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在討論EtherNet/IP協議的細節之前,我們首先應該從它的名字講起。EtherNet/IP顧名思義,“EtherNet”表示采用以太網技術,也就是IEEE802.3標準,完全沒有進行修改;“IP”表示工業協議,以區別其它以太網協議。不同于其它工業以太網協議,EtherNet/IP協議采用了已經被廣泛使用的開放協議作為其應用層協議(也就是CIP協議)。所以,可以認為EtherNet/IP就是CIP協議在以太網TCP/IP協議基礎上的具體實現。這一關系如同DeviceNet就是CIP協議在控制器局域網(CAN總線)上的具體實現一樣。
那么EtherNet/IP是如何工作的呢?EtherNet/IP協議采用TCP/IP協議發送“顯性”報文-也就是說在每個信息包中不僅包含有具體應用程序數據,還包含有對這些數據的解釋,以及如何對這些數據進行處理的信息。同時,EtherNet/IP還采用了標準的用戶數據包協議/互聯網協議(即UDP/IP,它是TCP/IP協議的一部分),實現了性能更高、能夠用于報文廣播的功能,滿足了工業自動化對數據實時性的要求,這一報文被稱作“隱性”報文。由于EtherNet/IP協議充分利用了TCP/IP和UDP/IP協議的優點,將其融合在同一網絡中,使得EtherNet/IP不僅能用于普通的信息處理,還能用于傳輸對時間有苛刻要求的控制信息。
EtherNet/IP的現狀
EtherNet/IP問世至今已有柒年多的時間。相對于這短短的時間,EtherNet/IP網絡已經引起了業界的廣泛關注。在CI和ODVA公布EtherNet/IP規范一年之后,羅克韋爾自動化發布了第一代基于EtherNet/IP的產品,主要集中在Allen-Bradley ControlLogix、ProcessLogix、PLC-5、SLC-500系列控制器上?,F在,越來越多的廠商已經或者正在計劃推出他們自己的EtherNet/IP產品。
任何一項技術都不可能滿足人們的全部需要。這句話同樣適用于工業網絡。EtherNet/IP協議正是對以太網自身缺陷的超越。
目前,EtherNet/IP憑借其卓越的性能和完善的功能,已經能夠滿足大多數應用項目的要求。因此,它已經成為最具通用性的網絡。這是因為EtherNet/IP不僅能夠勝任普通信息的傳輸,還能傳輸對時間有苛刻要求的控制信息,使得企業的通訊網絡能夠高效運行。
過去與現在的對比
讓我們以一個控制系統為例,對新舊兩種方案進行對比。在傳統方案中,信息層網絡將可編程控制器與上層信息系統、MES系統相連接。同時,可編程控制器還需要另外一個網絡——專門的I/O總線,以便連接遍布整個車間的各種設備。最終用戶需要對整個系統進行模塊化構建、接線,采集遠程的數據并進行處理。
在新的方案中,控制器采用EtherNet/IP協議直接連接到網絡中,通過同一網絡實現普通信息和I/O報文的傳輸。對于某些特定的應用項目,這樣的網絡結構不僅能夠比傳統的方案在性能上有所提高,而且還能獲得更多的功能:
§可以提供視頻、音頻等多媒體服務——例如,安裝一個攝像頭對車間生產進行遠程監視
§更加方便、多樣的網絡拓撲形式——例如,將所有的控制設備和編程終端集中到一個虛擬局域網中,對于工程師來說,它們如同在同一個網絡中;或者利用虛擬局域網對多個控制系統進行隔離
§為IT集成帶來方便——例如,可以使MES系統與車間現場建立起無縫連接,實時查閱維護安排信息等內容
§遠程管理——例如,通過對控制系統編程,讓其在出現報警時將信息發送到維護人員的傳呼機上
§互聯網連接能力——比如,可以通過在線參看維護手冊,對失靈的傳感器進行調整
§安全管理更加靈活——例如,為了防止對某一特定I/O模塊的訪問,可以在相應端口的交換機上進行限制
這些基于以太網的新功能將為設備制造商帶來令人矚目的效益。同時,EtherNet/IP又能滿足他們對工業網絡的所有要求。這一新的理念將超越那些一成不變的工業網絡技術。采用EtherNet/IP,已經成為眾多公司邁向成功的又一起點。
展望未來
與所有不斷發展的技術一樣,EtherNet/IP也不會停止它迅速前進的步伐。各個組織及其成員公司,包括羅克韋爾自動化,都在致力于EtherNet/IP的發展,為其提供更加豐富的功能,滿足用戶不斷變化的要求,例如安全性、同步性和無線應用等。但是,沒有一個人能有把握去預測它的未來。對于我們來說,只能不斷地為之努力。
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