ControlNet现场总线技术及应用

2023-11-20 理论教育版权反馈

【摘要】：在ControlNet出现以前，没有一个网络在设备或信息层能有效地实现这样的功能要求。ControlNet是目前世界上增长最快的工业控制网络之一。ControlNet基于生产者/消费者这一先进的网络模型，提供了更高的有效性、一致性和柔韧性。所有的这些现实问题推动了ControlNet的开发和发展，它正是满足不同需要的一种实时的控制层的网络。ControlNet协议的制定参照了OSI的7层协议模型，并参照了其中的第1、2、3、4、7层。ControlNet中，网络层和传输层的任务是建立和维护连接。

工业现场控制网络的许多应用不仅要求控制器和工业器件之间的紧耦合，还应有确定性和可重复性。在ControlNet出现以前，没有一个网络在设备或信息层能有效地实现这样的功能要求。

ControlNet是由在北美（包括美国、加拿大等）地区的工业自动化领域中技术和市场占有率稳居第一位的美国罗克韦尔自动化（Rockwell Automation）公司于1997年推出的一种新的面向控制层的实时性现场总线网络。

ControlNet是一种最现代化的开放网络，它提供如下功能：

1）在同一链路上同时支持I/O信息，控制器实时互锁以及对等通信报文传送和编程操作。

2）对于离散和连续过程控制应用场合，均具有确定性和可重复性。

ControlNet采用了一种全新的开放网络技术解决方案——生产者/消费者（Producer/Con-sumer）模型，它具有精确同步化的功能。ControlNet是目前世界上增长最快的工业控制网络之一（网络节点数年均以180%的速度增长）。

ControlNet是一个高速的工业控制网络，在同一电缆上同时支持I/O信息和报文信息（包括程序、组态、诊断等信息），集中体现了控制网络对控制（Control）、组态（Configura-tion）、采集（Collect）等信息的完全支持。ControlNet基于生产者/消费者这一先进的网络模型，提供了更高的有效性、一致性和柔韧性。

从专用网络到公用标准网络，工业网络开发商给用户带来了许多好处，但同时也带来了许多互不相容的网络。如果将网络的扁平体系和高性能的需要加以考虑的话，我们就会发现，为了增强网络的性能，有必要在自动化和控制网络这一层引进一种包含市场上所有网络优良性能的全新的网络。另外，还应考虑到的是，数据的传输时间是可预测的，以及保证传输时间不受设备加入或离开网络的影响。所有的这些现实问题推动了ControlNet的开发和发展，它正是满足不同需要的一种实时的控制层的网络。

ControlNet协议的制定参照了OSI的7层协议模型，并参照了其中的第1、2、3、4、7层。它既考虑了网络的效率和实现的复杂程度，没有像LonWorks一样采用完整的7层；又兼顾到协议技术的向前兼容性和功能完整性，与一般现场总线相比，增加了网络层和传输层。这对与异种网络的互连和网络的桥接功能提供了支持，更有利于大范围的组网。

ControlNet中，网络层和传输层的任务是建立和维护连接。这一部分协议主要定义了未连接报文管理（UCMM）、报文路由（Message Router）对象和连接管理（Connection Manage-ment）对象及相应的连接管理服务。以下将对UCMM、报文路由等分别进行介绍。

ControlNet上可连接以下典型的设备：

1）逻辑控制器（如可编程逻辑控制器、软控制器等）。(www.chuimin.cn)

2）I/O机架和其他I/O设备。

3）人机界面设备。

4）操作员界面设备。

5）电动机控制设备。

6）变频器。

7）机器人。

8）气动阀门。

9）过程控制设备。

10）网桥/网关等。