以太網(wǎng)絡技術的探索與發(fā)展：EtherNET/IP是什么

工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)是集散控制系統(tǒng)(DCS)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)之后產(chǎn)生的一種新型的工業(yè)控制系統(tǒng)。由于以太網(wǎng)技術具有成本低、通信速率和帶寬高、兼容性好、軟硬件資源豐富、廣泛的技術支持基礎和強大的持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ戎T多優(yōu)點，在過程控制領域的管理層已被廣泛應用。事實證明，通過一些實時通信增強措施及工業(yè)應用高可靠性網(wǎng)絡的設計和實施，以大網(wǎng)可以滿足工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境要求，并可直接向下延伸應用干工業(yè)現(xiàn)場設備間的通信。其中EtherNet/IP協(xié)議就在此列。

EtherNET/IP是什么??

EtherNet/IP協(xié)議從90年代后期開始開發(fā)并由國際組織ODVA于 2001年發(fā)布并管理。EtherNet/IP使用標準以太網(wǎng)的物理和數(shù)據(jù)鏈路層，協(xié)議通過TCP/IP數(shù)據(jù)包傳輸，是最成熟和最完整的工業(yè)以太網(wǎng)解決方案之一，在工業(yè)制造業(yè)中得到廣泛使用。

EtherNET/IP是CIP（Commen Idustrial protocal）協(xié)議組中的一員。CIP定義了應用層的對象結構，且獨立于物理層傳輸介質，提供了開放網(wǎng)絡和開放系統(tǒng)所必需的互操作性和互換性。CIP用戶在其統(tǒng)一的通信架構之下，可根據(jù)需求選擇最適合的網(wǎng)絡，DeviceNET是CIP使用CAN網(wǎng)絡傳輸?shù)膶崿F(xiàn)，通過以太網(wǎng)傳輸?shù)?CIP 協(xié)議即為 EtherNet/IP，如圖1所示。

圖1：CIP 協(xié)議組

CIP是嚴格遵守面向對象方式的上層協(xié)議，每個CIP對象具有屬性（數(shù)據(jù)）、服務（命令）、連接、和行為（屬性和服務間的關系）。CIP包括一個廣泛的對象庫（Object Library）來支持通用網(wǎng)絡服務如文件傳輸，和自動化行業(yè)常用的模擬和數(shù)字IO的輸入輸出，HMI、運動控制等。為保證互操作性，同一對象在不同設備中實現(xiàn)的行為完全相同。一個設備包括的一組對象即為本設備的對象模型（Object Model）。CIP將標準的對象組定義為Device Profiles。Device Profile指定配置選項和I/O數(shù)據(jù)格式，屬于同一Device Profile的設備將響應所有相同的命令，并擁有相同的網(wǎng)絡行為，以此保證網(wǎng)絡中不同品牌設備間的互操作性。

EtherNET/IP?協(xié)議架構

如圖2所示，EtherNet/IP在網(wǎng)絡和傳輸層使用標準的TCP/IP和UPD/IP協(xié)議在設備間發(fā)送CIP消息。

圖2 EtherNet/IP傳輸框架

通常使用TCP傳輸?shù)娘@示消息（explicit messages）和使用UDP傳輸隱式消息（implicit messages）?；赥CP面向連接的傳輸特性，顯示消息通常是低實時性數(shù)據(jù)，但要求高準確性，例如配置設備信息，上傳或下載程序等。而無需建立連接和可點對多點的UDP更加高效，被用于如實時數(shù)據(jù)、運動控制數(shù)據(jù)等隱式消息的傳輸。

圖3?以太網(wǎng)封裝

EtherNet/IP在全球制造業(yè)中被廣泛采用。通常，制造業(yè)廠商直接采購商用EtherNet/IP SDK，而美國Pryramid公司作為最知名的EtherNet/IP SDK提供商在行業(yè)內享有盛譽。美國Pryramid 公司成立于1990年，總部位于密歇根州。Pryramid公司的EtherNet/IP SDK是經(jīng)過市場和產(chǎn)品驗證的商用協(xié)議棧產(chǎn)品，保證協(xié)議的穩(wěn)定和可靠性。

圖4 Pryramid公司

如所有通信協(xié)議的形式，EtherNet/IP SDK同樣分為Adapter和Scanner兩端。協(xié)議棧SDK可以軟件源代碼的形式提供給客戶，為使用多個不同軟硬件平臺的客戶提供自主移植的便利條件。同時，客戶也可以選擇編譯好的DLL形式的SDK。

EtherNet/IP SDK介紹 ? NO.3 ? ? 01 EtherNet/IP Scanner SDK

用于開發(fā)EtherNet/IP掃描器設備的軟件包

Pryramid公司提供的EtherNet/IP Scanner SDK 已經(jīng)通過ODVA CT18一致性測試，客戶購買的Scanner SDK包括如下內容：

平臺兼容性和可移植性：

? 提供 Win XP，Vista和 Win 7，8，10 (32 and 64 bit)的例程； ? 提供以下操作系統(tǒng)的模板： ? Fido，Linux，Netburner，VxWorks，WinCE，Windows ??例程中的程序塊與平臺隔離，方便移植到其它平臺 ??通用的 API 接口：C, C#和C++ (Microsoft Windows DLL)

交付內容：

? EtherNet /IP Scanner 源碼(源碼版)，包括源文件、DLLs 和Windows的運行時組件； ? Scanner(Client)?例程源碼?(Microsoft Visual C++, Visual C#, Visual Basic and .NET) ??用戶手冊 ? STC?文件示例?(用于ODVA EtherNet/IP?協(xié)議一致性測試軟件)

? EDS?文件示例

部分API列表： ? ScannerStart ? ScannerStop ? RegisterObjectsForClientProcessin ? RegisterRequestsForClientProcessing ? OpenConnection ? OpenConnectionByteEPATH ? CloseConnection ? ReconfigureConnection ? ResetConnection ? AddAssemblyInstance ? RemoveAssemblyInstance ? RemoveAllAssemblyInstances ? AddAssemblyMember ??... 02 EtherNet/IP Adapter SDK

用于開發(fā)EtherNet/IP適配器設備的軟件包

Pryramid公司提供的EtherNet/IP Adapter SDK 在兼容性和和交付內容上和Scanner SDK相同。Adapter提供的功能請可以參考如下功能列表。

部分API列表： ? RegisterEventCallBack ? LogEventCallbackType ? RegisterMessageCallBack ? LogMessageCallbackType ? AdapterStartAdapterStop ? GetNumConnections ? GetConnectionInstances ? GetConnectionState ? GetConnectionRunIdleFlag ? GetConnectionInternalCfg ? GetConnectionStats ? SendUnconnectedRequest ? ReturnValue ? GetUnconnectedResponse ? GetClientRequest ? StartRequestGroup ? StopRequestGroup... ? ... ? ? ?

編輯：黃飛

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