赫斯曼TSN工业交换机中文说明

前天，咱们公众号发布文章，宣布CLPA会员公司赫斯曼推出最新研发支持TSN的工业交换机RSPE35，同时这款TSN交换机与三菱CC-Link IE TSN产品连接配置手册也已发布，并在文中附了下载（点击查看）。

然而文章发出后，后台有客户留言表示：

“ 特别想了解

可是，交换机的资料都是日文和英语的，能否出些中文资料？”

C小C霸气的对你说出三个字：

满足你！

与CC-Link协会服务响应一样的迅速，我们兼容产品工程师已经速度根据针对此款工业交换机，整理出相对应的资料文档，包括此款工业交换机的背景介绍、系统的配置、具体实战应用示例等一一做了详细的说明。

一、背景说明

德国赫思曼自动化和控制是自动化通讯领域的专家，2017年，其母公司——信号传输产品供应商Belden，针对其旗下Hirschmann两款交换机RSPE35和RSPE37进行了软件更新，也正因为如此，才让这些交换机实现对应TSN功能成为了可能。近期，该产品已成功通过了CC-Link IE TSN网络架构系统集成测试。

二、实战配置

下面，让我们来看一下Hirschmann的交换机在CC-Link IE TSN网络中的实战配置。

先上张图↓

上图看懂了吗？我来解释一下：

RSPE35是由 Hirschmann生产的TSN兼容交换机，RJ71GN11-T2是由三菱电机制造的主站/本地站产品，其认证等级为CC-Link IE TSN兼容设备的B级。

设备固件版本说明

准备妥当，不过首先还是先来了解一下CC-Link IE TSN技术基础，毕竟了解技术背景，才能更好的了解为何要这样做系统配置：

我们都知道，CC-Link IE TSN是利用网络中的时间同步，在固定的时间内同时进行通信帧的输出和输入。通过将此方法与以太网中使用的TSN技术相结合，就可以减少整个网络更新循环数据所需的时间。

TSN技术包含着多个国际标准，主要的为IEEE802.1AS和IEEE1588v2，它们规范了时间同步的方法，而IEEE802.1Qbv则规范了时分的方法。通过这些国际标准的集合，就有可能实现通信的确定性，保证在一定时间内传输，并在同一链路上同时存在不同的通信协议。

例如，用于监视和分析生产现场设备的视觉传感器和监控摄像机采用UDP和TCP通信，我们可以将其和生产现场设备连接到同一TSN链路中，并使用以下方法实现传输两种不同类型的数据：

1.为设备上的循环（控制）通信提供更高的优先级；

2.并为信息（UDP和TCP）通信分配普通优先级。

Time synchronization system

在CC-Link IE TSN网络中，所有站使用IEEE1588v2或IEEE802.1AS执行时间同步。网络中每个节点和交换机的时间同步方法必须统一。

如果使用的是IEEE802.1AS，则TSN系统中的所有设备（主站，本地站，远程站，交换机等）都必须支持IEEE802.1AS，并且进行相应的网络配置。

如果使用的是IEEE1588v2，则TSN系统中并非所有设备都必须支持IEEE1588v2，并且只需要配置网络中支持IEEE1588v2标准的设备。

Time division system

在CC-Link IE TSN网络中，通过将通信周期划分为时隙（Time slot）来执行通信。最多可用八个时隙，每个时隙可用于任何目的。分配给所有时隙的总时隙就是循环通信周期。

当RJ71GN11-T2用作网络主机时，通信周期被分为3个时隙，每个时隙用于以下目的。

• TSLT0：允许每个节点自由通信的频段， 用于SLMP瞬时通信和IP通信。

• TSLT1：用于循环通信。

• TSLT2：用于实现IEEE802.1AS和IEEE1588v2的时间同步的通信。

周期通信和时隙分配表如下↓

三、CC-Link IE TSN系统配置

RSPE35/RJ71GN11-T2 common configurations

如何进行Hirschmann RSPE35和Mitsubishi RJ71GN11-T2的通用配置，可以根据要应用的TSN系统的实际情况进行自由配置，但是这些配置在同一TSN系统内必须保持一致。该章节仅介绍IEEE802.1AS的时间同步配置方法。

• Time synchronization system

如上配置，选择了IEEE802.1AS作为时间同步方法，则RSPE35和RJ71GN11-T2必须选择相同的标准。

• Communication Cycle

RSPE35和RJ71GN11-T2必须具有相同的通信周期

• Time slot

四、系统组态实例

从下面系统图中，我们可以看到：支持CC-Link IE TSN的设备是主站(RJ71GN11-T2)，从站1，从站2和交换机（RSPE35）。他们实施使用IEEE802.1AS进行时间同步，并使用IEEE 802.1Qbv的时分方法构建认证Class B的系统。

图中的主站和从站对应于RJ71GN11-T2，交换机使用的是RSPE35，而IP设备对应基于TCP / IP的标准以太网设备，例如PC。

所有设备均应通过千兆以太网连接，其中交换机端口1〜3用于连接CC-Link IE TSN设备和端口4用于连接IP设备。通信周期为1ms，分为三个时隙。如表中所述分配时间。

配置Hirschmann RSPE35

通过Web可以对Hirschmann RSPE35交换机进行相应配置。

• Time synchronization system

在该系统中，需要设置2个位置以使用IEE 802.1AS作为时间同步方法。

首先，要禁用IEEE1588v2，设置"Time" → "PTP" → "Global" → "Operation IEEE1588/PTP"为off

其次, 使能IEEE802.1AS, 设置 "Time" → "802.1AS" → "Global" → "Operation" 为on

• Communication cycle

在“Switching”-> "TSN"-> "Configuration"中，为RSPE35中设置通讯周期，在“Configured” of “Cycle time [ns]”中输入1,000,000 [ns]

• Time slot

设置Time slot，进入"Switching"→ "TSN" → "Gate Control List" → "Configured",其中索引的顺序为TSLT1，TSLT2，TSLT0。

设置“index 1”的“Gate states”为7时仅接收TSN设备的周期通信. 设置“index 3”的“Gate states”为0和7时会接收来自于TSN设备和IP设备的瞬时或IP通信等。下图为端口P1和P2的设置。

由于设备的限制，对于端口P3，RSPE35在端口P3的TSLT1和TSLT0之后需要13μs的保护时间，在这段时间不传递任何信息。因此，TSLT1和TSLT0的时隙时间需要从指定时间中减去13μs。配置中，可设置“Gate states”为“-”。

• Time synchronization parameters

在"Time"→ "802.1AS" → "Port"中设置时间同步参数

• Time division system

为了激活时分功能, 设置 "Switching" → "TSN" → "Configuration" → "Operation"为on.

对于使用时分功能的端口，选中“活动”框。另外，由于每个端口都可以接收所有类型的通信，因此在“Default gate states"中输入“ 0,6,7”。

• Connecting devices

在 "Port priority" of "Switching" → "QoS/Priority" → "Port Configuration"中，必须设置连接到每个端口的设备的类型。如果连接了CC-Link IE TSN设备，则输入7；如果是PC或其它进行IP通信的设备，则输入0。如果什么设备都没有连接，则输入0。

• Unnecessary Traffic Class

设置“Switching”→ ”TSN”→ ”SDU”。在此期间，端口1、2、3需要具有相同的配置

配置Mitsubishi RJ71GN11-T2

时间同步方法，通信周期和Time Slot配置由GX Works 3工程工具进行设置。

• Time synchronization system

在"RJ71GN11-T2 Module Parameters" → "Connection Device Information" →” Authentication Class Setting"下，选择 “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) "中输入“1000 μs” 。

• Time slot

"RJ71GN11-T2 Module Parameters"→"Communication Period Setting" → "Basic Period Setting"中"System Reservation Time" 和 "Cyclic Communication Time"输入。系统保留时间自动应用于TSLT2，而循环通讯时间自动应用于TSLT1。根据通讯周期和上述两个设置，与TSLT0对应的瞬时通讯字段将自动输入。