P-NET现场总线技术分析与应用
3、2P-NET网络结构
P-NET现场总线是一种多主站，多网络系统。总线采用分段结构，每个总线分段上可以连接多个主站，主站之间通过接口能实现网上互连。P-NET现场总线系统的多网络结构如图2所示。
图2 P-NET多网络结构
P-NET打破了这两个不同的等级而把它们平等起来，尽量减少高速低速的等级之分。根据现在的技术，较高级上对快速数据传输速率的要求已经减少，更多的智能被分散了，采取将信息处理分散化的更加明智的办法，就是P-NET的特点。它可以用于一个全厂自动控制系统的各个层面上，按照工厂的每一个部分，把一个自控系统分成几个单元，使每个单元具有这样的性质：当这个单元关闭时，整个系统不受影响，程序的执行可以分散地在每一个单元的一个或几个处理器中独立进行。一个独立的单元与其它单元交换数据的需求很有限，在一个单元中的一个软件或硬件错误将不影响其它单元。
在具有实分布智能的系统中，附加的处理能力总是可以通过附加主站的形式来实现，所以这样一个系统是可以扩展的。在各种可行的现场总线系统中，只有P-NET允许在几个总线分段上直接寻址，这又称为多网络结构。这种特性是P-NET协议中一个特殊的部分，而且它可以被装入多端口控制器的标准操作系统。
通信通过具有两个或更多的P-NET接口的节点在不同的总线分段上直接传输。这意味着在一个总线分段上的任何主站可以“透明”地访问任何其它分段上的任何节点，而不需要在多端口主站中有特殊的程序。把一个系统分割为小的部分的益处是非常明显的，因为它可以将错误产生的影响限制在一单独的分段内，从而保证更高的系统安全性。不仅如此，这些多网络的特性提供了一种自然的冗余，这使得整个系统具有很强的容错性。
4、P-NET通信原理(Principles of communication)
P-NET是一个多主站系统，允许多个主站在不同的时间共用一条总线。P—NET多主站系统总线访问采用的是一种“虚拟令牌”制。P—NET协议的所有主站具有相同的优先级，所有主站的总线访问权是相同的，所以虚拟令牌在主站之间依次循环传递。
所有的主站都有一个节点地址NA，节点地址从1到总线上主站的最大个数，总线上的主站最多不能超过32。允许访问总线的主站叫持有令牌的主站，一个主站只有当该主站具有请求要求时才允许其访问总线,并且得到一次令牌只能发送一个请求。所有的主站都要知道总线上主站的最大个数，因为在节点地址等于最后一个主站的节点地址之后，令牌将被传送给第一个主站。
一个主站以循环方式得到“时间令牌”后，若该主站有发送请求的要求，则在一定的时间间隔内访问总线，访问结束后，令牌被传依次传给该主站后面的主站；若持有令牌的主站没有发送请求的要求，则经过一定的时间间隔后，将令牌传给该主站后面的主站。
主站请求队列实行先入先出模式。假设总线上有三个主站，某一时间主站1持有令牌，主站1获得令牌后首先发送请求A，然后将令牌传给主站2，主站2获得令牌并发送请求B，然后主站3获得令牌并在发送完请求C后，将令牌重新传给主站1，主站1这时没有请求要求，经过一个时间间隔 后，令牌传给主站2，主站2同样没请求，再经一个时间间隔 后，将令牌传给主站3，主站3获得令牌并发送请求D，这样进行下去，则访问时间顺序是：HA,HB,HC, , ,HD，……。HA，HB，HC，HD分别代表发送请求A，B，C，D所需时间，空格代表空闲位周期。
在多主总线访问控制中的基本控制元素是“空闲总线位周期计数器”和一个“访问计数器”。一次信息循环后令牌从一个主站传递给另一个主站需要40个位周期，所以“空闲总线位周期计数器”从40开始增加，遇到一个空闲位周期 ，则“空闲位周期计数器”增加10,遇到主站访问总线，“空闲位周期计数器”重新从40开始计。每次令牌从一个主站传给另一个主站时“访问计数器”都要加1，当访问计数器的值等于总线中主站的最大个数时，“访问计数器”重新开始计数。
主站在获得令牌时，首先要将本身的地址与访问计数器中的值相比对，若经过比较，“访问计数器”的值等于该主站的节点地址时，这个主站被允许在2—7个位周期的时间间隔内开始访问总线，若不相等，则主站发出“不同步”信息。
评论