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(chǎng)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(shù)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(shù)支持基礎(chǔ)和強(qiáng)大的持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ戎T多優(yōu)點(diǎn),在過(guò)程控制領(lǐng)域的管理層已被廣泛應(yīng)用。事實(shí)證明,通過(guò)一些實(shí)時(shí)通信增強(qiáng)措施及工業(yè)應(yīng)用高可靠性網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和實(shí)施,以大網(wǎng)可以滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求,并可直接向下延伸應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的通信。其中EtherNet/IP協(xié)議就在此列。
01
EtherNET/IP是什么
EtherNet/IP協(xié)議從90年代后期開(kāi)始開(kāi)發(fā)并由國(guó)際組織ODVA于 2001年發(fā)布并管理。EtherNet/IP使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的物理和數(shù)據(jù)鏈路層,協(xié)議通過(guò)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(yīng)用層的對(duì)象結(jié)構(gòu),且獨(dú)立于物理層傳輸介質(zhì),提供了開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)和開(kāi)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(gòu)之下,可根據(jù)需求選擇最適合的網(wǎng)絡(luò),DeviceNET是CIP使用CAN網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn),通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)?CIP 協(xié)議即為 EtherNet/IP.
CIP是嚴(yán)格遵守面向?qū)ο蠓绞降纳蠈訁f(xié)議,每個(gè)CIP對(duì)象具有屬性(數(shù)據(jù))、服務(wù)(命令)、連接、和行為(屬性和服務(wù)間的關(guān)系)。
CIP包括一個(gè)廣泛的對(duì)象庫(kù)(Object Library)來(lái)支持通用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)如文件傳輸,和自動(dòng)化行業(yè)常用的模擬和數(shù)字IO的輸入輸出,HMI、運(yùn)動(dòng)控制等。為保證互操作性,同一對(duì)象在不同設(shè)備中實(shí)現(xiàn)的行為完全相同。一個(gè)設(shè)備包括的一組對(duì)象即為本設(shè)備的對(duì)象模型(Object Model)。
CIP將標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)象組定義為Device Profiles。Device Profile指定配置選項(xiàng)和I/O數(shù)據(jù)格式,屬于同一Device Profile的設(shè)備將響應(yīng)所有相同的命令,并擁有相同的網(wǎng)絡(luò)行為,以此保證網(wǎng)絡(luò)中不同品牌設(shè)備間的互操作性。
02
EtherNET/IP 協(xié)議架構(gòu)
● 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)。基于TCP面向連接的傳輸特性,顯示消息通常是低實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù),但要求高準(zhǔn)確性,例如配置設(shè)備信息,上傳或下載程序等。而UDP則無(wú)需建立連接,可單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的進(jìn)行傳輸,也就是說(shuō)UDP比TCP更加高效,因此常被用于如實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、運(yùn)動(dòng)控制數(shù)據(jù)等隱式消息的傳輸。
● 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(gòu)商用EtherNet/IP SDK,而美國(guó)Pryramid公司作為最知名的EtherNet/IP SDK提供商在行業(yè)內(nèi)享有盛譽(yù)。美國(guó)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(guò)市場(chǎng)和產(chǎn)品驗(yàn)證的商用協(xié)議棧產(chǎn)品,保證協(xié)議的穩(wěn)定和可靠性。
● 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(gè)不同軟硬件平臺(tái)的客戶提供自主移植的便利條件。同時(shí),客戶也可以選擇編譯好的DLL形式的SDK。
03
EtherNet/IP SDK介紹
一、EtherNet/IP Scanner SDK,是用于開(kāi)發(fā)EtherNet/IP掃描器設(shè)備的軟件包。Pryramid公司提供的EtherNet/IP Scanner SDK 已經(jīng)通過(guò)ODVA CT18一致性測(cè)試,客戶購(gòu)買(mǎi)的Scanner SDK包括如下內(nèi)容:
平臺(tái)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(tái)隔離,方便移植到其它平臺(tái)? 通用的 API 接口:C, C#和C++ (Microsoft Windows DLL)
交付內(nèi)容:
? EtherNet /IP Scanner 源碼(源碼版),包括源文件、DLLs 和Windows的運(yùn)行組件;? Scanner(Client) 例程源碼 (Microsoft Visual C++, Visual C#, Visual Basic and .NET)? 用戶手冊(cè)? STC 文件示例 (用于ODVA EtherNet/IP 協(xié)議一致性測(cè)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? ...
二、EtherNet/IP Adapter SDK,是用于開(kāi)發(fā)EtherNet/IP適配器設(shè)備的軟件包。Pryramid公司提供的EtherNet/IP Adapter SDK 在兼容性和和交付內(nèi)容上和Scanner SDK相同。Adapter提供的功能請(qǐng)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...? ...
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