅니다.

리피터는 단순히 세그먼트 사이를 연결하여 ControlNet 네트워크를 확장하는 데 유용합니다.
브리지는 네트워크 간에 통신 연결로 사용되는 장치입니다. 이러한 장치는 네트워크 패킷 정보를 전달합니다.

토큰 링

ControlNet의 노드에는 모든 노드가 후속 및 선행 주소를 인식하는 MAC ID 주소가 할당됩니다. 여기서 모든 노드는 토큰을 통해 결정되는 예정된 시간을 포함합니다. 노드가 토큰을 제어하면 토큰이 시간 제한에 도달할 때까지 데이터 프레임을 보냅니다. 그런 다음 다음 논리적 후속 항목으로 전달되는 새 토큰이 형성될 수 있습니다.

타이밍

ControlNet 타이밍은 영구적이고 반복적인 시간 주기에 의존하는 NUT 또는 네트워크 업데이트 시간으로 수행됩니다. 네트워크 업데이트 시간은 2~100msec 기간으로 설정되며 예약, 예약되지 않음 및 가드밴드의 세 가지 주요 부분을 포함합니다. ControlNet에서 노드는 NUT에 의해 동기화되는 타이머를 포함하며 이는 노드 간에 항목 시간을 일관되게 분리합니다.

메시징

ControlNet 프로토콜은 주로 아래에 설명된 연결 및 연결되지 않은 두 가지 유형의 메시징을 사용합니다.

이 프로토콜의 연결된 메시징은 주로 명시적 메시지의 전송 또는 실시간 I/O 데이터 및 트랜잭션과 같은 특정 목적에 사용되는 모든 노드의 리소스를 사용합니다. 연결 리소스는 연결되지 않은 메시지 관리자를 사용하여 사용 가능한 통신 서비스로 따로 설정되고 정렬됩니다.

연결되지 않은 메시징은 연결 설정 절차에서 사용되며 우선 순위가 낮고 희귀한 메시지에 사용됩니다. 이러한 종류의 메시징은 항상 예약되지 않은 대역폭을 사용하며 장치 내의 연결되지 않은 리소스를 UCMM(연결되지 않은 메시지 관리자)이라고 합니다. 적합성 선언을 받으려면 다른 유형의 장치에서 요청을 수락하기 위해 UCMM을 실행하는 ControlNet 프로토콜 제품이 필요합니다.

ControlNet은 어떻게 작동합니까?

ControlNet에서는 데이터 충돌이 발생하지 않도록 한 번에 하나의 노드만 전송할 수 있습니다. 노드가 전송을 중지하고 토큰보다 앞서 나가지 않으면 ControlNet은 토큰을 다시 생성하고 추가 논리적 후계자에게 전송하는 조건을 노드에 기록합니다. ControlNet은 실시간 및 높은 처리량 애플리케이션 요구를 충족하는 개방형 제어 네트워크입니다. 이 프로토콜은 한 컨트롤러에서 다른 컨트롤러 및 실시간 I/O 제어, 밸브 및 드라이브로의 연동을 지원합니다. 또한 프로세스 및 이산 애플리케이션 내에서 제어 네트워킹을 제공합니다.

마이크로컨트롤러를 ControlNet 노드로 구성/코딩하는 방법은 무엇입니까?

마이크로컨트롤러를 ControlNet 노드로 구성하려면 ControlNet 네트워크를 통해 통신할 수 있도록 필요한 하드웨어 및 소프트웨어 구성 요소를 설정해야 합니다. 다음은 마이크로컨트롤러를 ControlNet 노드로 구성하는 단계의 일반적인 개요입니다.

• 호환되는 마이크로컨트롤러 선택: ControlNet 프로토콜을 지원하거나 CAN(Controller Area Network) 인터페이스 및 호환 가능한 트랜시버와 같은 필수 하드웨어 기능이 있는 마이크로컨트롤러를 선택하십시오.
• ControlNet 통신 스택 확보: 선택한 마이크로컨트롤러에 대한 ControlNet 통신 스택/라이브러리를 확보하십시오. 스택은 ControlNet 네트워크를 통한 통신을 가능하게 하는 데 필요한 기능과 프로토콜을 제공합니다.
• 하드웨어 설정:
  • CAN 인터페이스를 사용하여 마이크로컨트롤러를 ControlNet 네트워크에 연결합니다. 여기에는 일반적으로 마이크로컨트롤러의 CANH 및 CANL 핀을 CAN 트랜시버의 해당 핀에 연결하는 작업이 포함됩니다.
  • 사양에 따라 마이크로컨트롤러에 전원 공급 장치 및 기타 필요한 연결을 제공합니다.
• 펌웨어 개발:
  • 얻은 ControlNet 통신 스택/라이브러리를 사용하여 마이크로컨트롤러용 펌웨어를 작성하십시오. 이 펌웨어는 ControlNet 네트워크와의 통신을 처리합니다.
  • ControlNet 네트워크에서 다른 장치와의 데이터 교환을 처리하는 데 필요한 기능을 구현합니다.
• 장치 구성:
  • ControlNet 네트워크의 각 노드에는 고유한 노드 주소가 할당됩니다. 마이크로컨트롤러의 노드 주소가 올바르게 구성되었는지 확인하십시오. 이 주소는 네트워크에서 노드를 식별하는 데 사용됩니다.
• 네트워크 통합:
  • 마이크로컨트롤러를 제어 시스템의 나머지 부분과 통합하십시오. 여기에는 센서, 액추에이터 또는 기타 장치를 마이크로 컨트롤러에 연결하고 전체 시스템과 상호 작용하는 방법을 정의하는 작업이 포함될 수 있습니다.

사용 가능한 ControlNet 통신 스택/라이브러리는 무엇입니까?

널리 사용되는 일부 ControlNet 통신 스택/라이브러리 :

• 로크웰 오토메이션/Allen-Bradley ControlNet 스택: 로크웰 오토메이션은 산업 자동화 및 제어 솔루션의 저명한 공급업체입니다. 일반적으로 ControlLogix와 함께 사용되는 ControlNet 통신 스택을 제공합니다. 프로그래머블 로직 컨트롤러 (PLC) 및 기타 자동화 장치.
• Anybus ControlNet 스택: HMS Networks의 브랜드인 Anybus는 ControlNet을 포함한 다양한 산업용 프로토콜을 위한 통신 스택을 제공합니다. 이 스택을 사용하면 ControlNet 기능을 산업용 장치에 쉽게 통합할 수 있습니다.
• ControlNet 스택 완화: Softing은 산업용 통신 솔루션을 제공하는 또 다른 회사입니다. 이들은 개발자가 애플리케이션에서 ControlNet 통신을 구현할 수 있도록 하는 ControlNet 스택을 제공합니다.
• CIP(일반 산업 프로토콜) 툴킷: CIP 툴킷은 ControlNet 및 DeviceNet과 같은 CIP 기반 프로토콜을 구현하기 위해 ODVA(Open DeviceNet Vendor Association)에서 제공하는 도구, 샘플 코드 및 문서 모음입니다.
• ProSoft 기술 ControlNet 솔루션: ProSoft Technology는 ControlNet 제품 및 개발 서비스를 포함한 다양한 산업용 통신 솔루션을 제공합니다.

특정 ControlNet 통신 스택/라이브러리를 선택하기 전에 다음 요소를 고려하십시오.

• 호환성: 스택/라이브러리가 마이크로컨트롤러의 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼과 호환되는지 확인하십시오.
• 공급업체 지원: 특정 공급업체에서 사용하는 스택에 사용할 수 있는 지원 수준을 확인하십시오.

ControlNet 대 Profibus

그만큼 ControlNet과 Profibu의 차이점 s는 아래에서 설명합니다.

장점

그만큼 ControlN의 장점 등은 다음을 포함합니다.

• ControlNet은 고속입니다.
• 이 네트워크에는 결정론적 데이터 전송이 있습니다.
• ControlNet이 적절하게 배열되면 매우 안정적이고 안정적입니다.
• 이 프로토콜에는 유연한 토폴로지 선택이 있습니다.
• 프로세스 및 이산 애플리케이션 모두에 대해 결정적이고 반복 가능한 성능을 제공합니다.
• 모든 네트워크 지점에서 전력 노드를 교체하거나 제거할 수 있습니다.
• 유지 보수가 덜 필요합니다.
• 각 노드에 대해 최대 99개의 장치를 허용합니다.
• 매우 유연하고 정교한 데이터를 사용합니다.

그만큼 ControlNet의 단점 다음을 포함하십시오.

• 하드웨어 비용이 높습니다.
• 문제 해결은 다른 프로토콜에 비해 매우 어렵습니다.
• 단일 케이블에서 신호 및 전원을 제공하지 않습니다.

애플리케이션

그만큼 ControlNet의 애플리케이션 다음을 포함하십시오.

• ControlNet은 로직을 네트워크 위의 특정 시간으로 설정하는 프로그래밍을 통해 고속 제어, 안정적인 I/O 데이터 전송을 제공합니다.
• 이 네트워크는 제어 및 I/O 데이터 전송을 방해하지 않고 수행할 타이밍에 의존하지 않는 중요한 메시징을 제공합니다.
• 산업 자동화 애플리케이션에 사용되는 개방형 산업용 네트워크 프로토콜이며,
• 이는 실시간 및 높은 처리량 수요 애플리케이션을 충족하는 개방형 제어 네트워크입니다.
• 이는 또한 이산 및 프로세스 애플리케이션 내에서 제어 네트워킹을 제공합니다.
• 주로 주기적 데이터를 교환하도록 설계된 스케줄 통신 네트워크입니다.
• 이 네트워크를 사용하면 추가 입력 조건을 지원하기 위해 대규모 확산 모델을 제어할 수도 있습니다.

따라서 이것은 ControlNet 개요 . 산업 분야에서 사용되는 네트워크 프로토콜입니다. IoT 및 자동화 솔루션에는 더 빠른 속도, 더 많은 데이터 및 일관된 데이터 처리가 필요합니다. 따라서 ControlNet의 빠른 속도는 용접 제어, 비전 시스템, 로보틱스, 모션 제어 등과 같은 다양한 응용 프로그램에 도움이 될 것입니다. 이 프로토콜은 Ethernet/DeviceNet에 비해 시간에 민감한 중복 및 결정론적 애플리케이션에 사용됩니다. 목 is 프로토콜은 최대 1000미터까지 리피터 없이 작동하고 최대 99개의 장치를 연결하며 5Mbps의 데이터 전송 속도를 가지며 여러 토폴로지를 제공합니다. . 여기 당신을 위한 질문이 있습니다. 디바이스넷 ?