工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)

第

五章工業(yè)以太網(wǎng)及OPC技術(shù)第五章工業(yè)以太網(wǎng)及OPC技術(shù)一、工業(yè)以太網(wǎng)1.工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)狀及趨勢（1）價格優(yōu)勢：由于信息網(wǎng)絡(luò)的存在和以太網(wǎng)的大量使用，使得其具有價格明顯低于控制網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)軟硬件的特點，如網(wǎng)卡；（2）技術(shù)優(yōu)勢：技術(shù)成熟、易于得到、技術(shù)深入人心，已為許多人掌握；（3）集成優(yōu)勢：有利于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的信息集成，便于與上層網(wǎng)絡(luò)的連接，便于與外界溝通信息；以太網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用（1）基于普通以太網(wǎng)技術(shù)的嵌入式控制節(jié)點（2）采用全雙工分組交換技術(shù)（交換式以太網(wǎng)）

2.以太網(wǎng)幀格式由于不同標(biāo)準(zhǔn)的存在，DIX聯(lián)盟和IEEE總共提出4種不同格式的以太網(wǎng)幀，目前都在使用，這4種幀格式分別是：EthernetII（即DIX2.0）：Xerox與DEC、Intel在1982年制定的以太網(wǎng)幀格式。Ethernet802.3raw：Novell公司在1983年定義的專用以太網(wǎng)幀格式。Ethernet802.3SAP：IEEE在1985年公布的Ethernet802.3的SAP版本以太網(wǎng)幀格式。Ethernet802.3SNAP：IEEE在1985年公布的Ethernet802.3的SAP版本以太網(wǎng)幀格式。在這幾種幀格式中，前面3個字段定義是一致的，最大的區(qū)別在于第4字段是定義類型字段還是數(shù)據(jù)字段，如果是數(shù)據(jù)字段，則需要通過LLC字段描述上層協(xié)議類型。圖5?1給出兩種幀結(jié)構(gòu)。（a）為DIX以太網(wǎng)幀，（b）為IEEE802.3以太網(wǎng)幀。3.交換式以太網(wǎng)4.端口/MAC地址映射表5.其他二、工用工業(yè)以太網(wǎng)1.EtherNet/IP工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議（EtherNet/IP）名稱中的“IP”是工業(yè)協(xié)議（IndustrialProtocol）的縮寫，由ODVA開發(fā)并得到羅克韋爾自動化的強大支持。它是一種應(yīng)用層使用CIP協(xié)議的工業(yè)以太網(wǎng)，CIP已經(jīng)在ControlNet、DeviceNet中廣泛應(yīng)用。在EtherNet/IP控制網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備之間在TCP/UDP/IP基礎(chǔ)上實現(xiàn)通信。主要應(yīng)用在包括機器人、驅(qū)動器、變頻器在內(nèi)的工業(yè)自動化領(lǐng)域。CIP把報文分為I/O數(shù)據(jù)報文、信息報文與網(wǎng)絡(luò)維護報文三種。I/O數(shù)據(jù)報文?I/O數(shù)據(jù)報文是指實時性要求較高的測量控制數(shù)據(jù)；?I/O數(shù)據(jù)包利用UDP的高速吞吐能力，采用UDP/IP協(xié)議傳輸；?I/O數(shù)據(jù)報文又稱為隱性報文，隱性報文中包含有應(yīng)用對象的I/O數(shù)據(jù)，沒有協(xié)議信息；?數(shù)據(jù)接收者知道數(shù)據(jù)的含義。這種隱性報文僅能以面向連接的方式傳送。面向連接意味著數(shù)據(jù)傳送前需要建立和維護通信連接；信息報文?信息報文通常指實時性要求較低的組態(tài)、診斷、趨勢數(shù)據(jù)等，一般為比I/O數(shù)據(jù)報文大得多的數(shù)據(jù)包；?信息報文交換是一個數(shù)據(jù)源和一個目標(biāo)設(shè)備之間短時間內(nèi)的鏈接。可以采用面向連接的通信方式、也可以采用非連接的通信方式來傳送顯性報文（非連接的通信方式不需要建立或維護鏈路連接）；?信息報文采用TCP/IP協(xié)議并利用TCP的數(shù)據(jù)處理特性；?信息報文屬于顯性報文，需要根據(jù)協(xié)議及代碼的相關(guān)規(guī)定來理解報文的意義。或者說，顯性報文傳遞的是協(xié)議信息；網(wǎng)絡(luò)維護報文?網(wǎng)絡(luò)維護報文指在一個節(jié)點與多個節(jié)點之間起網(wǎng)絡(luò)維護作用的報文；?在系統(tǒng)專門指定的維護時間內(nèi)，由地址最低的節(jié)點在此時間段內(nèi)發(fā)送時鐘同步和一些重要的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，以便網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點同步時鐘，調(diào)整與網(wǎng)絡(luò)運行相關(guān)的參數(shù)；?網(wǎng)絡(luò)維護報文一般采用廣播方式發(fā)送；2.ModbusTCP/IPModbus/TCP在美國比較流行，Modbus/TCP是Modbus協(xié)議的分支，是由Modicon開發(fā)的。1999年公布了其規(guī)范，開始在以太網(wǎng)上應(yīng)用。2004年開始，Modbus/TCP成為PAS(PubliclyAvailableSpecification)文件，Modbus/TCP基于以太網(wǎng)和標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP技術(shù)，由于Modbus/TCP是較早應(yīng)用于以太網(wǎng)的技術(shù)，所以在很多地方得到應(yīng)用。3.ProfiNetProfinet根據(jù)不同的應(yīng)用場合定義了三種不同的通信方式:TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)通訊實時（RT）通訊等時實時（IRT）通訊三、OPC1.OPC與COMOPC(OLEforProcessControl,用于過程控制的OLE)為基于Windows的應(yīng)用程序和現(xiàn)場過程控制應(yīng)用建立了橋梁。在過去，為了存取現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，每一個應(yīng)用軟件開發(fā)商都需要編寫專用的接口函數(shù)。由于現(xiàn)場設(shè)備的種類繁多，且產(chǎn)品的不斷升級，往往給用戶和軟件開發(fā)商帶來了巨大的工作負(fù)擔(dān)。通常這樣也不能滿足工作的實際需要，系統(tǒng)集成商和開發(fā)商急切需要一種具有高效性、可靠性、開放性、可互操作性的即插即用的設(shè)備驅(qū)動程序。在這種情況下，OPC標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運而生。COM并不是一種計算機語言，它與運行的機器、機器的操作系統(tǒng)以及軟件開發(fā)的語言無關(guān)，而是在任意的兩個軟件組件之間都可以相互通信的二進制和網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)。COM服務(wù)器是根據(jù)COM客戶的要求提供COM服務(wù)的可執(zhí)行程序，作為Win32上可執(zhí)行的文件發(fā)布。COM客戶程序和COM服務(wù)器可以用完全不同的語言開發(fā)。這樣使利用C++，VisualBasic以及Excel所開發(fā)的程序可以相互連接。COM組件可以以二進制的形式發(fā)布給用戶。