第九章Rockwell三層網(wǎng)絡(luò)體系

一、NetLinx簡(jiǎn)介RockwellAutomation

已經(jīng)推出了先進(jìn)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)NetLinx開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。NetLinx

體系結(jié)構(gòu)包括一系列網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，相同的應(yīng)用層協(xié)議，以及開(kāi)放的軟件接口，以保證高效、無(wú)縫的信息以及控制數(shù)據(jù)流。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的最重要的目標(biāo)，就是在同一網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制、系統(tǒng)組態(tài)以及數(shù)據(jù)采集等多種不同的功能。NetLinx體系結(jié)構(gòu)包括三層開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：

DeviceNet,ControlNet和EtherNet/IP。NetLinx網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中三層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及規(guī)范已經(jīng)先后成為廣泛接受的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。第九章Rockwell三層網(wǎng)絡(luò)體系深入淺出NetLinx網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)機(jī)械工業(yè)出版社DeviceNet、ControlNet和EtherNet/IP三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無(wú)論是單獨(dú)應(yīng)用其中某種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，抑或結(jié)合起來(lái)應(yīng)用于不同行業(yè)：DeviceNet–適用于簡(jiǎn)單智能設(shè)備，需要提供診斷能力、減少接線和安裝成本，提供即插即用方案，需要密封式介質(zhì)，適合于小型分組數(shù)據(jù)通訊的場(chǎng)合。ControlNet–如果應(yīng)用的首要要求是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送，要求較高的確定性和/或介質(zhì)冗余，通訊速率更高，中等大小的分組數(shù)據(jù)傳送，要求可重復(fù)的規(guī)劃數(shù)據(jù)，或者需要本征安全的設(shè)備時(shí)。EtherNet/IP–需要有效的工廠級(jí)管理信息通訊，要求更多的數(shù)據(jù)采集站點(diǎn)，需要處理大量報(bào)文數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，利用成熟的技術(shù)，可以降低成本。Profibus-PAProfibus-DP西門(mén)子以太網(wǎng)CIP協(xié)議突出網(wǎng)絡(luò)效率，可在同一介質(zhì)上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制、設(shè)備組態(tài)以及數(shù)據(jù)采集等工作。

控制部分用以進(jìn)行實(shí)時(shí)I/O數(shù)據(jù)傳送和互鎖。信息處理部分用以進(jìn)行報(bào)文信息的交換，如對(duì)等的通訊、報(bào)警、組態(tài)、操作員顯示站以及故障診斷等。NetLinx體系結(jié)構(gòu)的核心技術(shù)是：控制與信息協(xié)議（CIP，ControlandInformationProtocol）也稱為通用工業(yè)協(xié)議（CommonIndustrialProtocol）。CommonIndustrialProtocol(CIP)

通用工業(yè)協(xié)議

CIP包含了各種工業(yè)實(shí)時(shí)控制需要的服務(wù)和行規(guī)(Profiles);

CIP將網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)按照有實(shí)時(shí)控制要求和沒(méi)有實(shí)時(shí)控制要求以不同的優(yōu)先等級(jí)區(qū)別對(duì)待。CIPMessageRouting,ConnectionManagementCIPDataManagementServicesExplicitMessages,I/OMessagesCIPApplicationLayerApplicationObjectLibrarySemi-conductorValvesDrivesRobotsOther通用工業(yè)協(xié)議CIP

（CommonIndustrialProtocol）設(shè)備應(yīng)用描述AppProfilesLay7應(yīng)用層DeviceNetSpecificationEthernet(IEEE802.3)CAN(ISO11898)ControlNetSpecificationControlNetSpecificationApplicationCIPDeviceProfilesDataLinkPhysicalNetworkTransportSessionPresentationDeviceNetSpecificationEthernetCSMA/CD(IEEE802.3)Future???InternetProtocolUDPTCPCIPEncapsulationCIPMessageRouting,ConnectionManagementCIPDataManagementServicesExplicitMessages,I/OMessagesCIPApplicationLayerApplicationObjectLibraryMotorStarterPneumaticValvesACDrivesPositionControllerOtherProfilesCIPDeviceNetEtherNet/IPControlNet未來(lái)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)CTDMA就象同一種語(yǔ)言讓不同地區(qū)的人們能夠直接進(jìn)行交流，CIP讓DeviceNet、ControlNet以及EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫集成；無(wú)須附加編程，用戶即可直接從任意一點(diǎn)訪問(wèn)、組態(tài)并維護(hù)以上任意網(wǎng)絡(luò)中的任意設(shè)備。BBDeviceNetControlNetEtherNet/IPBCIPCIPBCIPCIP對(duì)于用戶而言，

所有CIP工業(yè)網(wǎng)絡(luò)是無(wú)縫集成的“一種”網(wǎng)絡(luò)二、控制和信息協(xié)議（CIP）控制和信息協(xié)議（CIP，ControlandInformationProtocol；也稱為通用工業(yè)協(xié)議，CommonIndustrialProtocol）是一種為工業(yè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的應(yīng)用層協(xié)議。DeviceNet,ControlNet和EtherNet/IP三種網(wǎng)絡(luò)所采用。

CIP是設(shè)計(jì)工業(yè)控制設(shè)備的基于對(duì)象的一種方法(例如體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)類(lèi)型、服務(wù)等)，它是獨(dú)立于特定網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層協(xié)議，提供了訪問(wèn)數(shù)據(jù)和控制設(shè)備操作的服務(wù)集。三種網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)模型和ISO/OSI參考模型對(duì)照DeviceNet是一種基于CAN（ControllerAreaNetwork，控制器局域網(wǎng)）的網(wǎng)絡(luò)，除了其物理層的傳輸介質(zhì)、收發(fā)器等是自己定義的以外，物理層的其他部分和數(shù)據(jù)鏈路層都采用CAN的協(xié)議。ControlNet的物理層是自己定義的，數(shù)據(jù)鏈路層用的是并存時(shí)間域多路存取(ConcurrentTimeDomainMultipleAccess—CTDMA)協(xié)議。EtherNet/IP是一種基于以太網(wǎng)技術(shù)和TCP/IP技術(shù)的工業(yè)以太網(wǎng)，其物理層和數(shù)據(jù)鏈路層用的是以太網(wǎng)協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層用的是TCP/IP協(xié)議族種的協(xié)議。EtherNet/IP

IEC61158及IEC61784標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)UDPARPIPRARPICMPOSPFTCPFTPHTTPBOOTPDHCPOPCSNMPIGMPIGRPIEEE802.3EthernetUDPIPTCPCIPUpperLayers(Session,Presentation,Application,DeviceProfiles)DataLink&PhysicalLayersNetworkLayerTransportLayerExplicitMessagingReal-timeI/O

ControlEtherNet/IP=標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP以太網(wǎng)+CIP1、生產(chǎn)者/消費(fèi)者(客戶)網(wǎng)絡(luò)模型

(Producer/ConsumerModel)

工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)中有兩種主要的網(wǎng)絡(luò)模型：

源/目的地模型(Source/Destination)

生產(chǎn)者/消費(fèi)者(Producer/Consumer)1）源/目的地模型典型的源/目的地模型的一個(gè)數(shù)據(jù)包如下所示：1、主/從系統(tǒng)：主/從是一個(gè)層次體系，系統(tǒng)中包含一個(gè)發(fā)起所有通信的主機(jī)，從機(jī)只能跟主機(jī)通信并且以“只答”的方式，當(dāng)用于I/O信息時(shí)，這種網(wǎng)絡(luò)就只能限于這種功能。2、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)優(yōu)于主從結(jié)構(gòu)，在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的系統(tǒng)中，設(shè)備既可以發(fā)起通信，也可以回應(yīng)系統(tǒng)中其他設(shè)備的請(qǐng)求。為保證節(jié)點(diǎn)設(shè)備都有機(jī)會(huì)發(fā)送信號(hào)到網(wǎng)絡(luò)，大多數(shù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)使用某種類(lèi)型的令牌傳遞算法；但點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的靈活性使得控制器之間的互鎖問(wèn)題更加復(fù)雜化，響應(yīng)的時(shí)間隨著網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載、需傳送信息的節(jié)點(diǎn)與當(dāng)前令牌持有者之間“距離”有很大的不定性?！霸?目的地”(Source-Destination)通訊模式：需要將單一的報(bào)文逐一傳送到各個(gè)相關(guān)設(shè)備，這樣的解決方案有較明顯的缺點(diǎn)和局限性。無(wú)論對(duì)于網(wǎng)絡(luò)還是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，都占用了更多的時(shí)間和帶寬，效率較低。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?、網(wǎng)絡(luò)通訊任務(wù)量的變化，都會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)的時(shí)間，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送的確定性、可重復(fù)性較差。基于源/目的地的網(wǎng)絡(luò)在把同樣數(shù)據(jù)發(fā)往不同節(jié)點(diǎn)時(shí)都消耗了過(guò)多帶寬，實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制將更加困難，數(shù)據(jù)到達(dá)每個(gè)驅(qū)動(dòng)器的時(shí)間是不同的。CIP中采用了個(gè)全新的生產(chǎn)者/消費(fèi)者網(wǎng)絡(luò)模型。在生產(chǎn)者/消費(fèi)者模型中，信息按內(nèi)容來(lái)標(biāo)識(shí)，如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)要接收一個(gè)數(shù)據(jù)，僅僅需識(shí)別與此信息相連的特定的標(biāo)識(shí)符，每個(gè)數(shù)據(jù)包不再需要源地址位和目標(biāo)地址位。2）生產(chǎn)者/消費(fèi)者模型數(shù)據(jù)是按內(nèi)容進(jìn)行標(biāo)識(shí)的，數(shù)據(jù)源只需將數(shù)據(jù)發(fā)送一次。許多需用此數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)通過(guò)在網(wǎng)上同時(shí)識(shí)別這個(gè)標(biāo)識(shí)符，可同時(shí)從同一生產(chǎn)者取用此消費(fèi)同一數(shù)據(jù)。消費(fèi)者節(jié)點(diǎn)之間可實(shí)現(xiàn)精確的同步，而且提高了帶寬的有效使用率，其他的設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)后并不增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，因?yàn)樗鼈兺瑯涌梢韵M(fèi)這些相同的信息。當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)組時(shí)，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)組使用不同的標(biāo)識(shí)符。工作原理例如：一間房間內(nèi)有20個(gè)人，把當(dāng)前的時(shí)間通知給其中數(shù)人。源/目的模式中，時(shí)間信息被逐個(gè)告知室內(nèi)每個(gè)人，其中有的人可選擇聽(tīng)，另一些人則選擇不聽(tīng)。在信息的逐個(gè)傳輸過(guò)程中，時(shí)間已發(fā)生變化，因此數(shù)據(jù)在傳給第一個(gè)人以后就變得不準(zhǔn)確了。當(dāng)室內(nèi)人數(shù)增加時(shí)，通信時(shí)間也就增加了。生產(chǎn)者/客戶模式中，時(shí)間信息被同時(shí)告知室內(nèi)20人，所有人同時(shí)聽(tīng)到，有些人需要?jiǎng)t聽(tīng)，其他則選擇不聽(tīng)。這樣就不會(huì)出現(xiàn)信息失真的現(xiàn)象，室內(nèi)人數(shù)的增減也不會(huì)影響通信時(shí)間和效率，因而保證了高效率和高確定性。一個(gè)使用生產(chǎn)者／消費(fèi)者模型示例。2、顯性報(bào)文和I/O報(bào)文

(ExlicitandI/Omessaging)CIP協(xié)議可以傳輸多種類(lèi)型的數(shù)據(jù)，CIP根據(jù)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)對(duì)傳輸服務(wù)質(zhì)量要求的不同，把報(bào)文分為兩種：顯性報(bào)文和I/O報(bào)文

工廠控制層網(wǎng)絡(luò)傳送：

（1）一般的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)中需傳送的報(bào)文（2）傳送實(shí)時(shí)的輸入/輸出(I/O)控制信息及整個(gè)控制系統(tǒng)中各控制器互鎖信息等。顯性報(bào)文用來(lái)上載和下載程序，修改設(shè)備組態(tài)，記載數(shù)據(jù)日志，作趨勢(shì)分析和診斷等功能。這種類(lèi)型的報(bào)文在數(shù)據(jù)量的大小和使用頻率上都是非常不確定的。

I/O報(bào)文I/O報(bào)文在本質(zhì)上是隱性的(Implicit)，也稱為隱性報(bào)文。它是數(shù)據(jù)域中常不包括協(xié)議信息，僅僅是實(shí)時(shí)的I/O控制數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的含義是預(yù)定義的。在節(jié)點(diǎn)中對(duì)處理這些數(shù)據(jù)所需的時(shí)間大大減小。這種類(lèi)型的報(bào)文而必須引入的附加量(overhead)小，數(shù)據(jù)短，使用頻率一致，并且需要高的性能：對(duì)I/O報(bào)文傳送的可靠性，送達(dá)時(shí)間的確定性及可重復(fù)性有很高的要求。3、I/O觸發(fā)機(jī)制CIP支持多種I/O數(shù)據(jù)觸發(fā)方式。除了傳統(tǒng)的輪詢方法外，CIP還允許用兩種新的功能的I/O觸發(fā)方法：狀態(tài)改變發(fā)送(Change-of-State)和周期I/O發(fā)送(Cyclic)（1）輪詢輪詢是從源/目的地模型產(chǎn)生的，它本質(zhì)上是一種兩個(gè)報(bào)文的雙向處理(發(fā)送方輸出數(shù)據(jù)命令，接收節(jié)點(diǎn)收到后作出響應(yīng)并把反應(yīng)送回)，往往用在主機(jī)到它的從機(jī)之間。許多輪詢周期充滿了相同的輸入和輸出數(shù)據(jù)，這些冗余的數(shù)據(jù)浪費(fèi)了大量網(wǎng)絡(luò)帶寬。（2）狀態(tài)改變(基于事件)觸發(fā)機(jī)制狀態(tài)改變(基于事件)觸發(fā)機(jī)制的系統(tǒng)中，僅當(dāng)數(shù)據(jù)改變時(shí)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，并同時(shí)發(fā)送給所有需要該數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)，沒(méi)有輪詢周期帶來(lái)的延遲。同時(shí)一個(gè)作為背景的心跳(heart-beat)信息可以周期地發(fā)送，消費(fèi)者可用它來(lái)辨別設(shè)備是狀態(tài)沒(méi)有改變還是設(shè)備不在線(離線)。采用狀態(tài)改變觸發(fā)機(jī)制可以顯著的降低網(wǎng)絡(luò)阻塞和負(fù)載，特別當(dāng)設(shè)備需要重復(fù)的接收、處理和生成同一種數(shù)據(jù)時(shí)。（3）周期性發(fā)送周期性發(fā)送(基于時(shí)間)時(shí)，數(shù)據(jù)可根據(jù)用戶選擇的速度來(lái)產(chǎn)生，數(shù)據(jù)的更新速度與節(jié)點(diǎn)和應(yīng)用相匹配。例如在優(yōu)化的PID控制中，傳感器的信息可以以精確的間隔進(jìn)行采樣，或者控制器可以收集大塊數(shù)據(jù)后以每秒若干次且大于操作員界面的反應(yīng)速度進(jìn)行發(fā)送。這樣，可為快速變化的IO信息的節(jié)點(diǎn)保留了帶寬。4、通信模式CIP支持多種通信模式，包括：

主從（Master/Slaver）、多主（Multi-Master）、對(duì)等（Peer-to-Peer），或者三種模式的任意組合在主從通信模式中，網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)地位是不平等的，網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和若干個(gè)從節(jié)點(diǎn)組成，典型的主從網(wǎng)絡(luò)是由一臺(tái)控制器和若個(gè)臺(tái)被控單元組成。在多主通信模式中，網(wǎng)絡(luò)上有多個(gè)主節(jié)點(diǎn)。在對(duì)等通信模式中，網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)節(jié)點(diǎn)的地位是平等的，沒(méi)有主從之分。5、面向連接

CIP另一個(gè)重要特點(diǎn)是面向連接，在通信開(kāi)始之前必須建立起連接，獲取唯一的連接標(biāo)識(shí)符（ConnectionID――CID）。如果連接涉及到雙向的數(shù)據(jù)傳輸，就需要兩個(gè)CID。CID的定義及格式是與具體網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的，比如DeviceNet的CID定義是基于CAN標(biāo)識(shí)符的。通過(guò)獲取CID，連接報(bào)文就不必包含與連接有關(guān)的所有信息，只需要包含CID即可，從而提高了通信效率。ControlNet是1997年推出的一種新的面向控制層(監(jiān)控級(jí))的實(shí)時(shí)性現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。

(1)ControlNet在單根電纜上支持兩種類(lèi)型的信息傳輸：一是對(duì)時(shí)間有苛求的控制信息和I/O數(shù)據(jù)，ControlNet授予它們最高的優(yōu)先權(quán)，保證其不受其他信息的干擾，具有確定性和可重復(fù)性；二是無(wú)時(shí)間苛求的信息發(fā)送和程序上/下載，它們被授予較低的優(yōu)先權(quán)，在保證第一種類(lèi)型信息傳輸?shù)臈l件下進(jìn)行傳遞。

(2)ControlNet生產(chǎn)者/客戶模式取代了傳統(tǒng)的源/目的模式，不僅支持傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，而且允許同時(shí)向多個(gè)設(shè)備傳遞信息。三、ControlNet1、ControlNet物理層

ControlNet物理媒介可以使用電纜和光纖，電纜使用RG-6/U同軸電纜(和有線電視電纜相同)，其特點(diǎn)是廉價(jià)、抗干擾強(qiáng)、安裝簡(jiǎn)單。使用標(biāo)準(zhǔn)BNC連接器和無(wú)源分接器(Tap)，分接器允許節(jié)點(diǎn)安裝在網(wǎng)絡(luò)的任何地方，每個(gè)網(wǎng)段可延伸1000m，并且可用中繼器(Repeater)進(jìn)行擴(kuò)展。在戶外、危險(xiǎn)及高電磁干擾環(huán)境下可使用光纖。當(dāng)與同軸電纜混接時(shí)，可延伸到25km，其距離僅受光纖的質(zhì)量所限制。

2、媒質(zhì)訪問(wèn)

媒質(zhì)訪問(wèn)控制使用時(shí)間片算法(TimeSlice)，保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的同步帶寬的分配。根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的特性，帶寬預(yù)先保留或預(yù)訂(Scheduled)用來(lái)支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳送，余下的帶寬用于非實(shí)時(shí)或未預(yù)訂(Unscheduled)數(shù)據(jù)的傳送；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括I/O信息和控制器之間對(duì)等信息的互鎖(Interlocking)非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括顯性報(bào)文(ExplicitMessaging)和連接的建立。

ControlNet數(shù)據(jù)鏈路層的

介質(zhì)存取控制協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)上各節(jié)點(diǎn)要通信時(shí)，哪個(gè)節(jié)點(diǎn)有優(yōu)先權(quán)在網(wǎng)上發(fā)送數(shù)據(jù)?幾個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)在網(wǎng)上發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)生“碰撞”時(shí)，誰(shuí)有權(quán)繼續(xù)發(fā)送?各種網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議就是負(fù)責(zé)整個(gè)“仲裁”的。

當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它首先偵聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)。如果偵聽(tīng)到網(wǎng)絡(luò)是“忙”的，它就等待，直到偵聽(tīng)到“空”時(shí)馬上發(fā)送。如果兩個(gè)或更多個(gè)節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)到網(wǎng)絡(luò)是“空”時(shí)，并同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送數(shù)據(jù)，不同節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)的同時(shí)也在偵聽(tīng)。如偵聽(tīng)到發(fā)生碰撞，正在發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)馬上停止發(fā)送，并等待一個(gè)無(wú)規(guī)的時(shí)間間隔后再嘗試發(fā)送。這個(gè)無(wú)規(guī)的時(shí)間間隔由標(biāo)準(zhǔn)的二進(jìn)指數(shù)式后退算法(BinaryExponentialBack-offalgorithm—BEB)來(lái)確定。

以太網(wǎng)采用“碰撞檢測(cè)載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)”(CSMA/CD)仲裁機(jī)制，在IEEE802.3網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)它作了描述。在停止發(fā)送的過(guò)程中，數(shù)據(jù)“散片”殘留在網(wǎng)絡(luò)上。采用這種缺乏優(yōu)先級(jí)考慮的“仲裁”機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)一般不具有工業(yè)控制所要求的可靠性、確定性。在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中往往采用“優(yōu)先級(jí)仲裁”機(jī)制，如DeviceNet、SDS、CANopen等網(wǎng)絡(luò)“非破壞性逐位仲裁載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)”(CarrierSenseMulipleAccessWithNonde-structivenBit-wiseArbitration—CSMA/NBA)。Profibus和ControlNet都是典型的令牌傳遞的總線型控制網(wǎng)絡(luò)。

令牌總線協(xié)議(IEEE802.4)是一個(gè)線性的、多支路樹(shù)型或分段的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)邏輯上組成一個(gè)環(huán)。在ControlNet中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)知道它前一個(gè)和后一個(gè)的節(jié)點(diǎn)地址，在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中，持有令牌的節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送數(shù)據(jù)，直到發(fā)完要發(fā)的所有數(shù)據(jù)或者用完令牌持有時(shí)間，然后該節(jié)點(diǎn)再重新生成一個(gè)新的令牌并傳遞給網(wǎng)絡(luò)中下一個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)。如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)沒(méi)有要傳送的數(shù)據(jù)，它只須將令牌傳給其下一個(gè)節(jié)點(diǎn)即可，由于令牌傳遞的對(duì)象是邏輯意義的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，因而與其物理位置無(wú)關(guān)。令牌在邏輯上循環(huán)傳遞。每次只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送數(shù)據(jù)，因而數(shù)據(jù)幀不可能發(fā)生碰撞。令牌總線協(xié)議網(wǎng)絡(luò)上每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)唯一的MAC地址(從1到99)，像普通令牌傳遞總線一樣，持有令牌的節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)上并沒(méi)有真正的令牌在傳輸；每個(gè)節(jié)點(diǎn)，監(jiān)視收到的每個(gè)數(shù)據(jù)幀的源節(jié)點(diǎn)地址，在該數(shù)據(jù)幀結(jié)束之后，每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置一個(gè)隱性令牌寄存器(impicittokenregister)，其值為收到的源MAC地址加1。如果隱性令牌寄存器的值等于某個(gè)節(jié)點(diǎn)自己的MAC地址，該節(jié)點(diǎn)就可以立刻發(fā)送數(shù)據(jù)。所有節(jié)點(diǎn)的隱性令牌寄存器在任一時(shí)刻的值不同，這就避免了沖突的發(fā)生。如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)沒(méi)有要發(fā)的數(shù)據(jù)，則只須發(fā)一個(gè)空的數(shù)據(jù)幀。ControlNet采用了一個(gè)特殊的令牌傳遞機(jī)制：

隱性令牌傳遞(implicittokenpassing)ControlNet中傳遞隱性令牌的邏輯是通過(guò)特別設(shè)計(jì)的時(shí)間分片存取算法來(lái)控制，即用并存時(shí)間域多路存取(ConcurrentTimeDomainMultipleAccess—CTDMA)算法。在每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)更新時(shí)間(NetworkUpdateTime—NUT)內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)拿到隱性令牌傳送信息的機(jī)會(huì)。ControlNet的技術(shù)規(guī)范規(guī)定可組態(tài)的NU