Transcript Diapositive 1

Ethernet Powerlink
Ethernet Powerlink
• Protocole temps réel
• Déterministe
• Pour Ethernet standard
• Protocole ouvert
• Exempt de licence
• Régi par l'Ethernet Powerlink Standardization Group (EPSG)
• Introduit pour la première fois sur le marché par la société
B&R en 2001
http://www.br-automation.com
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Standardisation :
Powerlink est un standard géré par l'EPSG (Ethernet Powerlink Standardization
Group), une association indépendante regroupant aussi bien des utilisateurs
que des fabricants.
L'EPSG compte aujourd'hui plus de 400 membres dont Alstom Power, B&R,
Lenze...
L'association comprend différents groupes de travail : sécurité, technologie,
marketing, certification, utilisateurs finaux.
L'EPSG collabore avec d'autres organismes et associations de standardisation
comme le CAN in Automation (CiA) et l'IEC.
http://www.ethernet-powerlink.org/
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Principe de fonctionnement :
Extension d’Ethernet
Mécanisme
• Scrutation (pooling)
• Découpage temporel
 Données critiques :
 cycles isochrones très courts
 Temps de réponse configurable
 Données moins critiques :
 Phase asynchrone réservée
Tous les nœuds du réseau sont synchronisés avec une très grande précision
Entièrement conforme à la norme 802.3 de l’IEEE
S’implémente sur les composants Ethernet standard du commerce
Aucun composant propriétaire
Institute of Electrical and Electronics Engineers
http://standards.ieee.org
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http://www.ieee.org
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Couche physique :
100Base-X Fast Ethernet (IEEE 802.3)
Gigabit Ethernet
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•
Basé sur le modèle ISO
Application complète du concept Ethernet
S’exécute avec des modules standard
Connecteur RJ45 et M1 acceptés
Aucun changement majeur systèmes, composants, câblages
Temps réel : Hubs répéteurs à la place de Switchs
Couche liaison de données :
• Mécanisme d’ordonnancement
• Accès au réseau de manière cyclique
• Mécanisme additionnel
• Un seul nœud accède au réseau à la fois
Pas de collisions
CSMA/CD
• Phase isochrone
• Phase asynchrone
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Couche liaison de données :
• Données temporelles critiques : phase isochrone
• Données non critiques : phase asynchrone
• Le CSMA/CD n’est plus activé
• Pas de collisions
Basé sur le modèle ISO
Un Nœud gestionnaire – Managing Node - MN
• Emet des messages de scrutation (pool request)
• Un seul nœud à la fois a accès au réseau
• Evite les collisions propres à l’Ethernet standard
Le nœud qui a accès au réseau à un moment donné est le CN – Controlled Node
Le mécanisme d’ordonnancement
empêche l’apparition de collision
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Pas de collisions
CSMA/CD
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Cycle de base :
Nœud MN
Phase de Start
Phase isochrone
Phase asynchrone
Fonctionnement en
conditions Temps Réel
Ordonne la communication
au cours du cycle de base
La durée totale du cycle dépend de la quantité de
données isochrones et asynchrones ainsi que du
nombre de nœuds à scruter au cours de chaque cycle
Phase de Start
• Le nœud MN émet un message de synchronisation à tous les nœuds du réseau
• La trame correspondante est appelée SoC – Start of Cycle
Phase Isochrone
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•
•
•
Le nœud MN appelle chaque nœud à transmettre ses données critiques
Pour cela il émet une trame dite Preq – Pool Request
Le nœud appelé répond avec une trame dite Pres – Pool Response
Tous les nœuds restent à l’écoute des données véhiculées sur le réseau
La communication est du type Producteur/Consommateur
L’intervalle de temps Preq-n – Pres-n est appelé Tranche de Temps pour le nœud
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Cycle de base :
Phase Asynchrone
•
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•
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Le nœud MN donne droit à un nœud en particulier d’émettre ses données
Pour cela il émet une trame dite SoA – Start of Asynchronous
Le nœud destinataire répond avec un trame Asnd
Les protocoles et adressages basés sur IP peuvent être utilisés au cours de cette phase
Les trames au-dessus de l'axe des temps sont émises par le MN, celles au-dessous par les différents CNs.
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Cycle de base :
La qualité du comportement temps réel :
• Dépend de la précision du temps de cycle.
• La longueur des différentes phases peut varier tant que la durée totale des
phases réunies ne dépasse pas la limite de temps du cycle de base.
• Le nœud MN surveille si cette limite n'est pas dépassée.
• La durée des phases isochrone et asynchrone est configurable.
Tranches de temps pour les nœuds et tranche de temps asynchrone
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Cycle de base :
Optimisation de la bande passante par multiplexage
La phase isochrone peut comporter deux types de tranches de temps :
Celles attribuées aux mêmes nœuds d'un cycle à l'autre
permet à ces derniers d'émettre leurs données à chaque cycle de base.
Celles partagées par plusieurs nœuds émettant leur données à tour de rôle
en l'espace de plusieurs cycles. Peut être utilisé pour des données moins
importantes mais néanmoins toujours critiques.
L'attribution des tranches au cours de chaque cycle revient au nœud MN.
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Les implémentations récentes de Powerlink atteignent des temps
de cycle inférieurs à 200 µs et une précision (jitter) de 40 ns.
Le Slot Communication Network Management (SCNM) organise l’échange temporel
des données. Le standard Ethernet n’est pas touché par l’implémentation de la pile
Powerlink. Les fabricants peuvent ainsi garantir que Powerlink tourne sur des
matériels Ethernet classiques.
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Powerlink Safety est un protocole temps réel basé sur Ethernet et destiné à la remontée
des informations de sécurité.
CANOpen est une couche applicative (couche 7 du modèle OSI), originellement pour les
bus de terrain du type CAN (Controller area network) fonctionnant en temps réel.
D'autres bus intègrent depuis peu CANopen, tel EtherCat, Powerlink démontrant par là
l'intérêt de l'industrie pour ce mode de communication.
Il est utilisé dans de nombreux domaines : automobile, agricole, industriel (ascenseurs,
escaliers roulants, motion control) et médical (rayons X, salles d'opérations).
Ce bus de terrain est connu pour être une solution de communication économique et
efficace.
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