Automação

Dimensionamento de rede ControlNet

Um link ControlNet é uma árvore de segmentos coax lineares ligados por repetidores. Cada segmento é limitado pelo número de taps, o link pelo número de repetidores em série e pelo atraso de propagação entre os dois nós mais distantes, e o agendamento pelo NUT, pelo RPI e pelos 500 bytes que um nó pode enviar por NUT. Esta página mostra as regras dos manuais de planejamento da Rockwell do jeito que a calculadora as aplica.

Quando usar

Ao traçar troncos coax ControlNet e decidir onde é preciso repetidor, ao estender um link de planta com par de repetidores de fibra ou anel óptico, ao migrar ou auditar uma rede ControlLogix existente, e antes de configurar NUT, SMAX e UMAX no RSNetWorx for ControlNet.

O segmento coax é estritamente linear — tronco com taps, terminador de 75 Ω em cada ponta — e cada nó pende do seu próprio tap com um drop de 1 m que não pode ser cortado nem alongado. Ramificar só é legítimo num repetidor: um 1786-RPCD abre segmentos coax novos, e um par de módulos de fibra leva o link para uma área remota, ponto a ponto ou em anel óptico. A calculadora divide a árvore em segmentos e verifica cada um, depois verifica o link como um todo. Nas mesmas plantas, o I/O de dispositivo costuma ficar abaixo do ControlNet, em DeviceNet, e em plantas de base Siemens o papel equivalente no nível de célula fica com o PROFIBUS DP.

O segmento: taps, cabo e comprimento

Cada tap do segmento custa 16,3 m dos 1000 m de base: nós, repetidores, taps de reserva com carga de teste, o tap de manutenção e os conectores bullet reservados. Até 48 taps, o que deixa 250 m. Cabo diferente do RG-6 padrão entra por comprimento equivalente, na razão da sua atenuação: o RG6F pesa 2,25 vezes, o jumper cerca do dobro. O drop-cable DS/3/4 usado como tronco tem teto rígido de 30 m por segmento, e os jumpers plug-a-plug, 70 por segmento. Meça o tronco pelo encaminhamento real nos leitos de cabos. Ao contrário do DeviceNet ou de um segmento PROFIBUS PA, o coax não leva alimentação, então o comprimento é o único orçamento do cabo — não há queda de tensão a verificar.

Repetidores, fibra e atraso

Repetidores em série têm teto de 20 com o adaptador série B e de 5 com a série A; cada adaptador leva até 4 módulos e 1,6 A de corrente de backplane. O atraso de propagação é somado sobre coax, fibra e repetidores e tem de ficar abaixo de 121 µs por sentido entre quaisquer dois nós — a calculadora acha o pior par, não só o tronco mais longo. Cada enlace de fibra tem o seu balanço óptico e alcance por módulo, e o anel óptico é verificado incluindo o vão de fechamento e o caso degradado depois de um rompimento. Com mídia redundante, o skew A/B é limitado a 1,6 µs. Onde os enlaces de fibra terminam em distribuidores ópticos na sala de controle, o espaço deles é dimensionado no dimensionamento de rack 19”.

Endereços e dado agendado

Os endereços vão de 1 a 99, únicos por link. O SMAX tem de cobrir o maior nó agendado e o UMAX o maior nó em uso, sem deixar endereços vazios para trás. No dado agendado, o API sai do RPI como o NUT vezes uma potência de 2, cada nó envia no máximo 500 bytes por NUT, e as conexões de cada módulo de comunicação são conferidas contra os limites publicados (1756-CN2, 1756-CNB, 1768-CNB, 1769-L3xC, 1784-PCICS, 1788-CNx) ou contra um limite declarado.

O que esta ferramenta não cobre

Não estima o percentual de banda agendada nem gera o escalonamento — isso é do RSNetWorx for ControlNet, e o overhead de frame não tem fonte primária publicada. A atenuação da fibra não é presumida: sem ela a margem óptica não é avaliada. Cabo sem atenuação publicada (drop-cable DS/3/4) é tratado pelo teto de 30 m, não por equivalência. E acima de 48 taps a reta de comprimento não é extrapolada.

Fórmulas e fundamentos

Comprimento do segmento (critério unificado) soma_i (a_i / 5,99) × L_i <= 1000 − 16,3 × (N_taps − 2) [m]

Os três critérios que a Rockwell publica (tabela de comprimento, forma em atenuação e exemplo de comprimento equivalente do 1786-IN009B) são a mesma regra. O lado esquerdo é o comprimento equivalente em RG-6: o RG6F (13,5 dB/304 m) conta 2,25 vezes o próprio comprimento, e o jumper 1786-TJPR cerca do dobro. Acima de 48 taps não há extrapolação.

Atraso de propagação atraso = soma(L_coax × 4,17 ns/m) + soma(L_fibra × 5,01 ns/m) + soma(901 ns + atraso do módulo) <= 121 µs

Por sentido, entre QUAISQUER dois nós — a calculadora varre todos os pares atrás do pior. Cada repetidor custa os 901 ns do adaptador 1786-RPA/B mais o do módulo (100 ns RPCD, 94 RPFS, 153 RPFM, 100 RPFRL/RPFRXL). A rota também tem teto de 20 km, verificado à parte.

Skew da mídia redundante skew = 4,17 × dL_coax + 5,01 × dL_fibra <= 1,6 µs

Diferença entre os canais A e B. Os dois canais também têm de passar pelo mesmo número e tipo de repetidores, e não se mistura nó redundante com nó não redundante no mesmo link.

Balanço do enlace óptico margem = orçamento − (alfa × L + n_con × a_con + n_emenda × a_emenda) >= 0

Orçamento por módulo: RPFS 4,2 dB (com 2 dB cobrados por par acoplado), RPFM 13,3 dB, RPFRL/B 15 dB, RPFRXL/B 10,5 dB. A atenuação da fibra é entrada — sem ela a margem não é avaliada. O RPFRL/B não aceita fibra monomodo.

Temporização do dado agendado API = NUT × 2^k <= RPI, k <= 7; bytes por nó por NUT <= 500

NUT de 2 a 100 ms; o RPI não pode ser mais rápido que o NUT. Conexão rack-optimized soma 8 bytes por slot do chassi. Tag produzida ou consumida limitada a 480 bytes.

Normas e métodos

  • Rockwell CNET-IN002B — ControlNet Coax Media Planning and Installation Guide
  • Rockwell CNET-IN001C — ControlNet Fiber Media Planning and Installation Guide
  • Rockwell CNET-UM001H — ControlNet Network Configuration
  • Rockwell 1786-TD008A — ControlNet Accessory Specifications
  • Rockwell 1786-IN009B — ControlNet Standard and High-flex Coax Cable
  • Rockwell 1786-IN007 — ControlNet Coax Taps
  • ODVA — especificação ControlNet

Valores típicos de referência

Grandeza Faixa típica Observação
Comprimento do segmento em RG-6 1000 m (2 taps) · 934,8 m (6 taps) · 250 m (48 taps) —
Taps por segmento ≤ 48 o repetidor consome um tap em cada segmento que toca
Atenuação do cabo a 10 MHz RG6 5,99 · RG6F 13,5 dB por 304 m —
Jumpers / drop-cable DS/3/4 como tronco ≤ 70 jumpers · ≤ 30 m por segmento —
Nós e endereços por link 99 nós, endereços 1–99 98 com módulo de anel óptico
Repetidores em série 20 com 1786-RPA/B · 5 com 1786-RPA/A —
Adaptador 1786-RPA/B 4 módulos · 1,6 A de backplane a 5 V —
Atraso / rota / skew 121 µs por sentido · 20 km · 1,6 µs —
NUT / RPI 2–100 ms / 2–750 ms —

Exemplo resolvido

Um segmento RG-6, cinco nós e um tap de manutenção

Entradas

Taps ao longo do tronco (distância desde o anterior)
CLP 0 · RIO-01 180 · RIO-02 220 · INV-01 260 · IHM-01 150 · manutenção 40 m
Cabo / NUT / série do adaptador
1786-RG6 · 5 ms · B —
RPI agendado (CLP · RIO-01 · RIO-02 · INV-01)
10 · 20 · 20 · 40 ms
Conexão rack-optimized do RIO-01
32 ent. + 32 saí. + 10 slots bytes / slots
SMAX / UMAX declarados
8 / 8 —

Resultados

Tronco (equivalente RG-6)
850 m
Limite do segmento com 6 taps
934,8 m (91 % usados)
Pior atraso de propagação (CLP ↔ IHM-01)
3,38 µs (limite 121 µs)
API (CLP · RIO · INV)
10 · 20 · 40 ms
Maior dado agendado por nó (RIO-01)
144 bytes por NUT (limite 500)
SMAX / UMAX sugeridos
7 / 5 —
Veredito
OK —

Seis taps — cinco nós e um tap de manutenção — baixam o limite do segmento para 1000 − 16,3 × 4 = 934,8 m, e os 850 m de tronco usam 91 % dele: mais um nó e algumas dezenas de metros já pediriam repetidor. O atraso não preocupa num segmento só: 810 m entre os dois nós mais distantes dão 3,4 µs dos 121 µs. Os RPIs caem exatamente em múltiplos binários do NUT de 5 ms. O UMAX declarado de 8 está folgado — os endereços 6, 7 e 8 estão vazios e ainda ganham a vez —, então a calculadora sugere UMAX 5 e SMAX 7 (maior endereço agendado 4 mais 3 de folga).

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Erros comuns

  • Contar só os nós como taps. Taps de reserva com TCAP, tap de manutenção, conectores bullet reservados e repetidores ocupam tap e custam 16,3 m cada.
  • Tratar RG6F como RG6. O cabo de alta flexibilidade tem 13,5 dB por 304 m contra 5,99: 100 m de RG6F consomem 225 m do orçamento do segmento.
  • Verificar o atraso só ao longo do tronco mais longo. O pior par pode estar em outro lugar: cada repetidor pesa cerca de 1 µs de atraso — uns 240 m de coax — e zero metro de rota.
  • Supor que o 1786-RPA/A se comporta como a série B. A série A admite só 5 repetidores em série, não 20. Sem a série declarada, a calculadora não escolhe por você.
  • Deixar o UMAX muito acima do maior endereço. Todo endereço até o UMAX ganha a vez não agendada; os vazios desperdiçam banda. E nó acima do UMAX está no cabo mas nunca é varrido.
  • Configurar SMAX abaixo do maior endereço agendado. Esse nó não consegue enviar dado agendado; com módulo de anel óptico o SMAX ainda precisa de um endereço livre acima dele.

Perguntas frequentes

Qual o comprimento máximo de um segmento ControlNet?

1000 m de RG-6 com 2 taps, caindo 16,3 m a cada tap adicional até 250 m com 48 taps. Daí em diante, um repetidor abre um segmento novo. Com outros cabos o limite vale para o comprimento equivalente em RG-6.

Quantos nós uma rede ControlNet comporta?

99 nós por link, endereços de 1 a 99, e até 48 taps por segmento. Repetidor ocupa tap mas não consome endereço. Com módulo de anel óptico o maior endereço utilizável cai para 98.

Quantos repetidores podem ficar em série?

20 com o adaptador 1786-RPA/B e 5 com o 1786-RPA/A. Além disso, o atraso de propagação total entre quaisquer dois nós tem de ficar abaixo de 121 µs, e cada adaptador é limitado a 4 módulos e 1,6 A de corrente de backplane — o que estourar primeiro.

A calculadora estima a banda agendada?

Não. O escalonamento é feito pelo RSNetWorx for ControlNet, e o overhead de frame da camada de enlace não tem fonte primária publicada. A calculadora verifica NUT, RPI, API, bytes por nó por NUT, tamanho de tag e conexões por módulo, e deixa o percentual de banda para o RSNetWorx.

Como escolher SMAX e UMAX?

O SMAX tem de ser pelo menos o maior endereço agendado — mais um com módulo de anel óptico —, e a prática é deixar cerca de 3 endereços de folga. O UMAX não pode ficar abaixo do SMAX nem do maior endereço em uso, e não deve ficar muito acima dele.

O coax ControlNet leva alimentação?

Não. Não há fonte, queda de tensão nem orçamento de corrente na mídia. O único orçamento de corrente é o de 1,6 A a 5 V do backplane do adaptador de repetidor.

Glossário

Segmento
Tronco coax linear com taps, fechado por terminador de 75 Ω em cada ponta.
Link
Conjunto de segmentos ligados por repetidores; entre dois pontos existe um único caminho.
Tap
Conexão passiva ao tronco com drop fixo de 1 m; todo nó e todo repetidor ocupam um.
NUT
Network Update Time — o intervalo repetitivo em que o tráfego agendado e o não agendado têm de caber.
RPI / API
Intervalo de pacote pedido e o efetivo; o API é o NUT vezes uma potência de 2 não mais lenta que o RPI.
SMAX / UMAX
Maior endereço que pode enviar dado agendado / maior endereço que ganha a vez não agendada.
Keeper
Nó que guarda e distribui os parâmetros de agendamento da rede.