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BACnet楼宇自控系统技术与Ethernet/IP通信

【摘要】:Ethernet/IP网络中,控制器与现场中的传感器和执行器之间的数据信息传输完全满足控制域的实时性要求。图9-2 Ethernet/IP通信协议模型图9-3 Ethernet/IP协议栈结构CIP控制和信息协议作为Ethernet/IP的特色部分,其目的是为了提高设备间的互操作性。为了减少Ethernet/IP在各种现场设备间数据传输的复杂性,Ethernet/IP预先做了一些设备的标准规定,如气动设备等不同类型的规定。Ethernet/IP基于TCP/IP系列协议,因此采用OSI层模型中较低的4层。

Ethernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议,这里的IP表示为工业协议(In-dustrial Protoco1)Ethernet/IP可以和现在所有的标准以太网设备兼容使用,是实时以太网通信行规中的重要组成成员之一。

Ethernet/IP网络中,控制器与现场中的传感器和执行器之间的数据信息传输完全满足控制域的实时性要求。非周期性信息数据的可靠传输(如程序下载、组态文件)采用TCP技术,而有时间要求和周期性控制数据的传输由UDP的堆栈来处理。Ethernet/IP通信协议模型如图9-2所示。

Ethernet/IP协议栈结构如图9-3所示。

Ethernet/IP实时以太网技术是由ControlNet国际组织CI、工业以太网协会IEA和开放的Device Net供应商协会ODVA等共同开发的工业以太网标准。Ethernet/IP在TCP/IP上附加了CIP(Common Industrial Protocal,通用工业协议),在应用层进行实时数据交换。CIP的控制功能部分用于实时I/O报文(或隐形报文),信息表述和传输处理部分用于报文交换,也叫显性报文。

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图9-2 Ethernet/IP通信协议模型

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图9-3 Ethernet/IP协议栈结构

CIP控制和信息协议作为Ethernet/IP的特色部分,其目的是为了提高设备间的互操作性。CIP一方面提供实时I/O通信,另一方面实现信息的对等传输。其控制部分用来实现实时I/O通信,信息部分用来实现非实时的信息交换。并且采用控制协议来实现实时I/O报文传输或者内部报文传输,采用信息协议来实现信息报文交换和外部报文交换。CIP采用面向对象的设计方法,为操作控制设备和访问控制设备中的数据提供服务集。运用对象来描述控制设备中的通信信息、服务、节点的外部特征和行为等。

CIP提供了一系列标准的服务,使用“隐式”和“显示”方式对网络节点数据进行访问和控制。CIP数据包根据请求服务类型被赋予一个报文头。通过以太网传输的CIP数据包具有特殊的以太网报文头,一个IP头、一个TCP头和封装头。封装头包括了控制命令、格式和状态信息、同步信息等。这允许CIP数据包通过TCP或UDP传输并能够由接收方解包。Ethernet/IP不仅擅长处理传输数据量很小的监控指令数据,还适于发送大数据量的数据块。

通过CIP,供货商、机器制造商、系统集成商以及用户可以充分利用工业以太网技术,并将I/O控制、组态、诊断、信息、安全、同步及运动控制集成在一起。

Ethernet/IP基于IEEE 802.3物理层和数据链路层标准,采用通用工业协议(CIP),支持同一物理信道上完整实现设备组态、实时控制、信息采集等全部网络功能。

Ethernet/IP支持10Mbit/s和100Mbit/s产品;所有产品提供内置的互联网服务器功能(web server);网络支持多种传输介质:铜缆、光纤、光纤环网、无线网络等。

为了减少Ethernet/IP在各种现场设备间数据传输的复杂性,Ethernet/IP预先做了一些设备的标准规定,如气动设备等不同类型的规定。

Ethernet/IP基于TCP/IP系列协议,因此采用OSI层模型中较低的4层。所有标准的以太网通信模块,如PC接口卡、电缆、连接器、集线器和开关都能与Ethernet/IP共享使用。

Ethernet/IP应用层协议是基于控制和信息协议(CIP)层的,使用所有传统的以太网协议,构建于标准以太网技术之上,Ethernet/IP可以和现在所有的标准以太网设备无缝互联。