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有关采用NS21与SIMENS 的OLM实现Profibus光纤现场总线的实时性不同的研究 |
| 前言 NS21产品可以完全代替SIMENS有OLM实现Profibus光纤现场总线，可以组成星形、链形、双环自愈形等多种网络。两种产品都可以达到最高12M的数据传输速率。采用这两种设备组成系统的通信网络时，其目的之一都是为了提高系统的实时性。用这两种产品组成的通信网络在实时性上有何差别?这对我们的系统设计将产生何种影响?这是本文所要解决的问题。 有关时间的性能参数 OLM产品手册中没有关于时间参数的直接描述，有关定的部分信息摘录如下： 1.有关组成环网时的定时参数计算（摘自SIMENS的产品手册）   2.OLM的定时参数的最小值
NS21的定时参数:点对点仅有两台设备时，传输信号的延时为2.8-3.0us,每增加一台设备时,增加1.6-1.7us,在组成,测试时分别测试了的网络结构为环网和链网。（测试时的试验环境采用的单模1米的光跳线，因光跳线引起的传输延时忽略不计。上述数据摘自NS21产品研发中试记录单） 分析 由上面的OLM数据可以分析，用于计算时间的参数b约是光路（1KM）传输电信号的时间3倍，这与上面端口重传三次的说明相符合。 由上面的OLM数据可以分析，用于计算时间的参数c约是单端设备的延时，如果结合参数b的三次重传原理，所以一次重传的延是为8bit（单字节）。 同时可以认为OLM是解析串行异步收发数据的传输模式，是采用的完全异步光纤接口，工作于光纤的低速信号开关模式。因传输延时是单字节的，所以OLM没有解析Profibus的总线的链路层协议，仅是解析物理层的串行数据比特流格式，没有做传输线路上的数据包的完整性分析。 由上述可以认为，在正常通信时，OLM的单端延时为速率的8bit时间（12M时可能另加了4bit）。且其延时与通信速率有关系。工作在1.5M时，单端设备引起的延时4.8us,工作于3M时单端延时2.4us，工作于6M时，单端延时1.2us，工作于12M时，延时1us。  存在上面的定时上的差别对于实际工程应用有何影响呢，我们来分析一个中等规模的工业通信系统，采用1.5M的通信速率（若采用更高的速率，因总线速率更快，总线的定时差异性对系统的影响会更小，所以这里不再分析这些更高速度通信网络影响），整个系统共使用20台NS21（或是OLM）组能的光纤通信网，通信距离按总长30KM计算（已经足够大），组成的网络结构按环网计算，一个主站数据发送查询数据并收到从站回复的数据时间，（这里认定主站与从站都为0响应时间，只计算因传输引起的单周期时间）， 最长时间结果如下： NS21：（1.7us/台 ＊ 20台 + 100/30us/KM ＊ 30KM） ＊ 2 （来回两次）= 268us OLM：（15.2us/台 ＊ 20台 + 100/30us/KM ＊ 30KM） ＊ 2 （来回两次）= 808us 最短时间结果如下： NS21：（1.6us/台 ＊ 20台 + 100/30us/KM ＊ 30KM） ＊ 2 （来回两次）= 264us OLM：（4.8us/台 ＊ 20台 + 100/30us/KM ＊ 30KM） ＊ 2 （来回两次）= 392us 如果在状态更新时间为100ms（应能满足当前现场级的实时性要求），在一个更新周期内每个站使用了一条查询命令与一条执行命令，则共用40条命令，所以用于传输的时间为： 最长时间结果如下： NS21：268us ＊ 40 =10.720ms OLM：808us ＊ 40 = 32.32ms 最短时间结果如下： NS21：264us ＊ 40 = 10.56ms OLM：392us ＊ 40 = 15.68ms 在正常运行时，都站总时间的10-20%。都能满足用户的实时性要求。 结论 使用NS21产品与使用OLM产品组成工业通信系统时，可以得到几乎一样的实时性。 |
