控制及信息協(xié)議(CIP).ppt

1、控制及信息協(xié)議（CIP）,CIP網(wǎng)絡概述,CIP（Commmon Industrail Protocol通用工業(yè)協(xié)議）是一種為工業(yè)應用開發(fā)的應用層協(xié)議，被DeviceNet、ControllNet、EtherNet/IP三種網(wǎng)絡所采用，因此這三種網(wǎng)絡相應地統(tǒng)稱為CIP網(wǎng)絡。三種CIP網(wǎng)絡都已成為國際標準，DeviceNet、ControllNet、EtherNet/IP各自的規(guī)范中分別給出CIP的定義（以下稱CIP規(guī)范），三種規(guī)范對CIP的定義大同小異，只是在與網(wǎng)絡底層有關的部分不一樣。 三種CIP網(wǎng)絡的網(wǎng)絡模型和ISO/OSI參考模型對照如下圖所示。,DeviceNet是一種基于控制器局域網(wǎng)

2、（CAN）的網(wǎng)絡，除了其物理層的傳輸介質、收發(fā)器等是自己定義的以外，物理層的其它部分和數(shù)據(jù)鏈路都采用CAN協(xié)議。 ControllNet的物理層是自己定義的，數(shù)據(jù)鏈路層用的是同時間域多路訪問（Concurrent Time Domain Multiple AccessCTDMA）協(xié)議 EtherNet/IP是一種基于以太網(wǎng)技術和TCP/IP技術的工業(yè)以太網(wǎng)，因此其物理層和數(shù)據(jù)鏈路層用的是以太網(wǎng)的協(xié)議、網(wǎng)絡層和傳輸層用的是TCP/IP協(xié)議族中的協(xié)議，應用層除了使用CIP外，也使用了TCP/IP協(xié)議族中的應用層協(xié)議。,CIP網(wǎng)絡特點,由于應用層采用CIP，相對而言CIP網(wǎng)絡具有以下特點: 1、功能

3、強大、靈活性強. CIP網(wǎng)絡功能的強大，體現(xiàn)在可通過一個網(wǎng)絡傳輸多種類型的數(shù)據(jù)，完成以前需要兩個網(wǎng)絡才能完成的任務。其靈活性題現(xiàn)在對多種通訊模式和多種I/O數(shù)據(jù)觸發(fā)方式的支持。 2、具有良好的實時性、確定性、可重復性和可靠性。主要體現(xiàn)在用基于生產者/消費者（Producer/Consumer）模型的方式發(fā)送對時間有苛求的報文等方面。 三種CIP網(wǎng)絡對比 依據(jù)網(wǎng)絡底層采用的協(xié)議不同，每種CIP網(wǎng)絡又有各自的一些特點。三種CIP網(wǎng)絡對比見下表：,從表中可以看出DeviceNet具有節(jié)點成本低、網(wǎng)絡供電等特點；ControlNet具有通訊波特率高、支持介質冗余和本質安全等特點；而EtherNet/I

4、P作為一種工業(yè)以太網(wǎng)，具有高性能、低成本、易使用、易于和內部網(wǎng)甚至因特網(wǎng)進行信息集成等特點。 信息層網(wǎng)絡：提供高帶寬、低確定性 的通信服務 自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡 控制層網(wǎng)絡：提供中等帶寬、高確定 性的通信服務 設備層網(wǎng)絡：提供低帶寬、低成本、 高確定性的通信服務 設備層網(wǎng)絡： DeviceNet 控制層網(wǎng)絡： ControlNet、 EtherNet/IP,CIP的特點,1、報文 傳輸服務質量評價指標：確定性、單位時間內有通信行為的節(jié)點所占的比例、響應時間。 CIP報文分為兩種： 顯式報文：包含解讀該報文所需要的信息，用于傳輸對時間沒有苛求的數(shù)據(jù)。 隱式報文：含義在網(wǎng)絡配置時確定，用于傳輸對時間有苛

5、求的數(shù)據(jù)。 DeviceNet：隱式報文使用優(yōu)先級高的報頭，顯式報文使用優(yōu)先級低的報頭 ControlNet：隱式，預定時間段；顯式，非預定時間段 EtherNet/IP：隱式，UDP；顯式，TCP,2、面向連接 通信開始之前先建立連接，獲取唯一的連接標識符（CID）。CID的定義及格式與具體網(wǎng)絡有關。 建立連接需要用到未連接報文（包含目的地址、內部數(shù)據(jù)描述、源地址）。 CIP連接兩種： 顯式連接：未連接報文管理器（UCMM） AB連接建立過程：A廣播發(fā)送請求所有節(jié)點收到請求，判斷 B判斷發(fā)給自己UCMM反應廣播發(fā)送響應A接收，得到CID連接建立 隱式連接：在網(wǎng)絡配置時建立，過程復雜 連接層次

6、（從上往下）：應用連接、傳輸連接、網(wǎng)絡連接。,傳輸類型4種： LISTENONLY連接依賴于另一個連接，若其所依賴的連接關閉，該連接也關閉。其余三種無依賴。 傳輸類7種，表327。 3、生產者/消費者模型 工業(yè)網(wǎng)絡兩類：源/目的地模型，Profibus等；生產者/消費者模型，3種CIP網(wǎng)絡，基金會現(xiàn)場總線 （1）基于源/目的地模型：根據(jù)目的地址判斷是否發(fā)給自己 報文格式：,（2）基于生產者/消費者模型 每個報文都有唯一的報文標識符（Message ID-MID），在發(fā)送報文之前，要在發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點之間建立連接，這樣，接收節(jié)點就知道發(fā)送給自己的報文MID是什么樣的。然后，報文發(fā)送節(jié)點把MID

7、、數(shù)據(jù)、校驗以及其他一些必要的信息組成報文，發(fā)送到網(wǎng)絡上。報文接收節(jié)點根據(jù)報文的MID來判斷是不是發(fā)給自己的，如果是，就接收。 報文格式：,基于源/目的地模型的網(wǎng)絡只支持點對點通信，基于生產者/消費者模型的網(wǎng)絡除支持點對點通信外，還支持多播通信，即在網(wǎng)絡上可以同時給幾個其他節(jié)點發(fā)送報文。CIP對多播的支持由CIP的原理決定，但同時也需要網(wǎng)絡底層提供支持。比如，EthererNet/IP多播功能的實現(xiàn)需要用到IP多播技術。 多播通信的優(yōu)點： 節(jié)約帶寬，提高通信效率 可重復性好 可實現(xiàn)精確的同步,CIP隱式報文傳輸基于生產者/消費者模型，可以采用多播方式 CIP顯式報文傳輸基于源/目的地模型，點對

8、點 4、通信模式 CIP支持多種通信模式：主從（節(jié)點地位不平等）、多主（多個主節(jié)點）、對等（節(jié)點地位平等），或3種模式的任意組合。 5、I/O數(shù)據(jù)觸發(fā)方式 4種：位選通、輪詢、狀態(tài)改變和循環(huán) 選擇合理的I/O數(shù)據(jù)觸發(fā)方式，可提高網(wǎng)絡利用率。,（1）位選通：主節(jié)點發(fā)送廣播報文（位選通命令報文），選中從節(jié)點發(fā)送位選通響應報文，返回輸入數(shù)據(jù)/狀態(tài)信息。適用于少量I/O數(shù)據(jù)的傳輸。 （2）輪詢：以點對點方式發(fā)送輪詢命令報文，接到命令的從節(jié)點通過輪詢響應報文返回輸入數(shù)據(jù)/狀態(tài)信息。 （3）循環(huán)：每隔一定時間發(fā)送一次I/O數(shù)據(jù)，根據(jù)模擬量變化的快慢設定循環(huán)發(fā)送數(shù)據(jù)的時間間隔。適用于模擬I/O數(shù)據(jù)的傳輸。

9、（4）狀態(tài)改變：事件觸發(fā)方式，節(jié)點在其所監(jiān)測的狀態(tài)發(fā)生變化時發(fā)送數(shù)據(jù)。優(yōu)點：效率高。缺點：長時間不發(fā)送數(shù)據(jù)，接收節(jié)點無法判斷狀態(tài)?？刹捎脿顟B(tài)改變和循環(huán)相結合的方式解決。 狀態(tài)改變和循環(huán)方式的I/O數(shù)據(jù)通信應答可有可無，位選通和輪詢方式需有應答。,CIP,OOP： Object Oriented Programming,面向對象的編程 。 所謂“對象”就是一個或一組數(shù)據(jù)以及處理這些數(shù)據(jù)的方法和過程的集合。它有屬性、標識、狀態(tài)、行為、方法、接口，并且通常對外提供一些服務。 屬性：數(shù)據(jù)，用來描述對象所描述的東西的某種性質。 標識：區(qū)別一個對象和其他所有對象的屬性。 狀態(tài)：屬性所取的值。 行為：對象如

10、何動作和響應。 方法：函數(shù)（實現(xiàn)行為的一段程序） 接口：能被外部訪問的方法和屬性的集合。 服務：具備的功能。,類：對一組相似的對象的抽象。類是對象的模板，對象是類的實例。 OOP有安全性高、代碼可復用等優(yōu)點。 安全性：封裝保證 代碼復用途徑兩種：繼承和構成 繼承：子類繼承父類的屬性和方法 構成：一個類由其他幾個類構成 多態(tài)性：對同樣的請求作出不同的反應，實現(xiàn)對接口的復用,CIP對象模型,對象兩種： 和通信有關，如連接對象 和應用有關，如參數(shù)對象 隱式報文連接對象：負責分配和管理與顯式連接有關的內部資源。 標識對象：給出設備的ID以及其他一般信息。 報文路由對象：用于傳遞顯式報文 網(wǎng)絡特有的對象

11、：提供網(wǎng)絡底層的配置和狀態(tài) 匯編對象：用于把若干個對象的屬性組合在一起，從而可以通過一個連接來傳輸若干個對象的數(shù)據(jù)。 應用對象：與設備具體功能有關的對象 參數(shù)對象：給出設備的所有參數(shù),CIP對象模型主要功能： 給出工業(yè)應用對象的標準定義； 通信 通信的實現(xiàn)： 尋址：4級，設備、類、對象、屬性或服務。 類ID：16bit，屬性ID和服務編碼：8bit CIP地址分類：公開的、供貨商指定的、對象類指定的 顯式通信與隱式通信的差別：顯式通信發(fā)送、接收報文均須報文路由器中轉。 若CIP網(wǎng)絡由幾個子網(wǎng)構成，需進行橋接和路由選擇。,類庫,類定義：類描述、類編碼、屬性、服務、行為等 類描述：對類的功能的一個簡短描述 屬性： 類屬性：屬于該類的所有對象所共享的屬性 對象屬性：每個對象獨享的屬性 7個保留類屬性：版本號、對象的最大數(shù)目、對象的數(shù)目、可選的屬性列表、可選的對象列表、最大的類屬性ID、最大的對象屬性ID。ID：17,類庫中的類可分為與通信有關的類和與應用有關的類，表332、333、334 兩個特殊類： 鏈路生產者類：負責低層次的報文發(fā)送 鏈路消費