工业以太网促进通用协议

传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)之于以太网就像勒布朗·詹姆斯之于篮球。你很少听到一个而没有另一个。这是因为TCP/IP套件是将互联网和内部网带入生活的关键幕后技术——就像詹姆斯为他所欣赏的每一个球场带来火花和大批观众一样。因此，TCP/IP在商业和消费者领域与以太网不可分割地联系在一起。

但很多人不明白的是，使用以太网和TCP/IP只能保证以太网设备可以在网络中共存;它不能保证这些设备可以有效地通信。为了使设备能够相互理解和互操作，需要一个通用的应用层协议。

TCP/IP架构师理解这个问题，并将这些协议设计成可以在多个应用层上工作。到目前为止，有许多TCP/IP协议被用于文件传输协议(文件传输协议，FTP)、电子邮件(简单邮件传输协议，SMTP)和万维网(超文本传输协议，HTTP)。

现在以太网已经渗透到工厂车间，网络组织和自动化供应商正在推广几种新的应用层协议，这些协议旨在使以太网适合严格的工业自动化。这包括通用工业协议(CIP)，它是以太网/IP的核心。

以太网/IP最好通过解构其名称来定义。“以太网”部分相当简单。它指的是商用现成的以太网(IEEE 802.3)——不是经过修改的专有版本——和TCP/IP套件。

另一方面，“IP”代表工业协议，是区分这个网络的标志。与许多工业以太网选项不同，以太网/IP在应用层使用已经证明的开放协议(即CIP)。因此，以太网/IP是部署在以太网TCP/IP网络上的CIP，就像DeviceNet是部署在控制器局域网(CAN)上的CIP一样。

就其工作方式而言，以太网/IP使用TCP/IP发送显式消息——其中每个数据包不仅包含应用程序数据，还包含数据的含义和要对数据执行的服务。使用显式消息传递，节点必须解释每个消息，执行请求的任务并生成响应。这些类型的消息用于设备配置和诊断，并且在大小和频率上都是高度可变的。

以太网/IP还利用标准的用户数据报协议/互联网协议(UDP/IP, TCP/IP套件的一部分)传输服务，为实时(也称为隐式消息传递)提供更高的性能和多播功能。使用隐式消息，应用程序数据字段仅包含实时输入/输出(I/O)数据。数据的含义被链接到一个标识符，该标识符是在连接最初建立时定义的，这减少了运行时节点中的处理时间。这样的消息很短，开销很低，并提供控制所需的实时性能。

在你附近的一个工厂里

传统的应用程序看起来如下所示。信息网络将可编程逻辑控制器连接到上层制造企业解决方案(MES)系统。控制器还连接到第二个网络——一个专用的I/O总线——以连接工厂车间的所有外围设备。I/O总线用于系统结构和布线的模块化、远程数据的采集和生产速度的管理。

现在，通过以太网/IP，控制器可以连接到单个网络，用于平面网络架构的信息和I/O。根据应用程序的不同，这种设置不仅可以提供比传统应用程序更好的性能，还可以提供额外的功能。

这些附加功能包括向网络添加语音和视频功能以及在虚拟局域网上设置编程终端。这将允许工程师在单个网络上连接终端，但同时隔离和隔离多个控制系统。

Dave VanGompel, djvangompel@ra.rockwell.com，是一个

罗克韦尔自动化技术顾问。