P-NET現場總線技術分析與應用
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3、2P-NET網絡結構
P-NET現場總線是一種多主站，多網絡系統。總線采用分段結構，每個總線分段上可以連接多個主站，主站之間通過接口能實現網上互連。P-NET現場總線系統的多網絡結構如圖2所示。
圖2 P-NET多網絡結構
P-NET打破了這兩個不同的等級而把它們平等起來，盡量減少高速低速的等級之分。根據現在的技術，較高級上對快速數據傳輸速率的要求已經減少，更多的智能被分散了，采取將信息處理分散化的更加明智的辦法，就是P-NET的特點。它可以用于一個全廠自動控制系統的各個層面上，按照工廠的每一個部分，把一個自控系統分成幾個單元，使每個單元具有這樣的性質：當這個單元關閉時，整個系統不受影響，程序的執行可以分散地在每一個單元的一個或幾個處理器中獨立進行。一個獨立的單元與其它單元交換數據的需求很有限，在一個單元中的一個軟件或硬件錯誤將不影響其它單元。
在具有實分布智能的系統中，附加的處理能力總是可以通過附加主站的形式來實現，所以這樣一個系統是可以擴展的。在各種可行的現場總線系統中，只有P-NET允許在幾個總線分段上直接尋址，這又稱為多網絡結構。這種特性是P-NET協議中一個特殊的部分，而且它可以被裝入多端口控制器的標準操作系統。
通信通過具有兩個或更多的P-NET接口的節點在不同的總線分段上直接傳輸。這意味著在一個總線分段上的任何主站可以“透明”地訪問任何其它分段上的任何節點，而不需要在多端口主站中有特殊的程序。把一個系統分割為小的部分的益處是非常明顯的，因為它可以將錯誤產生的影響限制在一單獨的分段內，從而保證更高的系統安全性。不僅如此，這些多網絡的特性提供了一種自然的冗余，這使得整個系統具有很強的容錯性。
4、P-NET通信原理(Principles of communication)
P-NET是一個多主站系統，允許多個主站在不同的時間共用一條總線。P—NET多主站系統總線訪問采用的是一種“虛擬令牌”制。P—NET協議的所有主站具有相同的優先級，所有主站的總線訪問權是相同的，所以虛擬令牌在主站之間依次循環傳遞。
所有的主站都有一個節點地址NA，節點地址從1到總線上主站的最大個數，總線上的主站最多不能超過32。允許訪問總線的主站叫持有令牌的主站，一個主站只有當該主站具有請求要求時才允許其訪問總線,并且得到一次令牌只能發送一個請求。所有的主站都要知道總線上主站的最大個數，因為在節點地址等于最后一個主站的節點地址之后，令牌將被傳送給第一個主站。
一個主站以循環方式得到“時間令牌”后，若該主站有發送請求的要求，則在一定的時間間隔內訪問總線，訪問結束后，令牌被傳依次傳給該主站后面的主站；若持有令牌的主站沒有發送請求的要求，則經過一定的時間間隔后，將令牌傳給該主站后面的主站。
主站請求隊列實行先入先出模式。假設總線上有三個主站，某一時間主站1持有令牌，主站1獲得令牌后首先發送請求A，然后將令牌傳給主站2，主站2獲得令牌并發送請求B，然后主站3獲得令牌并在發送完請求C后，將令牌重新傳給主站1，主站1這時沒有請求要求，經過一個時間間隔 后，令牌傳給主站2，主站2同樣沒請求，再經一個時間間隔 后，將令牌傳給主站3，主站3獲得令牌并發送請求D，這樣進行下去，則訪問時間順序是：HA,HB,HC, , ,HD，……。HA，HB，HC，HD分別代表發送請求A，B，C，D所需時間，空格代表空閑位周期。
在多主總線訪問控制中的基本控制元素是“空閑總線位周期計數器”和一個“訪問計數器”。一次信息循環后令牌從一個主站傳遞給另一個主站需要40個位周期，所以“空閑總線位周期計數器”從40開始增加，遇到一個空閑位周期 ，則“空閑位周期計數器”增加10,遇到主站訪問總線，“空閑位周期計數器”重新從40開始計。每次令牌從一個主站傳給另一個主站時“訪問計數器”都要加1，當訪問計數器的值等于總線中主站的最大個數時，“訪問計數器”重新開始計數。
主站在獲得令牌時，首先要將本身的地址與訪問計數器中的值相比對，若經過比較，“訪問計數器”的值等于該主站的節點地址時，這個主站被允許在2—7個位周期的時間間隔內開始訪問總線，若不相等，則主站發出“不同步”信息。
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