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从传输机制和通信模式比较几种工业以太网协议(二)

作者:卓越信通电子(北京)有限公司2008.07.30阅读 4264

  基于UDP的工业以太网
  目前,至少有基金会现场总线的HSE、Ethernet/IP、iDA以及ADS-net在传输层协议中或部分或全部的采用了UDP。由于篇幅有限,以下仅就HSE和Ethernet/IP在传输机制和通信模式作简单比较。  

HSE通信模型
  HSE通信模型

  ETHERNET/IP
  在EtherNet/IP中,对于对实时性要求较高的实时I/O数据控制工程网版权所有,采用UDP/IP协议来传送,而对实时性要求不太高的显式信息(如组态、参数设置和诊断等)则采用TCP/IP来传送。EtherNet/IP 有两种形式的报文连接:
  ■  显示报文连接:是一种点对点的关系,用于促进两个节点之间的请求应答连接。这种连接是最通用的并且能无所不及。
  ■  隐式报文:主要用于以常规的时间间隔传送特定应用的I/O数据。这种连接自然是多播方式,即建立一对多的关系用以发挥生产消费模式的优点。
  在网络层和传输层EtherNet/IP 采用的是INTERNET标准的TCP/IP协议族在单个或多个设备之间传送信息www.cechina.cn,同样,在这些层标准的CIP信息被打包成TCP/IP包,TCP/IP包允许网上的

节点将他们作为以太网信息的一部分。节点发送这些TCP/IP协议包到数据链路层。利用TCP/IP , EtherNet/IP可以传送用于节点之间主/从类型事务的显示报文。
  对于实时报文,EtherNet/IP 通过基于IP的UDP协议采用组播方式实现,组播针对一组地址的目标站。这就是CIP的隐式报文在EtherNet/IP 上的传送方式。隐式报文通常只有I/O数据,没有协议信息。这就意味着通讯一建立数据已被提前定义了,自然处理的时间就是最小的。UTP无须建立通道也不对通讯做保证,但尽管如此www.cechina.cn,UDP的隐式报文比显式报文更小更快捷。所以EtherNet/IP通过 UDP/IP传送I/O数据典型地包含了关键时间控制信息。CIP的连接机制包含了提供超时机制,即可以检测数据发送错误,这对于可靠的控制系统是很关键的。
  EtherNet/IP 利用TCP/IP资源在以太网上传送报文,为了满足ODVA组织一致性要求宣言,EtherNet/IP 的产品都要求能完成UCMM接收其他设备的请求。比如像少有的显示报文传输或者实时的I/O数据传输。通过UCMM的通讯服务连接资源被保留。打开一个连接的过程被称为连接生成。而主动提出连接生成的节点就叫做连接生成器。相反,响应该节点的节点就叫做连接目标。
  总结一下,也就是说,隐示报文是通过以太网实体采用UDP/IP资源以多播方式传送数据。

  Ethernet/IP的HSE  

  基于UDP的工业以太网比较
  基于UDP的工业以太网比较

  下面将结合一个实例来说明通信模式对TCP/UDP协议选择问题的影响,研究目标是现场总线基金会旗下的工业以太网标准——HSE。
  HSE协议中一个重要的组成部分是:现场设备访问代理(FDA),FDA将整个HSE从概念上分为两个部分。FDA及其以下的部分,包括HSE管理代理(HMA),它们一起提供HSE通信服务,构成了HSE通信栈。其功能主要相对于OSI七层参考模型一到四层间的部分;FDA以上的实体包括系统管理内核、虚拟现场设备,局域网冗余实体等,统一称为HSE应用进程,它们利用通信栈提供的服务,和对等实体通信。它们可以看做是通信栈的用户层。接下来将重点讨论FDA以下的部分涉及到的HSE的通信模型和通信方式等问题,而HSE的用户层等方面的其它内容将在下一章中讨论。HSE通信模型图示如图。
  FDA代理在通信模型中主要提供下列服务:
  ■  作FDA Session的代理;
  ■  FDA Session 和FMS VCR的接口;
  ■  TCP /UDP 和 FDA Session之间的接口;
  ■  转发上面 4种 应用层的消息.
  而FDA Session是一种应用关系,提供和FDA代理的通信,HSE VCR提供对HSE VFD的访问,用于传递FMS报文。有三种不同的FDA Session:
  Client/Server(客户/服务器)
  Sesions,Publisher/Subscriber(公布/订阅)
  Sessionswww.cechina.cn,Report Source/Sink(报告源/接收)Sessions.       
  HSE Session位于TCP/IP协议之上控制工程网版权所有,利用以太网和TCP/IP协议传输HSE总线的服务报文,是FF HSE现场总线通信的核心模块。
  Session与 它所支持的VCR端点具有相同的类型,HSE基于业界广泛使用TCP/IP协议簇一共提供了两种通信方式::
  ■ 

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