廣義現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)與工業(yè)以太網(wǎng)

1、廣義現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)與工業(yè)以太網(wǎng)作者：湘潭工學(xué)院 成繼勛 沈洪遠(yuǎn) 摘要：較全面地論述了現(xiàn)場(chǎng)總線及不同工業(yè)領(lǐng)域的低層串行數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：包括8類(lèi)總線的IEC 61158標(biāo)準(zhǔn)，以及用于公路車(chē)輛數(shù)字信息交換的ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)，列車(chē)通信網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEC 61375，用于低壓配電與控制裝置的控制器與設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)IEC 62026，用于工業(yè)機(jī)械(機(jī)床)運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)時(shí)通信標(biāo)準(zhǔn)IEC 61491(SERCOS)。介紹了我國(guó)制訂現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)向。論述了高速以太網(wǎng)用作現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展趨勢(shì)。 關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線 標(biāo)準(zhǔn) 工業(yè)以太網(wǎng) 一、 引 言 開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)總線最初目的是用數(shù)字儀表內(nèi)部所具有的數(shù)字信號(hào)替代420mA等

2、模擬信號(hào)實(shí)現(xiàn)控制室與現(xiàn)場(chǎng)之間的信息傳輸，最初應(yīng)用于過(guò)程控制及制造業(yè)?，F(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用以后，人們得到了更多的好處。例如控制功能徹底分散到現(xiàn)場(chǎng)，先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理功能得以實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)的可靠性大大提高等等?，F(xiàn)場(chǎng)總線有過(guò)不同的定義，其實(shí)質(zhì)是指應(yīng)用在測(cè)控現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、系統(tǒng)管控設(shè)備之間信息交換的串行雙向數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。從這一概念出發(fā)，本文所述的應(yīng)用在公路車(chē)輛、鐵路列車(chē)、低壓配電與控制以及機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制等領(lǐng)域的ISO11898、IEC 61375、IEC 62026、IEC 61491等標(biāo)準(zhǔn)所定義的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)都可以認(rèn)為是現(xiàn)場(chǎng)總線。這種現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展從過(guò)程控制及制造業(yè)測(cè)控領(lǐng)域開(kāi)始，以后很快發(fā)展到諸如電力監(jiān)控與繼電保

3、護(hù)、樓宇自動(dòng)化、環(huán)境監(jiān)控、交通工具、能源管理、農(nóng)業(yè)、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、機(jī)器人等各種領(lǐng)域，現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)總線已經(jīng)無(wú)處不在。 二、現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61158 自80年代中期開(kāi)始，世界上各大控制廠商及標(biāo)準(zhǔn)化組織推出了多種互不兼容的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，迄今為止世界上已出現(xiàn)過(guò)的總線有近200種。不同標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品不能互換，將給用戶造成極大的不便。從1984年起，IEC(國(guó)際電工委員會(huì))/TC65(工業(yè)過(guò)程測(cè)量及控制技術(shù)委員會(huì))和ISA(美國(guó)儀表學(xué)會(huì))就開(kāi)始了制訂國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的工作。但由于受到大控制廠商相互競(jìng)爭(zhēng)的影響，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制訂困難重重，商業(yè)集團(tuán)為了自身的利益給國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的投票通過(guò)制造阻

4、力，使得國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)遲遲不能完成。最終不得已在1999年12月通過(guò)了一個(gè)包含了多種互不兼容的協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)，即IEC 61158國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)包括了目前國(guó)際上用于過(guò)程工業(yè)及制造業(yè)的8類(lèi)主要的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議。 Type1,IEC 61158技術(shù)規(guī)范。這是由IEC/ISA負(fù)責(zé)制訂的，曾試圖使之成為統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)技術(shù)規(guī)范，基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF的H1(低速現(xiàn)場(chǎng)總線)是它的一個(gè)子集。 Type2，ControlNet現(xiàn)場(chǎng)總線。美國(guó)AB公司、Rockwell開(kāi)發(fā)，ControlNet International(CI)組織支持。 Type3,Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線。德國(guó)西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)，Profibus用戶組

5、織(PNO)支持。歐洲現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)三大總線之一。 Type4,PNet現(xiàn)場(chǎng)總線。丹麥Process Data公司開(kāi)發(fā)，PNet用戶組織支持。歐洲現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)三大總線之一。 Type5,FF HSE(High Speed Ethernet,高速以太網(wǎng))?，F(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)FF開(kāi)發(fā)的H2(高速現(xiàn)場(chǎng)總線)。 Type6,SwiftNet現(xiàn)場(chǎng)總線。美國(guó)SHIP STAR協(xié)會(huì)主持制定，波音公司支持。 Type7,WorldFIP現(xiàn)場(chǎng)總線。法國(guó)WorldFIP協(xié)會(huì)制訂并支持。歐洲現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)三大總線之一。 Type8,Interbus現(xiàn)場(chǎng)總線。德國(guó)Phoenix Contact公司開(kāi)發(fā)，Interbus Cl

6、ub支持。 上述8種總線中，Type1是為過(guò)程控制開(kāi)發(fā)的，支持總線供電和本質(zhì)安全。Type5(FF HSE)是與之配套的高速現(xiàn)場(chǎng)總線，用于對(duì)時(shí)間有苛刻要求或數(shù)據(jù)量較大的場(chǎng)合，如斷續(xù)生產(chǎn)的制造業(yè)，以及監(jiān)控級(jí)。Type2(ControlNet)為監(jiān)控級(jí)總線，它的底層(設(shè)備級(jí))總線為DeviceNet，兩者有著共同的應(yīng)用層。Type3(Profibus)有3個(gè)部分Profibus FMS、Profibus DP和Profibus PA，采用不同的物理層，分別用于監(jiān)控級(jí)、斷續(xù)生產(chǎn)的制造業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)和過(guò)程控制的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)。Type7(WorldFIP)也有不同的物理層，可用于過(guò)程控制和制造業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)。Type

7、4(PNet)多用于食品、飼養(yǎng)業(yè)、農(nóng)業(yè)及工業(yè)一般自動(dòng)化。Type6(SwiftNet)主要用于航空航天領(lǐng)域。Type8(Interbus)主要用于制造業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)(設(shè)備級(jí))或一般自動(dòng)化。 分成總論、物理層規(guī)范和服務(wù)定義、數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)定義、數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議規(guī)范、應(yīng)用層服務(wù)定義、應(yīng)用層協(xié)議規(guī)范6個(gè)部分，它的用戶層功能塊是IEC 61804標(biāo)準(zhǔn)，再加上IEC 61784(連續(xù)與斷續(xù)制造用行規(guī)集，草案)構(gòu)成一個(gè)完整的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。 三、現(xiàn)場(chǎng)總線的其它國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 除了IEC 61158外，IEC及ISO還制定了一些特殊行業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 (1) 1993年ISO/TC22/SC3(公路車(chē)輛技術(shù)委員會(huì)電氣電

8、子分委員會(huì))發(fā)布的ISO 11898公路車(chē)輛數(shù)字信息交換用于高速通信的CAN以及低速標(biāo)準(zhǔn)ISO 11519。 該標(biāo)準(zhǔn)基于有名的CAN(控制器局域網(wǎng))總線，已有很多文獻(xiàn)介紹。與之相關(guān)的還有ISO 119921(公路車(chē)輛主拖與被拖車(chē)輛之間的電氣連接數(shù)字信息交換卡車(chē)/拖車(chē)收發(fā)器標(biāo)準(zhǔn))和ISO 11898 3(容錯(cuò)收發(fā)器標(biāo)準(zhǔn))兩個(gè)低速的物理接口標(biāo)準(zhǔn)ISO119921提高了發(fā)送電平，具有很高的抗電磁干擾能力，能抵御100V以上的共模射頻電壓和約6V的地電位差，可用于嚴(yán)酷的電磁環(huán)境。 ISO 11898 3的特點(diǎn)是具有總線管理功能和容錯(cuò)性能。在總線CAN H和CAN L之一斷線、CAN H和CAN L之一

9、對(duì)電源短路或?qū)Φ囟搪?、CAN H和CAN L相互短路及線路與終端電阻斷開(kāi)時(shí)均能給出指示。總線在正常狀態(tài)時(shí)為差分傳輸，故障時(shí)轉(zhuǎn)為單線傳輸，故障消除后又自動(dòng)轉(zhuǎn)為差分傳輸。 由于CAN沒(méi)有規(guī)定應(yīng)用層和物理接口，一些組織給它制定了不同的應(yīng)用層和物理接口標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成了幾種完整的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議，其中比較有名的有下文提到的DeviceNet、SDS以及CANopen等。 (2) 1999年9月IEC TC9(鐵路電氣設(shè)備技術(shù)委員會(huì))發(fā)布的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61375列車(chē)通信網(wǎng)(TCN)5。 該標(biāo)準(zhǔn)定義了兩層總線：列車(chē)總線(WTB,Wire Train Bus)和多功能車(chē)輛總線(MVB,Multifunction V

10、ehicle Bus)。 MVB用于車(chē)輛或機(jī)車(chē)內(nèi)部通信，速率1.5Mb/s，提供3種物理接口：RS 485(距離不大于20m)；屏蔽雙絞線變壓器隔離接口(200m)，允許使用IEC 61158 2標(biāo)準(zhǔn)的變壓器和收發(fā)器；點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或星型的光纖連接(2000m)。MVB具有冗余媒體，媒體訪問(wèn)采用具有冗余主站(總線管理站)的主從方式。在任何時(shí)刻總線上都只有一個(gè)能發(fā)起通信的主站，但有兩個(gè)或幾個(gè)能轉(zhuǎn)變?yōu)橹髡镜目偩€管理站。幾個(gè)總線管理站通過(guò)令牌傳遞來(lái)轉(zhuǎn)移主站行使權(quán)，每隔幾秒鐘轉(zhuǎn)移一次。 WTB用于車(chē)輛之間的連接，每一車(chē)輛一個(gè)節(jié)點(diǎn)，WTB可有32個(gè)節(jié)點(diǎn)(最大62個(gè))，860m，媒體冗余，采用有護(hù)層的屏蔽雙絞線、

11、變壓器隔離、曼徹斯特(Manchester)編碼，速率1.5Mb/s。 由于總線長(zhǎng)，接收信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍大，解碼器采用SDSP(統(tǒng)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理器)。媒體訪問(wèn)采用主從方式，主站固定，但所有節(jié)點(diǎn)均有作為主站的能力，必要時(shí)(如主站失效、列車(chē)重組等)可改變主站節(jié)點(diǎn)。 MVB和WTB的鏈路層支持周期和非周期兩類(lèi)數(shù)據(jù)，提供過(guò)程數(shù)據(jù)、報(bào)文數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)3種服務(wù)。高層協(xié)議(0SI的37層)稱(chēng)為RTP(實(shí)時(shí)協(xié)議)，提供變量、報(bào)文和網(wǎng)絡(luò)管理3種基本服務(wù)。為了提高實(shí)時(shí)性，變量服務(wù)只有應(yīng)用層。 (3) IEC SC17B(低壓配電與控制裝置分委員會(huì))發(fā)布的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 62026低壓配電與控制裝置控制器與設(shè)備接口(C

12、DIs)1。 這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)包括了已有的4種現(xiàn)場(chǎng)總線：2000年7月發(fā)布的DeviceNet、SDS(Smart distributed system)和AS i(Actuator sensor interface),以及2001年11月審議通過(guò)的Seriplex總線(Serial multiplexed control Bus)。 DeviceNet和SDS都是基于CAN的，即它們的低兩層協(xié)議采納了CAN，補(bǔ)充了物理層，增加了應(yīng)用層和設(shè)備規(guī)范文件(device profile)，構(gòu)成了完整的開(kāi)放的現(xiàn)場(chǎng)總線。 ASI6和 Seriplex7是兩種面向位(bit)的價(jià)格低廉的總線，特別適合于以開(kāi)關(guān)量為

13、主的智能配線系統(tǒng)。AS 是一種輪循方式的主從系統(tǒng)，每次交換4位數(shù)據(jù)，采用無(wú)屏蔽雙絞線，支持總線供電，距離100m(可加重復(fù)器擴(kuò)展到300m)最大響應(yīng)時(shí)間5ms。Seriplex使用電源、數(shù)據(jù)、時(shí)鐘、公共線(地)4芯加屏蔽的專(zhuān)用電纜完成主從或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，拓?fù)淙我?，距離達(dá)1500m。它可以直接與嵌有Seriplex ASIC(專(zhuān)用集成電路)的控制元件或I/O模塊連接，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)可多至255節(jié)點(diǎn)，響應(yīng)時(shí)間小于1ms。Seriplex的傳輸方式幾乎不同于其它所有總線，它的ASIC不停地對(duì)時(shí)鐘線上的脈沖記數(shù)，當(dāng)記數(shù)等于自己的地址時(shí)，ASIC與數(shù)據(jù)線交換1位數(shù)據(jù)。 (4) IEC TC44(機(jī)械設(shè)備電氣安全

14、技術(shù)委員會(huì))1995年11月發(fā)布的IEC 61491工業(yè)機(jī)械電氣設(shè)備控制單元與驅(qū)動(dòng)裝置之間的實(shí)時(shí)通信串行數(shù)據(jù)鏈路189。 該標(biāo)準(zhǔn)定義了一種開(kāi)放的、控制單元與驅(qū)動(dòng)裝置之間的實(shí)時(shí)光纖串行接口，又被稱(chēng)作SERCOS(Seriel Real time Communication System,串行實(shí)時(shí)通信系統(tǒng))主要用于機(jī)床驅(qū)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中對(duì)位置、速度、扭矩等的控制，尤其用在多軸協(xié)調(diào)驅(qū)動(dòng)等場(chǎng)合。此外也可用于PLC接口或其它的I/O模塊。SERCOS是一個(gè)2/4 Mbit/s的光纖環(huán)(正在改進(jìn)的20版速率為2/4/8/16 Mbit/s)，每環(huán)可多至254個(gè)節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)的主控制器或驅(qū)動(dòng)裝置中嵌入SERC

15、OS專(zhuān)用芯片(SERCON410B等，新版為SERCON816)完成通信及驅(qū)動(dòng)功能。 此外，還有一些總線雖然不是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但已獲得了廣泛應(yīng)用。如美國(guó)Echelon公司推出的LonWorks總線，已在許多行業(yè)得到應(yīng)用，是建筑自動(dòng)化中起主導(dǎo)作用的總線，美國(guó)的列車(chē)通信標(biāo)準(zhǔn)也采用LonWorks。 四、我國(guó)制訂現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)向10 在我國(guó)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用還相當(dāng)落后。在技術(shù)相對(duì)落后的領(lǐng)域中，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制訂常等同采用相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。在現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制訂過(guò)程中，我國(guó)對(duì)IEC/ISA的工作即對(duì)IEC 61158技術(shù)報(bào)告一直是投贊成票的，即希望有一種和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)一致的單一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。199310已

16、等同采用IEC 61158 2(物理層規(guī)范)形成了GB/T 16657 2，并計(jì)劃等同采用IEC 61158技術(shù)報(bào)告的3、4、5、6部分。國(guó)家已大力投資支持開(kāi)發(fā)FF現(xiàn)場(chǎng)總線并取得了成效，正準(zhǔn)備通過(guò)互操作檢驗(yàn)。 1999年12月投票表決新的多總線共存的IEC 61158標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，我國(guó)同樣投了贊成票，即承認(rèn)了多總線共存的局面。但是，我國(guó)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制訂，已不打算等同采用IEC 61158標(biāo)準(zhǔn)。這是因?yàn)椋旱谝唬碌膰?guó)際標(biāo)準(zhǔn)是按總論、物理層規(guī)范和服務(wù)定義、數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)定義、數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議規(guī)范等分標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布的，8種標(biāo)準(zhǔn)分散在各個(gè)部分中，用戶使用一種總線標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，要從近4000頁(yè)文件中挑選，極不方便。第

17、二，8種總線，性能有優(yōu)劣，應(yīng)用范圍有寬窄，開(kāi)發(fā)難度有難易，開(kāi)放程度也不同，一種總線一般都能用于多個(gè)領(lǐng)域，我國(guó)完全沒(méi)有必要全部采用。我國(guó)準(zhǔn)備采用的做法是： (1) 選擇我們認(rèn)為影響大的優(yōu)秀的有市場(chǎng)前途的一些總線為我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)。這些總線必須是真正開(kāi)放的?？偩€所支持的國(guó)際組織必須支持、幫助中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，支持中國(guó)的企業(yè)開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品。 (2) 標(biāo)準(zhǔn)的文本采用歐洲現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的方式，一個(gè)一個(gè)總線分開(kāi)，便于用戶使用。1996年歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)發(fā)布的EN50170標(biāo)準(zhǔn)包括了Profibus、WorldFIP、 Net三種現(xiàn)場(chǎng)總線，后又采用了ControlNet和FF。 五、關(guān)于工業(yè)以太網(wǎng)和TCP/IP協(xié)

18、議簇11 幾年以前，Ethernet(以太網(wǎng))還被認(rèn)為不能用于工業(yè)控制領(lǐng)域，這主要是因?yàn)镋thernet的CDMA/CD媒體訪問(wèn)方式不能保證網(wǎng)絡(luò)(傳輸時(shí)間)的確定性，負(fù)荷重時(shí)網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率很低甚至崩潰。故在以往開(kāi)放的DCS中不得不采用昂貴的令牌網(wǎng)如MAP網(wǎng)。但是Ethernet技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用以及低廉的價(jià)格吸引著工業(yè)控制領(lǐng)域。100Mb/s的快速Ethernet誕生以后，一些機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)出適合于工業(yè)環(huán)境的Ethernet器件，開(kāi)始將Ethernet用于DCS的監(jiān)控級(jí)。事實(shí)證明，由于其高速、低負(fù)荷率，完全能保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性?，F(xiàn)在多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線行業(yè)性組織都在進(jìn)行Ethernet用作工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的研究

19、并推出了他們的解決方案。除上述的FF HSE外，還有Ethernet/IP(The Open DeviceNet Vendor Association支持)、ProfiNet(The Profibus Trade Organization支持)、Interface for Distributed Automation(The IDA Group支持)，Modbus/TCP(The Modbus Users Group支持)等。這些研究不僅僅是把Ethernet用作高層網(wǎng)絡(luò)，而且希望將它直接和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)所謂“一網(wǎng)到底；”、“一網(wǎng)打凈”。支持推進(jìn)這些研究活動(dòng)的國(guó)際組織有工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)會(huì) (I

20、ndustrial Ethernet Association)、工業(yè)自動(dòng)化開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)協(xié)會(huì)(IAONA)等。我國(guó)的“十五”863第一批項(xiàng)目也將工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線列為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目。 以上的解決方案基本上都是采用快速以太網(wǎng)(IEEE 802.3u)作為低兩層協(xié)議，第3、4層采用TCP/IP協(xié)議簇，再加上各自原來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用層和設(shè)備行規(guī)，將各自的應(yīng)用層數(shù)據(jù)封裝成TCP/IP的格式進(jìn)行傳輸。工業(yè)以太網(wǎng)用作過(guò)程控制領(lǐng)域的現(xiàn)場(chǎng)總線還要解決總線供電和本質(zhì)安全問(wèn)題，這也是目前正在研究的重要問(wèn)題。 由ODVA支持的Ethernet/IP(以太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議)是一種性能優(yōu)良的協(xié)議12，其應(yīng)用層稱(chēng)為CIP(控制與信息協(xié)議

21、)，和ControlNet、DeviceNet總線的應(yīng)用層完全相同并使用相同的設(shè)備行規(guī)，從而實(shí)現(xiàn)和ControlNet/DeviceNet總線系統(tǒng)的無(wú)縫連接并共同使用。CIP采用了一種叫做生產(chǎn)者/消費(fèi)者的通信模式，允許網(wǎng)絡(luò)上所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)從一個(gè)數(shù)據(jù)源存取同一數(shù)據(jù)，提高了通信效率。EtherNet/IP的結(jié)構(gòu)如圖1的左邊所示，應(yīng)用層的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)(I/O控制數(shù)據(jù))由傳輸層的UDP(用戶數(shù)據(jù)報(bào))協(xié)議傳送，非實(shí)時(shí)的顯式報(bào)文(Explicit Messaging)則由傳輸層的TCP(傳輸控制協(xié)議)傳送。UDP為無(wú)連接協(xié)議，軟件開(kāi)銷(xiāo)小，傳輸速度快。TCP為面向連接的協(xié)議，適合于傳輸較長(zhǎng)的報(bào)文。Ethernet

22、/IP有免費(fèi)的協(xié)議文本供使用(免費(fèi)下載)，有開(kāi)發(fā)工具并已有產(chǎn)品，故Ethernet/IP的性能和開(kāi)發(fā)的成本及難度在幾種方案中均處于優(yōu)勢(shì)。 以太網(wǎng)的工業(yè)應(yīng)用成了當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，有人預(yù)言工業(yè)以太網(wǎng)將會(huì)取代所有的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)而一統(tǒng)天下，實(shí)現(xiàn)人們夢(mèng)寐以求的統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線。用以太網(wǎng)替代設(shè)備級(jí)現(xiàn)場(chǎng)總線也容易實(shí)現(xiàn)，只要在現(xiàn)場(chǎng)儀表中裝上以太網(wǎng)收發(fā)器及協(xié)議芯片，就能將儀表掛到以太網(wǎng)上。但筆者認(rèn)為，這種統(tǒng)一是不現(xiàn)實(shí)的，也是不必要的。因?yàn)椋?(1) 不同的應(yīng)用場(chǎng)合有不同的特點(diǎn)，一種現(xiàn)場(chǎng)總線(以太網(wǎng))難以滿足要求。如有的場(chǎng)合需要高抗干擾，有的場(chǎng)合需要遠(yuǎn)距離傳輸，但并不需要大的帶寬，有的場(chǎng)合不適宜采用星形網(wǎng)絡(luò)等等。 (2) 采用導(dǎo)線的以太網(wǎng)單個(gè)網(wǎng)段長(zhǎng)度有限，光纖