德國赫優(yōu)訊最新的網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品netHOST，相比傳統的方案提供了一個(gè)完全不同的方案。作為DIN導軌安裝的設備，通過(guò)原生TCP/IP控制，可以支持赫優(yōu)訊標準CANopen計算機板卡的所有功能，并遵循CiA 301規約。

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

    “不需要本身集成CANopen連接，卻能夠在一毫秒內控制1000個(gè)CANopen IO。”——如果一個(gè)PLC系統設計時(shí)只提供了一個(gè)以太網(wǎng)接口，但是卻需要對CANopen設備進(jìn)行完全地訪(fǎng)問(wèn)，這或者是一條非常具有說(shuō)服力的廣告詞。netHOST產(chǎn)品可以作為一個(gè)以太網(wǎng)節點(diǎn)來(lái)充當這個(gè)缺失的CANopen接口。因為T(mén)CP/IP協(xié)議的簡(jiǎn)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集成串行總線(xiàn)系統的方案。

    以太網(wǎng)與所謂的現場(chǎng)總線(xiàn)間的攜手

    為了建立現代化的通訊基礎設施而使用以太網(wǎng)，能夠潛在地節約大量成本。系統的透明性、統一的布線(xiàn)標準、簡(jiǎn)單的冗余概念以避免停機、快速的處理周期并且具有高度的精準性，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，機器設計人員不得不在目前市場(chǎng)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)現并支持其中一種從而付出高昂的前期投資。

    “工業(yè)標準的以太網(wǎng)是否是必須的？大多數情況下，保持串行總線(xiàn)系統并且結合簡(jiǎn)單的辦公室標準的以太網(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)生的轉變。事實(shí)上，繼續使用已有的串行總線(xiàn)系統的潛力也是有道理的。例如，嚴苛的實(shí)時(shí)響應通常只在運動(dòng)控制的應用中有所要求。對于95%以上的其他應用來(lái)說(shuō)，則是完全無(wú)關(guān)的。低于1毫秒的處理周期僅僅在少數情況下才需要。如果通過(guò)串行總線(xiàn)系統進(jìn)行的機器控制證明是可靠的做法，而現在想要遠程通過(guò)以太網(wǎng)運行，那netHOST對于這些應用都是可行的方案，提供低至1毫秒的延時(shí)并且支持簡(jiǎn)單的TCP/IP。經(jīng)測試證明，100Mbit以太網(wǎng)帶寬足夠通過(guò)一條以太網(wǎng)網(wǎng)線(xiàn)安全地同時(shí)處理多達五臺這樣的設備。

    保護串行總線(xiàn)系統設備的投資

    赫優(yōu)訊在回顧銷(xiāo)售歷史時(shí)，觀(guān)察到一條對于以太網(wǎng)的明顯的趨勢：特別是在過(guò)去兩年中，需求已經(jīng)大幅上升，然而串行總線(xiàn)系統技術(shù)仍牢牢占據超過(guò)70%的市場(chǎng)份額，并且這一現象將在今后若干年中繼續下去。這也意味著(zhù)機器生產(chǎn)商在很長(cháng)一段時(shí)間內仍需支持這兩種系統，這些公司面臨著(zhù)特殊的挑戰。“當討論到新產(chǎn)品的概念時(shí)，保護投資對于我們有重要意義。”Beck先生補充道，“因此我們的目的不是簡(jiǎn)單的用工業(yè)以太網(wǎng)代替串行總線(xiàn)系統，而是用一種簡(jiǎn)單的方法將兩種技術(shù)結合，從而致力于更大的市場(chǎng)，讓用戶(hù)能夠繼續使用已經(jīng)經(jīng)過(guò)驗證的現場(chǎng)設備。”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(kāi)發(fā)了CiA 309標準，處理“Interfacing CANopen with TCP/IP”這一主題。作為直接的結果，一些以太網(wǎng)轉CANopen網(wǎng)關(guān)服務(wù)器在市場(chǎng)上推出了，這些產(chǎn)品將TCP/IP編碼的CANopen命令一一轉發(fā)給下層的CANopen系統，從而使得通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行遠程控制。但是，netHOST的原理是不同的，不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的服務(wù)器。其包含了獨立運行的全功能CANopen主站，可以處理組態(tài)好的所有節點(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(guò)程數據鏡像區，一個(gè)獨立的以太網(wǎng)服務(wù)被授權可以訪(fǎng)問(wèn)這個(gè)區域。由于這個(gè)接口的簡(jiǎn)單性，netHOST用戶(hù)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的用來(lái)操作循環(huán)IO鏡像區的PLC系統。并且，netHOST不需要通過(guò)CiA 309的服務(wù)來(lái)對CANopen對象字典進(jìn)行配置。更簡(jiǎn)單的是，網(wǎng)絡(luò )組態(tài)可以通過(guò)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。節點(diǎn)保護消息同樣可以通過(guò)以太網(wǎng)應用在診斷緩存中按照節點(diǎn)的順序進(jìn)行請求。如果需要的話(huà)，還能使用COB-ID過(guò)濾功能在任何時(shí)候發(fā)送并接收底層CAN報文。

    快速響應市場(chǎng)

    因此，TCP/IP處理與netHOST間的安全傳輸。透明傳輸的報文根據其作用進(jìn)行編碼與分類(lèi)，僅在報文頭中加入若干字節。該編碼是赫優(yōu)訊定義的。使用CiA 309-2或CiA 309-3標準規約通過(guò)Modbus/TCP或者ASCII對服務(wù)進(jìn)行編碼是遠遠不夠的。netHOST希望實(shí)現的是一種全局的，和其支持的所有串行總線(xiàn)系統，比如PROFIBUS、DeviceNet及CANopen都獨立的方法。netHOST還支持CiA 309規約沒(méi)有涵蓋的看門(mén)狗功能，能夠在以太網(wǎng)應用死機的情況下將下層的CANopen系統轉入安全狀態(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。對于應用程序，其被概括成一個(gè)簡(jiǎn)單的、程序上的與串行總線(xiàn)系統無(wú)關(guān)的API接口。一些簡(jiǎn)單的功能，比如打開(kāi)、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)習曲線(xiàn)?；赗PC原理，這些功能在設備內部進(jìn)行解碼并遠程處理。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系統下直接使用，在Linux系統下則提供了C工具包展示了一個(gè)例子實(shí)現。

    netHOST的API訪(fǎng)問(wèn)函數與赫優(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，不需要修改應用程序。兩種DLL具有相同的API。如果之前是通過(guò)PC進(jìn)行的本地控制，現在可以在過(guò)程控制層直接通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行遠程控制。“使用相同的API，使netHOST成為了應用于控制柜的專(zhuān)用PC板卡。對于沒(méi)有PC卡槽的系統，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(guò)以太網(wǎng)的訪(fǎng)問(wèn)，“如果系統已經(jīng)支持赫優(yōu)訊的PC板卡，也就自動(dòng)能夠支持netHOST的運行了。”

    赫優(yōu)訊能夠贏(yíng)得兩類(lèi)長(cháng)期客戶(hù)來(lái)把netHOST產(chǎn)品集成入他們的方案中。多年來(lái)，這些公司已經(jīng)訂購了相當數量的PC串行總線(xiàn)系統板卡來(lái)控制他們的外圍部件。然而15年后，這些公司宣布正在開(kāi)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，但是只能標準的以太網(wǎng)接口通訊。不過(guò)，他們同樣不希望放棄支持已經(jīng)建立的串行總線(xiàn)系統技術(shù)，因此尋求一種移植到新一代產(chǎn)品的方法。使用傳統的TCP/IP棧以及標準的以太網(wǎng)控制器，同時(shí)利用現有的編程經(jīng)驗，這些公司能夠在最短時(shí)間內實(shí)現系統集成。如今，他們已經(jīng)有能力服務(wù)于現有的串行總線(xiàn)系統客戶(hù)以及新的以太網(wǎng)客戶(hù)。

    未來(lái)規劃

    netHOST產(chǎn)品下一步的開(kāi)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?，F在支持的CANopen、PROFIBUS以及DeviceNet產(chǎn)品系列，將會(huì )補充支持PROFINET、EtherCAT以及Etherent/IP的型號。通過(guò)這種方式，赫優(yōu)訊將能夠響應實(shí)時(shí)以太網(wǎng)領(lǐng)域對于TCP/IP應用與日俱增的需求。所有型號都將通過(guò)基于FDT/DTM技術(shù)、獨立于總線(xiàn)系統的組態(tài)工具進(jìn)行組態(tài)。在某些情況下，目標系統的工程工具已經(jīng)存在，那通過(guò)標準化的XML文件的開(kāi)放式組態(tài)可以作為一個(gè)備選方案，大大增加透明性。XML機制將組態(tài)數據轉化成正確的格式，再轉換成二進(jìn)制文件裝載入netHOST中。通過(guò)這種方式，設備就能完全集成入任何目標系統中。