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前天，咱們公眾號(hào)發(fā)布文章，宣布CLPA會(huì)員公司赫斯曼推出最新研發(fā)支持TSN的工業(yè)交換機(jī)RSPE35，同時(shí)這款TSN交換機(jī)與三菱CC-Link IE TSN產(chǎn)品連接配置手冊(cè)也已發(fā)布，并在文中附了下載（點(diǎn)擊查看）。

然而文章發(fā)出后，后臺(tái)有客戶留言表示：

“ 特別想了解

可是，交換機(jī)的資料都是日文和英語(yǔ)的，能否出些中文資料？”

C小C霸氣的對(duì)你說出三個(gè)字：

滿足你！

與CC-Link協(xié)會(huì)服務(wù)響應(yīng)一樣的迅速，我們兼容產(chǎn)品工程師已經(jīng)速度根據(jù)針對(duì)此款工業(yè)交換機(jī)，整理出相對(duì)應(yīng)的資料文檔，包括此款工業(yè)交換機(jī)的背景介紹、系統(tǒng)的配置、具體實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用示例等一一做了詳細(xì)的說明。

一、背景說明

德國(guó)赫思曼自動(dòng)化和控制是自動(dòng)化通訊領(lǐng)域的專家，2017年，其母公司——信號(hào)傳輸產(chǎn)品供應(yīng)商Belden，針對(duì)其旗下Hirschmann兩款交換機(jī)RSPE35和RSPE37進(jìn)行了軟件更新，也正因?yàn)槿绱?，才讓這些交換機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)TSN功能成為了可能。近期，該產(chǎn)品已成功通過了CC-Link IE TSN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)集成測(cè)試。

二、實(shí)戰(zhàn)配置

下面，讓我們來(lái)看一下Hirschmann的交換機(jī)在CC-Link IE TSN網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)戰(zhàn)配置。

先上張圖↓

上圖看懂了嗎？我來(lái)解釋一下：

RSPE35是由 Hirschmann生產(chǎn)的TSN兼容交換機(jī)，RJ71GN11-T2是由三菱電機(jī)制造的主站/本地站產(chǎn)品，其認(rèn)證等級(jí)為CC-Link IE TSN兼容設(shè)備的B級(jí)。

設(shè)備固件版本說明

準(zhǔn)備妥當(dāng)，不過首先還是先來(lái)了解一下CC-Link IE TSN技術(shù)基礎(chǔ)，畢竟了解技術(shù)背景，才能更好的了解為何要這樣做系統(tǒng)配置：

我們都知道，CC-Link IE TSN是利用網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)間同步，在固定的時(shí)間內(nèi)同時(shí)進(jìn)行通信幀的輸出和輸入。通過將此方法與以太網(wǎng)中使用的TSN技術(shù)相結(jié)合，就可以減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)更新循環(huán)數(shù)據(jù)所需的時(shí)間。

TSN技術(shù)包含著多個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，主要的為IEEE802.1AS和IEEE1588v2，它們規(guī)范了時(shí)間同步的方法，而IEEE802.1Qbv則規(guī)范了時(shí)分的方法。通過這些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的集合，就有可能實(shí)現(xiàn)通信的確定性，保證在一定時(shí)間內(nèi)傳輸，并在同一鏈路上同時(shí)存在不同的通信協(xié)議。

例如，用于監(jiān)視和分析生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的視覺傳感器和監(jiān)控?cái)z像機(jī)采用UDP和TCP通信，我們可以將其和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接到同一TSN鏈路中，并使用以下方法實(shí)現(xiàn)傳輸兩種不同類型的數(shù)據(jù)：

1.為設(shè)備上的循環(huán)（控制）通信提供更高的優(yōu)先級(jí)；

2.并為信息（UDP和TCP）通信分配普通優(yōu)先級(jí)。

Time synchronization system

在CC-Link IE TSN網(wǎng)絡(luò)中，所有站使用IEEE1588v2或IEEE802.1AS執(zhí)行時(shí)間同步。網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)和交換機(jī)的時(shí)間同步方法必須統(tǒng)一。

如果使用的是IEEE802.1AS，則TSN系統(tǒng)中的所有設(shè)備（主站，本地站，遠(yuǎn)程站，交換機(jī)等）都必須支持IEEE802.1AS，并且進(jìn)行相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)配置。

如果使用的是IEEE1588v2，則TSN系統(tǒng)中并非所有設(shè)備都必須支持IEEE1588v2，并且只需要配置網(wǎng)絡(luò)中支持IEEE1588v2標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。

Time division system

在CC-Link IE TSN網(wǎng)絡(luò)中，通過將通信周期劃分為時(shí)隙（Time slot）來(lái)執(zhí)行通信。最多可用八個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙可用于任何目的。分配給所有時(shí)隙的總時(shí)隙就是循環(huán)通信周期。

當(dāng)RJ71GN11-T2用作網(wǎng)絡(luò)主機(jī)時(shí)，通信周期被分為3個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙用于以下目的。

• TSLT0：允許每個(gè)節(jié)點(diǎn)自由通信的頻段， 用于SLMP瞬時(shí)通信和IP通信。

• TSLT1：用于循環(huán)通信。

• TSLT2：用于實(shí)現(xiàn)IEEE802.1AS和IEEE1588v2的時(shí)間同步的通信。

周期通信和時(shí)隙分配表如下↓

三、CC-Link IE TSN系統(tǒng)配置

RSPE35/RJ71GN11-T2 common configurations

如何進(jìn)行Hirschmann RSPE35和Mitsubishi RJ71GN11-T2的通用配置，可以根據(jù)要應(yīng)用的TSN系統(tǒng)的實(shí)際情況進(jìn)行自由配置，但是這些配置在同一TSN系統(tǒng)內(nèi)必須保持一致。該章節(jié)僅介紹IEEE802.1AS的時(shí)間同步配置方法。

• Time synchronization system

如上配置，選擇了IEEE802.1AS作為時(shí)間同步方法，則RSPE35和RJ71GN11-T2必須選擇相同的標(biāo)準(zhǔn)。

• Communication Cycle

RSPE35和RJ71GN11-T2必須具有相同的通信周期

• Time slot

四、系統(tǒng)組態(tài)實(shí)例

從下面系統(tǒng)圖中，我們可以看到：支持CC-Link IE TSN的設(shè)備是主站(RJ71GN11-T2)，從站1，從站2和交換機(jī)（RSPE35）。他們實(shí)施使用IEEE802.1AS進(jìn)行時(shí)間同步，并使用IEEE 802.1Qbv的時(shí)分方法構(gòu)建認(rèn)證Class B的系統(tǒng)。

圖中的主站和從站對(duì)應(yīng)于RJ71GN11-T2，交換機(jī)使用的是RSPE35，而IP設(shè)備對(duì)應(yīng)基于TCP / IP的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)設(shè)備，例如PC。

所有設(shè)備均應(yīng)通過千兆以太網(wǎng)連接，其中交換機(jī)端口1〜3用于連接CC-Link IE TSN設(shè)備和端口4用于連接IP設(shè)備。通信周期為1ms，分為三個(gè)時(shí)隙。如表中所述分配時(shí)間。

配置Hirschmann RSPE35

通過Web可以對(duì)Hirschmann RSPE35交換機(jī)進(jìn)行相應(yīng)配置。

• Time synchronization system

在該系統(tǒng)中，需要設(shè)置2個(gè)位置以使用IEE 802.1AS作為時(shí)間同步方法。

首先，要禁用IEEE1588v2，設(shè)置"Time" → "PTP" → "Global" → "Operation IEEE1588/PTP"為off

其次, 使能IEEE802.1AS, 設(shè)置 "Time" → "802.1AS" → "Global" → "Operation" 為on

• Communication cycle

在“Switching”-> "TSN"-> "Configuration"中，為RSPE35中設(shè)置通訊周期，在“Configured” of “Cycle time [ns]”中輸入1,000,000 [ns]

• Time slot

設(shè)置Time slot，進(jìn)入"Switching"→ "TSN" → "Gate Control List" → "Configured",其中索引的順序?yàn)門SLT1，TSLT2，TSLT0。

設(shè)置“index 1”的“Gate states”為7時(shí)僅接收TSN設(shè)備的周期通信. 設(shè)置“index 3”的“Gate states”為0和7時(shí)會(huì)接收來(lái)自于TSN設(shè)備和IP設(shè)備的瞬時(shí)或IP通信等。下圖為端口P1和P2的設(shè)置。

由于設(shè)備的限制，對(duì)于端口P3，RSPE35在端口P3的TSLT1和TSLT0之后需要13μs的保護(hù)時(shí)間，在這段時(shí)間不傳遞任何信息。因此，TSLT1和TSLT0的時(shí)隙時(shí)間需要從指定時(shí)間中減去13μs。配置中，可設(shè)置“Gate states”為“-”。

• Time synchronization parameters

在"Time"→ "802.1AS" → "Port"中設(shè)置時(shí)間同步參數(shù)

• Time division system

為了激活時(shí)分功能, 設(shè)置 "Switching" → "TSN" → "Configuration" → "Operation"為on.

對(duì)于使用時(shí)分功能的端口，選中“活動(dòng)”框。另外，由于每個(gè)端口都可以接收所有類型的通信，因此在“Default gate states"中輸入“ 0,6,7”。

• Connecting devices

在 "Port priority" of "Switching" → "QoS/Priority" → "Port Configuration"中，必須設(shè)置連接到每個(gè)端口的設(shè)備的類型。如果連接了CC-Link IE TSN設(shè)備，則輸入7；如果是PC或其它進(jìn)行IP通信的設(shè)備，則輸入0。如果什么設(shè)備都沒有連接，則輸入0。

• Unnecessary Traffic Class

設(shè)置“Switching”→ ”TSN”→ ”SDU”。在此期間，端口1、2、3需要具有相同的配置

配置Mitsubishi RJ71GN11-T2

時(shí)間同步方法，通信周期和Time Slot配置由GX Works 3工程工具進(jìn)行設(shè)置。

• Time synchronization system

在"RJ71GN11-T2 Module Parameters" → "Connection Device Information" →” Authentication Class Setting"下，選擇 “Authentication Class B Only” for "Authentication Class Setting"

• Communication cycle

在 "RJ71GN11-T2 Module Parameters"→ "Communication Period Setting" → "Basic Period Setting" → "Communication Period Interval Setting (Set it in Units of 1μs) "中輸入“1000 μs” 。

• Time slot

"RJ71GN11-T2 Module Parameters"→"Communication Period Setting" → "Basic Period Setting"中"System Reservation Time" 和 "Cyclic Communication Time"輸入。系統(tǒng)保留時(shí)間自動(dòng)應(yīng)用于TSLT2，而循環(huán)通訊時(shí)間自動(dòng)應(yīng)用于TSLT1。根據(jù)通訊周期和上述兩個(gè)設(shè)置，與TSLT0對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)通訊字段將自動(dòng)輸入。