Для промышленных сетей двумя наиболее важными факторами производительности являются детерминизм и скорость. Другими словами, промышленные сети должны быть способны доставлять данные в течение определенного, предсказуемого периода времени, и они должны делать это как можно быстрее. При описании скорости сети обычно используются три спецификации: скорость передачи в битах, скорость передачи в бодах и время цикла.

Здесь мы рассмотрим, как связаны эти три показателя скорости сети и какой из них обычно считается наиболее важным для промышленных сетей.

Одним из показателей скорости сети является ее битрейт — количество битов, которые она может передавать за период времени, обычно выражаемое в килобитах в секунду (кбит/с или кбит/сбит/с), мегабитах в секунду (Мбит/с или Мбит/сбит/с) или гигабитах в секунду (Гбит/с или Гбит/сбит/с).. В сетевой терминологии скорость передачи данных иногда называют пропускной способностью сети — например, EtherCAT G часто описывается как имеющий “пропускную способность” в 1 Гбит/с.

Бит или байт?

Бит — это количество цифровых данных, представленное либо как “0”, либо как “1”. В то время как единица измерения “бит” используется для обозначения объема передаваемых данных, единица измерения “байт” используется для обозначения размера набора данных. (Один байт равен 8 битам). Например, скорости загрузки и разгрузки, рекламируемые интернет-провайдерами, указаны в битах в секунду (обычно Мбит/с), но объем хранилища данных на вашем компьютере указан в байтах (например, 2 ГБ или 1 ТБ).

Обратите внимание, что в сокращениях единиц измерения буква ”b”, обозначающая “бит”, пишется в нижнем регистре (Мбит, Мбит/с), а буква “B”, обозначающая “байт”, пишется с заглавной буквы (кБ, МБ, ГБ).

Термин ”скорость передачи в бодах» относится к сигналу, по которому передаются биты данных. Этот сигнал претерпевает изменения — с точки зрения напряжения, частоты или фазы — несколько раз в секунду, и эти изменения называются изменениями символов или иногда сигнальными событиями. Термин ”бод» является выражением скорости изменения символа: 1 бод (Bd) равен одному изменению символа в секунду.

Если сигнал имеет только два состояния, и каждое состояние несет один бит, то скорость передачи данных в битах и бодах (иногда называемая “скоростью передачи в бодах” или “скоростью сигнала”) равны. Однако символы могут иметь более двух состояний, поэтому в одном сигнале может передаваться несколько битов. В этих случаях скорость передачи данных в битах (bps) будет выше, чем скорость передачи данных в бодах (Bd).

Скорость передачи данных в битах чаще используется, чем в бодах (или скорость передачи данных в бодах), для описания скорости промышленных сетей, хотя скорость передачи данных в бодах все еще используется в некоторых контекстах. И нередко можно увидеть спецификацию скорости передачи в бодах, указанную в битах в секунду — например, “скорость передачи в бодах = 100 Мбит/с”, — хотя на самом деле это скорость передачи в битах.

Время цикла в промышленной сети — это время, необходимое для передачи данных от ведущего устройства (контроллера) ко всем узлам (устройствам) в сети, а затем для возврата обновленных данных контроллеру. В отличие от скорости передачи данных в битах или бодах, существует множество переменных, влияющих на время цикла, включая объем передаваемых данных, количество узлов в сети, длину сетевого кабеля, наличие концентраторы и коммутаторы, а также задержки обработки, присущие самим сетевым устройствам.

Время цикла, как правило, является наиболее важным показателем скорости для промышленных сетей, поскольку оно определяет, насколько быстро устройства — сервоприводы, переключатели и исполнительные механизмы — могут быть обновлены, чтобы гарантировать, что система работает должным образом.

Например, при работе со станками привод шпинделя должен своевременно получать обновленные команды крутящего момента, чтобы исправить любые ошибки в положении и предотвратить операции, которые могут привести к поломке, переделке или, возможно, даже повреждению станка. Вот почему многие промышленные протоколы Ethernet были разработаны с явной целью минимизации времени сетевого цикла — для удовлетворения требований все более сложного, многоосевого, скоординированного движения.