Linux下EtherNet IP协议的实现

摘要:分析了EtherNet/IP协议、CIP协议对象模型,根据实际数据分析了报文封装,给出了Linux下Socket编程方法和EtherNet/IP协议的实现方法。

关键词: EtherNet/IP CIP TCP/IP 套接口编程

1引 言

　　Linux作为一款稳定的、源代码开放的、免费的类Unix操作系统,已广泛应用到工业控制领域。与Win-dows操作系统相比,Linux操作系统具有很多明显的优势:性能更加稳定、系统更加安全;采用模块化的内核体系,具有可定制性、可配置性,可方便的裁剪;源代码完全开放,有着更成熟、更友好的编程接口;成本低廉。由于Linux内核的极大的可裁剪性、可配置性,在嵌入式系统中也取得了越来越广泛的应用,提高了系统的可靠性并降低了系统的成本。文中给出了在Linux下EtherNet/IP协议的实现方法。本程序也可方便的移植到嵌入式系统中,作为EtherNet/IP网络上的一个智能节点。

2 Linux下Socket编程

　　套接口Socket是开发TCP/IP网络应用程序的API,它定义了很多函数和例程,提供了访问TCP、UDP等协议的接口。应用程序只需通过这些接口就可通过TCP/IP协议发送接收数据,而无需了解其协议细节。套接口是面向客户端/服务器(C/S)模型设计的。为了实现通过TCP或UDP协议传输数据,需要在客户端和服务器端执行不同的函数调用。

　　图1为采用TCP协议通讯时的函数调用模型,数据通讯前要先建立连接。服务器端要先用Socket()函数调用创建一个TCP套接字,函数Bind()将本地地址接字地址绑定在一起,并可指定服务器的端口号和接受的客户端的IP地址范围。函数Listen()将套接字转化为倾听套接字。Accept()返回一个新的套接字与客户端通信。当客户端通过Connect()和服务器建立连接后就可以通过Read()和Write()传送数据。通讯完毕通过Close()关闭套接字。EtherNet/IP协议采用TCP传送显性报文。图2为采用UDP协议通讯时的函数调用模型,此时不需建立连接。对方地址通过在Sendto( )和Recvfrom( )函数中指定。EtherNet/IP协议采用UDP传送隐性报文。



图1 TCP协议的Socket编程模型



图2 UDP协议的Socket编程模型

3 EtherNet/IP协议体系结构

　　EtherNet/IP协议的体系结构如图3所示。应用层采用CIP协议,其底层完全采用了现有以太网的传输层、网络层、数据链路层、物理层,未作任何修改。因此,应用Linux的Socket编程接口,实现EtherNet/IP协议主要就是实现应用层的CIP协议。EtherNet/IP协议不仅支持点对点的通讯模式,还支持生产者/消费者通讯模式,这种一对一个或多个的通讯模式是通过IP多播的技术实现的。值得提出的是, EtherNet/IP、ControlNet、De-viceNet网络的应用层都是CIP协议,只是它们基于的物理层、数据链路层不同,实现了一种网络的CIP协议,略加修改就可以应用到其余两种网络上。这使得CIP协议有着更好的通用性,也使得CIP设备之间有更好的交互性。



图3 EtherNet/IP协议体系结构图

4 CIP协议模型

CIP协议提供了基于连接的数据通讯机制。CIP连接可以动态的建立。CIP连接可分为I/O连接(隐性报文连接)和显性报文连接。I/O连接为一个生产者和一个或多个消费者提供了专用的通讯路径。显性报文连接提供了典型的面向请求/应答的网络通讯,一般用来上载下载程序、设备信息、组态信息等。CIP协议的I/O连接模型如图4所示。CIP协议的显性报文连接模型如图5所示。数据通讯都要通过专门的连接对象进行。



图4 CIP协议I/O连接模型



图5 CIP协议显性报文连接模型

　　CIP协议用面向对象语言描述。CIP协议对象模型如图6所示。未连接报文管理器(UCMM)的主要作用是建立I/O连接和显性连接。当一设备要与网络上另一设备建立连接时,先给对方设备的UCMM发送连接请求,对方设备若答应请求则创建、初始化连接对象,并向请求设备的UCMM返回响应信息。然后原来发出请求的设备创建、初始化自己的连接对象。连接完成之后,就可以通过连接对象传送显性报I/O报文。报文路由的主要作用是对报文打包、解包,将连接对象接收过来的报文解包,分发给各个对象。然后将各对象返回的数据打包,交给连接对象发送。

　　CIP设备中的对象分为3类:通用对象、应用对象和网络特定对象。通用对象有连接对象、报文路由对象、身份对象等。身份对象中存有设备型号、名称等信息。网络特定对象有TCP/IP接口对象、ControlNet接口对象和DeviceNet接口对象,分别存有和EtherNet/IP、ControlNet、DeviceNet特定网络相关的信息。应用对象是和具体应用、具体设备相关的对象,比如有AC/DC变频器,离散量、模拟量I/O等。



图6 CIP协议抽象对象模型

　　以离散量I/O的设备为例,需要实现的类有:身份类、报文路由类、连接类、连接管理类、TCP/IP接口类、Ethernet连接类、离散量I/O点类、离散量输入组/输出组类、汇编类。此外还要实现未连接报文管理器UCMM,虽然UCMM不是一个类,但是它是每一个设备所必需的。

5 EtherNet/IP协议数据封装格式

　　图7为EtherNet/IP协议的报文封装示意图。CIP协议报文经封装之后,在通讯时又逐层被封装上了TCP、IP、Ethernet报头。



图7 EtherNet/IP协议的报文封装

　　CIP报文封装的格式如表1所示。下面以向对方的UCMM发送建立显性连接的请求报文为例说明CIP报文封装。其16进制表示的报文为:

6F003E00000002200000 00000000000000000000

00000000000000000004 020000000000B2002E00

5402200624010AF00000 000000000180ABCD0100

98765432070000004082 1F00FB4240821F00FB42

A30220022401

表1 CIP报文封装格式



　　分析报文时需要注意网络字节顺序和本机字节。网络字节顺序是从高位到低位,本机字节顺序是从低位到高位。前两字节为命令字Command,注意高位低位存放顺序,0x006F为发送RRData命令。数据长度为0x3E=62字节,CIP报文总长度为62+24(报文头长度)=86字节。Session ID=0x20020000。Status=0x00000000。Sender Context=0x00000000000000000。

Options=0x00000000。接下来为RRData命令相关数据。Interface Handle=0x00000000,Time out项为0x0400。Item Count=0x0002,表明下面有两项:地址项和数据项。地址项Addr Item ID=0x0000,Addr Len=0x0000。数据项Data Item=0x00B2,Data Len=0x2E=46。接下来为CIP Data的内容。将CIP报文正确封装好,通过Socket编程接口发送到网络上的其他节点,就可以实现与网络上其他节点的通讯。具体命令、类、属性、行为、服务的ID请参照EtherNet/IP Specification。

6 结束语

　　本文通过分析EtherNet/IP协议给出了EtherNet/ IP协议在Linux上的实现方法。虽然目前工业以太网所占工业现场控制的份额较小,但是由于以太网已经取得的任何其他现场总线都不可比拟的商业应用,以及以太网技术的日益成熟、稳定、高速,工业以太网在未来的现场总线领域也一定会有所作为甚至“一网到底”。

参考文献

[1> 张斌,高波等.Linux下网络编程.北京:清华大学出版社,2000

[2> ODVA/CI. EtherNet/IP specifications [M>, Release1.0. 2001.

[3> 吴爱国,李长滨.工业以太网协议EtherNet/I P.计算机应用.2003,23(11):9~11.

DeviceNet总线应用层协议的实现

1 DeviceNet简介
DeviceNet（设备网）是20世纪90年代中期发展起来的一种基于CAN技术的开放型，低成本、高性能的通信网络，目前已成为底层现场总线标准之一。在DeviceNet现场总线体系中属于设备级的总线协议，在协议的分层结构中，它只包括ISO开放系统七层模型结构中三层，即物理层、数据链路层和应用层。
DeviceNet是基于CAN总线实现的现场总线协议，因此它的许多特性完全沿袭于CAN，是一种无冲突的载波侦听总线协议。这样的协议在载波侦听方面与以太网是一样的，它的特别之处是：当总线上的多个节点在侦听到总线空闲时，同时向总线发送数据。


在CAN总线中，被传送的每一帧数据的优先级是由位于帧头的标识来决定，因此它们首先发送的是各自的标识数据。此时，只要有一个节点发送了位数据“0”，那么总线上的所有节点监听到的总线状态就是“0”；相反，只有当同时发送数据的节点所发送的位数据为“1”时，总线的状态才为“1”。因此，当某个节点侦听到网络空闲，开始发送标识数据以后，如果此节点在发送标识数据段的过程中，侦听到的总线状态与它自身所发送的数据位不一致，则此节点会认为有其他节点也在发送数据，总线处于竞争状态，而且其他节点的发送数据具有更高的优先级，最终此节点停止发送数据，节点返回至总线监听状态。
在目前的CAN2.0版本中，标识数据可以是11位或29位，DeviceNet只支持11位的标识，能够产生2032种不同的标识。在总线中，为了保证在并发情况下数据传输的一致性，不同的节点所发送数据的标识是不同的，这样才不会发生同时有多个节点传输各自的整个数据帧而产生冲突的情况。DeviceNet协议制定规范来确定每个DeviceNet节点数据帧标识的分配，其中对于应用极为普遍的M/S网络，DeviceNet协议制定了一套预先定义好的CAN数据帧的标识分配方案。

2 DeviceNet应用层协议
DeviceNet的应用层协议是用面向对象的方法来进行描述。它对协议本身所应完成功能进行了抽象和定义，把协议功能划分为多个模块，每个模块抽象出它所具有的属性、完成的任务和与其他模块的接口，然后把这个模块对象化。DeviceNet应用层协议的对象模型如图1所示：整个协议的结构是由对象为基本组成单元；对象之间通过数据交换相互联系。图中用对象之间的连线来表示这些联系，下面对这些对象的功能作简要介绍。非连接通讯对象是用于处理以本设备为目的地址的非连接数据包，它是这个设备与外部设备建立连接通讯的起始点。连接通讯对象的功能与非连接通讯对象的功能相对应，是完成对连接数据包的处理。路由对象对从上述2个通讯对象传来的数据包，根据数据包所指示的目的对象地址或此数据包所完成的功能，把收到的数据分发到相应的对象。数据汇集对象把本设备所需传输的数据集合在一起，组成本设备预先定义的数据格式以便传输；而对于收到的数据，按照一定的格式，抽取相应的数据发送给指定的对象。参数对象、设备身份对象和DeviceNet对象是对设备中的诸多参数的归类、封装，完成的功能比较简单。应用对象是针对具体设备完成复杂功能的对象，例如在DeviceNet的协议规范中，除了定义了基本的模拟量和数字量应用对象外，对于软启动器有软启动应用对象，对于位置控制器有位置控制器应用对象等，而且像这样定义的特定应用设备的对象还会随着DeviceNet设备的发展而不断增多。

3 DeviceNet应用层协议实现
在实际的DeviceNet产品应用中，目前都是M/S结构的协议实现，而且应用中最为普遍的是运用对CAN的标识进行预先定义分配的方式来实现DeviceNet网络。以下介绍DeviceNet协议的实现。Redstation是DeviceNet的从设备，是一种智能开关设备，功能较为简单，整个设备的应用层对象由4个数字量输入和2个数字量输出组成，通过预定义CAN标识来完成数据帧的传送。
3.1 硬件部分
此设备的硬件部分主要由MCS51单片机8031，CAN控制器SJA1000，8 kb动态存储器6264，64kb EPROM27512，CAN总线驱动器82c51以及相应的外围电路组成，其原理图如图2所示。实际电路中还必须有相应的锁存器、电源保护电路、看门狗电路和设置节点地址及波特率的拨码开关等电路单元。

3.2 应用层协议部分
DeviceNet协议中，应用层协议的实现是通过编制程序来完成。此设备是基于单片机系统的，在实现过程中采用单片机的C语言。
DeviceNet应用层协议是通过面向对象的方式加以描述的，其中对于协议中的各个对象都详细定义了它们的属性、数据类型等基本信息；而且通过事件触发方式来具体定义了各个对象的行为：因此在实现过程中，完全可以按照面向对象的编程方法来编制协议原代码。
在面向对象编程中，除了定义对象的属性及行为以外，还要构造事件驱动的机制。这里指的事件驱动的机制包括事件的产生，事件队列的实现，事件处理优先级的规定，以及事件的处理等。在一般的面向对象的高级编程中，主要是完成事件的处理，其它的与事件相关的事情都是由操作系统来完成，对编程者来说是透明的，而在此相关事情则必须编程实现。面向对象的程序实现框架使各个对象之间的联系体现的十分明确，对象之间的关联都是与事件的触发紧密相关，整个程序结构非常清晰。
协议实现的软件主体结构如图3所示，整个软件的编制工作都是围绕着“事件”而展开的。“事件”是由外部中断或程序内部产生，在实际程序中用事件变量来实现事件队列，它是一个无符号的整型变量，每个特定位代表某个具体的事件，如图4所示。

协议主程序的结构如图5所示，在程序的开始是对DeviceNet协议中的对象的定义，C51编译器不支持“类”，因此用“结构”类型来定义对象。在完成对CAN控制器和单片机芯片的初始化工作以后，主程序进入事件处理的无限循环。为了能够及时响应高优先级事件，在每完成一次事件的处理以后，都要执行“e=global_event”语句，刷新事件中间变量e。事件的优先级在定义事件的时候就已经确定了，低数据位事件具有高的优先级，如第一个数据位表示IO轮讯请求事件，它就具有最高的优先级，其他事件的优先级随着在global_event中所被代表的数据位的上升而降低。高优先级的事件的响应较低优先级的事件为先，程序中“(e&IO_POLL_REQUEST)&&!(e&(IO_POLL_REQUEST-1))”语句是判定待执行的事件是否是事件队列中具有最高优先级的事件。在进入事件处理程序部分以后，首先清除事件队列中的此事件，以表明此事件已得到响应，然后再进行相应的程序执行。
 


4 结束语
DeviceNet的面向对象的协议描述能够清晰地阐明协议各模块之间的数据处理关系，此特点在实现中充分地体现出来；而且对象化的程序实现使得程序代码可以很方便的重复使用，在开发不同的设备时，原先的设备原代码大部分可以得到再利用，这样可以缩短产品开发的时间，同时也利于在实际应用中的推广。

DeviceNet 和 Anybus
DeviceNet 是一种数字化、多点连接的网络，在控制器和 I/O 设备之间实现通讯。每一个设备和控制器都是网络上的一个节点。 DeviceNet 是一种生产者 / 消费者模式的网络支持分级通讯和报文优先级。 DeviceNet 系统可配置成工作在主从模式或基于对等通讯的分布式控制结构。 DeviceNet 系统支持使用 I/O 和显式报文实现配置和控制的单点连接。 DeviceNet 还具有独特的性能－支持网络供电。这就允许哪些功耗不高的设备可以直接从网络上获取电源，从而减少了接线点和物流尺寸。
DeviceNet 遵循开放系统互联模型 (OSI) ，这是一个分层的网络通讯 ISO 标准。它定义了网络协议的所有必要功能，从物流实现到协议以及在网络上进行通讯控制和数据传输的方法。
DeviceNet 使用 主干 / 分支拓扑结构，两对双绞线分别传输信号和电源。粗缆和细缆分别用于主干和分支。网络长度根据速率和电缆粗细不同而不同。



DeviceNet 支持隔离和非隔离两种物理层设计。光电隔离的设计可用于电压等级较高的设备 ( 如驱动器、软启动器和电动阀门 ) 共享总线电缆。 DeviceNet 规范还包含了附加的信息规定了元件要求、错线保护和例子等。

什么产品在哪里使用它 ?
DeviceNet 是全球使用最广泛的现场总线之一，在工厂自动化领域有明显优势，例如机器人、 PLC 、驱动器、变频器等产品。它最初是由罗克韦尔自动化提出的，现在已广泛应用于美国，并在欧洲、日本和中国市场有明显增长。

DeviceNet 和 Anybus
HMS 有很多产品支持 DeviceNet 。包括：嵌入式 Anybus-M 主站 / 扫描器接口模块、 Anybus-S 从站 / 适配器接口模块，以及具有 AC/DC 驱动器行规的 Anybus-S 适配器接口模块；嵌入式 Anybus-IC 单芯片解决方案； Anybus-PCI 主站 / 扫描器和从站 / 适配器接口卡； Anybus Communicator DeviceNet 串行网关； 还有 Anybus X-gateway 现场总线网关，可将 DeviceNet 与其它 14 种网络进行互联。除此之外还有 DeviceNet 配置和仿真工具。

ControlNet在自动监控系统中的应用

摘  要：文中提出了一种采用以操作员工作站为上位机，可编程控制器（PLC）为下位机，利用ControlNet网络进行数据交换，对系统各设备参数值进行在线监控显示的自动监控系统的方案。PLC采用美国ROCKWELL公司的ControlLogix系列产品，实现数据采集、控制、故障检测等功能;同时采用了双PLC（CPU）运行模式，实现了控制系统的热备功能;上位机工作于Windows环境下，使用Citect工业控制组态软件开发人机界面，实现了实时动态显示，数据的自动采集处理，故障报警，实时、历史报表的打印等功能;ControlNet网络连接上、下位机，通过OPC技术充分保证信息传递的快速性。此外，本系统性能稳定,具有操作简单、可维护性高、易于扩充等优点。
关键词：监控系统，ControlNet，PLC，OPC，Citect

一、应用背景

　　近年来，世界对于能源的需求不断扩大，能源作为一个国家发展的基础越来越受到各国的重视，由于能源特别是石油而引起的冲突不断。为保证能源的供应，我国除积极寻找国内油田外，还积极寻找国外的供应，因此目前我国的石油供应趋于多样化。而石油的运输主要通过输油管道进行，同时输油本身就是一项能耗巨大的工业过程。如何在油品多样化的现状下寻找出不同油品运输的最低成本方案成为一项重要的课题。建设大口径、多功能、自动化水平高的石油试验环道，可以得到不同环境下石油储运的各种数据，为各储运站提供可靠、准确的试验数据，使石油储运最大化、科学化，减少储运过程中的维护工作。为此中国石油管道公司在我国北方建立一个大型的、国际一流的输油管道试验基地。

　　为更好的满足试验需求，要求工艺流程能够实现停输再启动试验，在变性研究和结蜡试验的基础上，尽可能增加流程切换的灵活性，可在多种工况下进行各项试验。通过对工艺流程的优化设计，增加试验管段长度，提高试验精度。试验环道的数据全部实现自动化采集，检测设备采用高精度仪表。为适应环道将来进行其他油品测试的需要，预留原油卸车接口。

　　为此，采用以操作员工作站为上位机，可编程控制器（PLC）为下位机的控制模式组成自动监控系统的方案。PLC采用美国ROCKWELL公司的先进的ControlLogix系列产品，应用Logix5000编程，实现了远程数据采集、控制执行机构运转、执行机构的故障检测等功能;同时采用了双PLC（CPU）运行模式，实现了控制系统的热备功能;上位机工作于Windows环境下，使用工程上广泛应用的澳大利亚Ci Technologic公司的Citect工业控制组态软件开发监控软件，采用双人机界面，实现了环道工艺流程的实时动态显示，数据的自动采集处理，故障报警，实时、历史报表的打印等功能;利用ControlNet网络进行数据交换，对系统各设备参数值进行在线监控显示，充分保证信息传递的快速性。从而能够使整个试验环道的各设备的运行情况实现自动化的监测并及时的控制。

二、ControlNet 网络结构

　　ControlNet是确定性、可重复性的控制网络，同一链路上允许有多个控制器同时共存，网络上节点居于对等地位，可以从任意节点实现网络存取，网络总线速率为5Mbps，在端到端总长为250m的距离内，网络可支持的最大节点数为48个。总线拓扑结构可以是星型、树型、总线型或是这3者之间的任意组合。能够使用的中继器数目只受到系统延迟时间的限制，使用中继器，最大的端到端传输距离使用同轴电缆为3km，使用光纤传输可以达到30Km，并且支持冗余结构。

　　本系统采用三层结构：管理层、控制层、现场设备层，结构图如图1所示。



图1 系统结构图

　　本系统中ControlNet网络总长50m，没有采用中继器，保证信息的实时性。上层计算机中采用1785-PCIC卡连接到ControlNet网络上，下层PLC通过1756-CNBR模块连接至ControlNet网络。为了保证系统的可靠性采用了双网络冗余与双控制器冗余。

　　控制层采用美国ROCKWELL公司的ControlLogix系列产品，主要配置有：1756-L55M24、1757-SRM、1756-PA75、1756-A4、1756-CNBR、1756-A17、1756-N2、1756-IF16、1756-IB16、1756-OW16I、1756-IR6I、1756-OF8等。这些设备构成了双冗余控制站和远程I/O站。

　　现场设备层要满足试验环道各种数据采集需要和流程控制功能，主要配置有：电动球阀16个、电动闸阀7个、变频器1台、搅拌器1台、压力采集（4～20mA）10点、差压采集（4～20 mA）2点、温度采集（4～20 mA）66点、液位采集（4～20 mA）1点、流量采集（4～20 mA）2点。

　　系统总体构成如图2所示。



图2 系统构成

三、网络组态与通信实现

　　网络的组态与管理采用RSNetWorx for ControlNet 软件，该软件提供对ControlNet网络和的设计、配置及管理。RSNetWorx允许你最大限度地提高你所拥有的ControlNett网络设备的生产能力，通过简单的软件界面迅速地对网络上的设备进行设置。这些设置可以在“离线”方式下通过“拖/放”设备图标的操作方式进行。有关其操作，这里不再赘述。

　　采用RSLinx网关实现上层1785-PCIC卡与控制站、远程I/O站之间的通信，RSLinx网关包含了OPC和DDE的功能以及PLC和其它设备数据查看的功能，可以把一台安装有RSLinx的计算机当作一个网关从而访问控制站、远程I/O站，RSLinx是远程访问的必备软件。同时RSLinx的OPC功能也使得上层计算机监控软件访问控制站、远程I/O站成为可能。其操作可以在“在线”条件下自动扫描完成，这里也不再赘述。

四、上、下层通信的实现

　　本系统中上层监控软件Citect与控制层RSLinx网关均支持OPC功能，所以上层监控软件与下层ControlNet网络间的通信是通过OPC技术实现的。在使用RSLinx实现ControlNet网络的通信之后，要在Citect软件中对OPC进行设置，要对I/O服务器、主板、端口、I/O设备、变量标签依次设置，下面图3、图4为本系统中I/O服务器、主板的设置画面，其它设置不再给出。

五、结束语

　　本系统在现场投入运行后，运行可靠，效果很好，满足了初始设计的要求，能够很好的测试原油的各项参数，利用相关的软件和测出的参数可计算出原油输送的最佳条件，并能模拟真实输油管道的运行情况，形成了一个功能强大的现场试验环道。

　　本文作者创新点：以ControlNet为核心，构建简化的三层网络体系结构;Ctiect SCADA 与ControlLogix系列PLC的之间采用OPC技术，通信速度获得提高;试验环道的自动数据采集和流程控制;多工艺流程的集成控制。



图3 I/O服务器设置



图4 主板设置

　　本项目截至2007年9月产生经济效益20万元，随着应用的进程，效益会不断增加。数据来源：北华航天工业学院宝坻项目组。

参考文献

　　[1]处理温度对加剂混合原油流变性的影响 《油气储运》2005年第9期 李群海、李静

　　[2]Logix5550 controller User Manual Allen Bradley公司 1999年12月 1765-6.5.12

　　[3]Logix5550 控制器指令集参考手册 Allen Bradley公司 2000年1月 1765-6.4.1

　　[4]Logix5000TM Controller Common procedures Programming Manual Allen Bradley公司 2004年3月 1765-PM001G-EN-P

　　[5] Control Logix Redundancy System Revision 8 Allen Bradley公司 2004年8月 1756-RN621A-EN-E

　　[6] PLC的双CPU冗余控制实现[J],"A-B世纪杯"集成架构产品应用论文集.2004.1.Pp.78-81. 严敏等

　　[7]基于软件的双CPU冗余控制研究 《微计算机信息》 2005 Vol.21 No.19 P.59-61 衡军山　甄成刚

现场级联网技术的新进展
2006年9月4日，由中国Profibus用户组织（CPO）和PROFIBUS国际组织（PI）共同在北京长城饭店举行了“PROFIBUS和PROFINET最新技术新闻发布会”。值得关注的是，此次PI在中国首次发布的IO-Link技术，一种将传统和智能的执行器和传感器集成在自动化系统中的低成本的通信接口技术。
   无独有偶，几乎就在差不多一个月前，ODVA组织宣布，新的CompoNet规范的第一版已经通过了其技术评审委员会的认可，并将由ODVA在CIP Networks Library和相关网络规范的下一个出版周期出版。据介绍，作为整个CIP Networks家族－DeviceNet, ControlNet and EtherNet/IP－的新成员，CompoNet可以在一个网络上通过配置工具来提供高速通信、高效构建、简单设置和高可靠性，从而满足使用大量简单传感器和起动器的应用的要求。

   新技术的特色和进展

   迄今为止，关于这两种新的现场级网络应用规范资料还并不太多。据中国PROFIBUS资格中心主任唐济扬透露，IO-Link是一种独立于现场总线的通信接口，其主要优点在于：可以将传统的、智能的执行器和传感器（诸如，阀门组件，马达启动器，光学传感器，光栅，模拟信号，RFID，执行器等）集成在自动化系统中；可以实现传统传感器与智能传感器的混合运行，而无需任何附加成本；它使用现有的各种通信系统减少了连接执行器和传感器的接口类型；通向执行器和传感器的最末几米，可以采用点对点连接方式使用通常的非屏蔽标准电缆来连接，降低了电缆成本；在2ms内，可以完成循环的、确定的过程数据及诊断数据的传输，满足了广泛的应用要求；集中的故障诊断与跟踪，到达执行器与传感器级（不仅限于IO模块级别）等等。

   对于该项新技术的进展情况，2006年秋季，PI将制定在现场总线或基于以太网的通信系统内IO-Link的集成规范。今年晚些时候，在德国纽伦堡举行的国际工业自动化展览会上，将展出其原型解决方案。预计2007年开始有系列产品问世。

   相对而言，CompoNet提供了一个先进的物理层，能将信号衰减和传输延迟最小化，并给用户提供一个具有4Mbps、3Mbps、 1.5Mbps和93.75kbps等各种数据率灵活的网络架构，还能通过中继器实现高达1500米的总网络覆盖长度。ODVA的执行董事 Katherine Voss表示：“CompoNet很容易进行配置和维修，并带有全面的内置查错功能，这使之成为适合用于提高生产效率的高效网络。”。ODVA技术评审委员会成员的JeFF Jurs表示：“CompoNet让用户可以高效快速地向传感器和起动器收发大小以比特和字节的数据。结合CIP能够在工厂层配置和收集数据的独特优势，信息可以流通于整个企业。”

   CompoNet规范的开发由ODVA CompoNet特别开发小组牵头，成员包括欧姆龙公司和罗克韦尔自动化公司。为了开发这个新网络技术的开放式标准，下一步将推出用于CompoNet设备的ODVA一致性测试。ODVA成员有望在2006年内开始供应通过了CompoNet一致性测试的产品。

   分析

   多年以来低成本的底层工业网络市场一直由AS-i这一比特级总线技术所主导，它是一种针对简单的二进制设备的廉价的联网方案。AS-i据说目前已经超过了一千万个安装节点。正是有了AS-i的基础，大大减少了ODVA和PI在扩展进入底层网络应用时的工作量。实际上，西门子早就把AS-i作为Profibus下面一层的网络标准方案的一部分。

   综观两类新的技术规范，我认为其共同点在于：两种技术都不是基于以太网的规范，而是一种底层的比特级传输的工业网络。二者的重点都是围绕低成本的应用需求，有利于我国现有的执行器和传感器加入到现代的自动化系统中，符合我国目前的国情和机械控制应用需求。

   据个人理解，IO-Link与CompoNet相互之间并非竞争关系，它们是对各自的现有网络架构的完善和扩展，通过不同的途径提高各自工业网络标准的实用价值。IO-Link不能算是一种单独的工业网络，而只是一种简单的协议，利用现有的点对点连接技术增加网络效率，增加设备间的信息交换能力。而CompoNet则是一套完整的网络技术，具备完整的独立的拓扑特性、线缆规格和连接器规范。CompoNet主要提供一种低成本的机械控制方案，可以看作是对AS-i应用的有力挑战。尽管CompoNet与AS-i都具有低成本的特点，但相比较而言，CompoNet的关键优势在于其更佳的网络性能，以及CIP协议的应用。

   另外还有一个比较有意思的事情是，CompoNet是ODVA颁布的第一套非罗克韦尔自动化主导开发的网络规范。取而代之的是，它是由ODVA的其他成员以及领先的离散传感器供应商Omron公司首先将CompoNet作为自己原有的CompoBus/S总线的物理层，并增加ODVA的通用工业协议CIP作为应用层之后才推出的。


图 IO LINK的现场应用