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2  設(shè)備間的通信和可采用的服務(wù)

2.1  設(shè)備間的垂直通信：PLC、PC與外圍設(shè)備間的通信
(1)  設(shè)備組態(tài)
    一個(gè)設(shè)備需要有一個(gè)IP地址以及自動(dòng)設(shè)定的相關(guān)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)該設(shè)備的訪問(wèn)。
可采用的服務(wù)：
•  BOOTP；
•  DHCP。
(2)  PLC與計(jì)算機(jī)MES、ERP系統(tǒng)間的通信
    這種通信采用的是標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議，用來(lái)實(shí)現(xiàn)與上位監(jiān)控和管理系統(tǒng)之間的大數(shù)據(jù)量信息交換。
可采用的服務(wù)：
•  HTTP―Web網(wǎng)頁(yè)和Java Applet；
•  OPC；
•  Open MODBUS TCP/IP Messaging（開(kāi)放式MODBUS TCP/IP信息處理）；
•  TCP Open。
(3)  主機(jī)與I/O設(shè)備的通訊
    要求應(yīng)用程序與I/O設(shè)備的控制相關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)必須以快速、確定性和可重復(fù)性的方式在大量不同類型的I/O設(shè)備中傳送。
可采用的服務(wù)：
•  I/O Scanner（I/O掃描器）；
•  Open MODBUS TCP/IP Messaging。
(4)  簡(jiǎn)單的SCADA服務(wù)
    要求用一個(gè)簡(jiǎn)單的SCADA軟件包來(lái)監(jiān)視或控制一臺(tái)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)裝置。
可采用的服務(wù)：
•  HTTP服務(wù)器―定制的Web網(wǎng)頁(yè)。
(5)  故障設(shè)備的自動(dòng)替換
    要求為替換設(shè)備分配以太網(wǎng)地址并進(jìn)行參數(shù)組態(tài)。并且系統(tǒng)能自動(dòng)地對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和組態(tài)，不再需要用戶的干預(yù)或組態(tài)。
可采用的服務(wù)：
•  FDR―故障設(shè)備替換。
(6)  PC至PLC的通信
    采用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議，用來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)PLC系統(tǒng)間的大數(shù)據(jù)量信息交換。響應(yīng)時(shí)間在0.5s ~2s范圍內(nèi)。

2.2  水平通信：PLC與 PLC間通訊
(1)  編程、診斷、數(shù)據(jù)傳送
    要求使用簡(jiǎn)單的通信接口完成PLC應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)傳送。數(shù)據(jù)必須按要求從一個(gè)PLC工作站傳送到另一個(gè)工作站，但數(shù)據(jù)傳送的頻率可以變化。
可采用的服務(wù)：
•  MODBUS TCP/IP Messaging（MODBUS TCP/IP信息處理）。
(2)  PLC與PLC間的應(yīng)用同步數(shù)據(jù)傳送
    這種通信要求在各PLC應(yīng)用之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送以實(shí)現(xiàn)多個(gè)PLC應(yīng)用的同步。這種數(shù)據(jù)交換必須按照時(shí)限要求嚴(yán)格的方式進(jìn)行。
可采用的服務(wù)：
•  Global Data（全局?jǐn)?shù)據(jù)）。

3  以太網(wǎng) TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)

★ HTTP―嵌入式Web服務(wù)器
    HTTP（超級(jí)文本傳輸協(xié)議）是一種用于Web服務(wù)器和瀏覽器之間的傳輸協(xié)議。從1990年起HTTP協(xié)議就開(kāi)始在Web上應(yīng)用。

    嵌入式Web服務(wù)是透明工廠技術(shù)的核心要素之一，使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器，就可從世界上的任何地方以及一個(gè)系統(tǒng)的任何層面直接查看設(shè)備的信息。
Web瀏覽器能夠完成的工作包括：
•  查看設(shè)備的配置信息；
•  讀取來(lái)自設(shè)備的數(shù)據(jù)；
•  修改設(shè)備的配置；
•  訪問(wèn)嵌入式HMI網(wǎng)頁(yè)以便進(jìn)行監(jiān)視和控制；
•  查看歷史故障記錄；
•  組態(tài)用戶定義的附加網(wǎng)頁(yè)。

★ BOOTP/DHCP（RFC1531）
    BOOTP/DHCP可以被用來(lái)動(dòng)態(tài)地為設(shè)備提供IP地址。因此免除了逐個(gè)管理每臺(tái)設(shè)備IP地址的需要，并將這種管理功能轉(zhuǎn)移到中央IP地址服務(wù)器內(nèi)完成。

遵從Modbus TCP/IP協(xié)議的設(shè)備可以完成：
•  由BOOTP客戶機(jī)為每臺(tái)設(shè)備自動(dòng)分配IP地址；
•  由BOOTP服務(wù)器管理或分配系統(tǒng)中其它設(shè)備的IP地址；
•  通過(guò)BOOTP/DHCP協(xié)議也可以完成故障設(shè)備的更換。

★ FTP―文件傳輸協(xié)議
    文件傳輸協(xié)議（FTP）提供了文件共享的基本元素，很多系統(tǒng)使用FTP協(xié)議設(shè)備間的文件傳輸。

    透明工廠設(shè)備將FTP協(xié)議作為設(shè)備間信息傳送的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括下載一個(gè)新的操作系統(tǒng)和用戶定義的Web網(wǎng)頁(yè)。

★ SNMP―簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議
    SNMP（Simple Network Management Protocol）標(biāo)準(zhǔn)允許使用單一系統(tǒng)對(duì)各種不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行管理。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（Network Management System）可以和SNMP兼容設(shè)備交換信息。管理系統(tǒng)利用這些信息來(lái)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)和所連接設(shè)備的狀態(tài)，修改設(shè)備配置，對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備出現(xiàn)的故障進(jìn)行報(bào)警等。

    透明工廠設(shè)備遵從SNMP協(xié)議，可以將它們完全集成在一個(gè)SNMP所管理的網(wǎng)絡(luò)中。

★ 嵌入式Web診斷功能
    支持以太網(wǎng)通信的施耐德自動(dòng)化的控制器包括一個(gè)集成的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)Web服務(wù)器。嵌入式Web診斷功能允許在線訪問(wèn)以太網(wǎng)接口、控制器的配置和診斷內(nèi)容。所有這些Web服務(wù)器提供的功能都不需要進(jìn)行任何配置或編程。進(jìn)一步地，不需要對(duì)駐留程序進(jìn)行任何修改就能在現(xiàn)有的應(yīng)用中使用此功能。
•  用于DHCP服務(wù)器和SNMP的配置菜單；
•  用于對(duì)接口的以太網(wǎng)統(tǒng)計(jì)；
•  控制器的配置；
•  控制器內(nèi)的寄存器數(shù)值；
•  遠(yuǎn)程和分布式I/O寄存器的配置、狀態(tài)和數(shù)值；
•  接口故障統(tǒng)計(jì)登錄。

★ 配置PLC本地機(jī)架，瀏覽I/O 狀態(tài)
    本地設(shè)備屏幕用于顯示當(dāng)前本地機(jī)架的配置信息，包括控制器、嵌入式服務(wù)器模板和任何I/O模板。

★ 控制器狀態(tài)
    CPU配置網(wǎng)頁(yè)提供最新的控制器及其配置的相關(guān)信息。通過(guò)選取CPU模板或網(wǎng)頁(yè)下部的超級(jí)鏈接進(jìn)入到CPU配置網(wǎng)頁(yè)。

★ 分布式I/O
通過(guò)Web網(wǎng)頁(yè)提供了關(guān)于所組態(tài)的分布式I/O信息，包括：
•  分布式I/O節(jié)點(diǎn)站網(wǎng)頁(yè)；
•  分布式I/O模板網(wǎng)頁(yè)。

★ 以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)
    以太網(wǎng)模板統(tǒng)計(jì)網(wǎng)頁(yè)為嵌入式服務(wù)模板提供狀態(tài)，發(fā)送和接收統(tǒng)計(jì)，以及錯(cuò)誤信息。

★ 遠(yuǎn)程I/O
    遠(yuǎn)程I/O狀態(tài)網(wǎng)頁(yè)給出了遠(yuǎn)程I/O網(wǎng)絡(luò)通信的狀況及其使用的概貌。

★ I/O掃描診斷
•  使用PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)區(qū)提供診斷；
•  采用程序組件調(diào)試屏幕中對(duì)I/O掃描系統(tǒng)的說(shuō)明來(lái)提供診斷；
•  由簡(jiǎn)單的圖形網(wǎng)頁(yè)為所有用戶提供診斷。

★ 數(shù)據(jù)監(jiān)控
    訪問(wèn)PLC變量是一種預(yù)定義的、帶口令保護(hù)的功能，它可以完成對(duì)所有PLC數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)讀/寫(xiě)訪問(wèn)。

★ 通訊模板組態(tài)
    組態(tài)網(wǎng)絡(luò)通訊模板的Web網(wǎng)頁(yè)將為SNMP、DHCP和全局?jǐn)?shù)據(jù)提供配置支持信息。
•  SNMP配置網(wǎng)頁(yè)允許進(jìn)行SNMP代理數(shù)據(jù)庫(kù)的配置。
•  DHCP配置網(wǎng)頁(yè)允許進(jìn)行IP地址服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)的配置。
•  Global Data（全局?jǐn)?shù)據(jù)）配置網(wǎng)頁(yè)允許進(jìn)行發(fā)布/預(yù)定數(shù)據(jù)庫(kù)的配置。

★ 報(bào)警顯示
    報(bào)警顯示網(wǎng)頁(yè)有一個(gè)預(yù)定義的保護(hù)功能（口令保護(hù)），可以被用來(lái)處理報(bào)警信息（顯示、確認(rèn)和清除）。

★ FactoryCast圖形對(duì)象編輯器
    圖形對(duì)象編輯器功能用于生成各種視圖，包括與PLC變量有關(guān)的動(dòng)態(tài)圖形對(duì)象。這些定制的視圖可以在用戶Web網(wǎng)頁(yè)中使用。

★ FactoryCast定制的Web網(wǎng)頁(yè)
    以太網(wǎng)嵌入式Web服務(wù)器模板所包含的基于RAM的閃存文件系統(tǒng)可以為用戶定義的可通過(guò)FTP訪問(wèn)的Web網(wǎng)頁(yè)提供儲(chǔ)存空間。以這種方式生成的網(wǎng)頁(yè)允許用戶：
•  實(shí)時(shí)顯示所有PLC變量；
•  利用外部服務(wù)器（文件生成器等）建立超級(jí)鏈接；
•  控制、顯示和診斷；
•  實(shí)時(shí)生產(chǎn)報(bào)表的開(kāi)發(fā)；
•  維護(hù)或操作員指導(dǎo)。

★ FactoryCast配置工具
FactoryCast提供如下功能：
•  定義用戶名和相關(guān)的口令；
•  定義由用戶修改的變量；
•  整個(gè)網(wǎng)站的保存與恢復(fù)；
•  將用戶在PC兼容系統(tǒng)上本地生成的網(wǎng)頁(yè)在傳送至/取自控制系統(tǒng)。

★ 嵌入式全局?jǐn)?shù)據(jù)（Global Data）
    全局?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)采用一種實(shí)時(shí)發(fā)布/預(yù)訂機(jī)制，用于一組公共分布式站點(diǎn)間的數(shù)據(jù)發(fā)送。全局?jǐn)?shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)PLC站之間的同步，或者是在各種應(yīng)用之間共享公用數(shù)據(jù)庫(kù)。

★ 帶寬監(jiān)視
    帶寬監(jiān)視功能顯示以太網(wǎng)模板的負(fù)荷狀況，這樣用戶就可以監(jiān)視負(fù)荷變化并預(yù)見(jiàn)問(wèn)題的出現(xiàn)。通常可以有三種方式顯示以太網(wǎng)模板的負(fù)荷：
•  編程軟件中所能預(yù)期的負(fù)荷；
•  通過(guò)Web網(wǎng)頁(yè)顯示的實(shí)時(shí)圖形；
•  通過(guò)SNMP接口，用網(wǎng)絡(luò)管理軟件監(jiān)視模板的負(fù)荷。

★ TCP Open訪問(wèn)
    以太網(wǎng)通訊模板支持多種基于TCP/IP 標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議。在這些協(xié)議中，MODBUS協(xié)議具有公共的技術(shù)規(guī)范，并且由于其簡(jiǎn)單性，推薦它用于與第三方設(shè)備進(jìn)行通信。

★ 函數(shù)
    按TCP連接客戶機(jī)/服務(wù)器模式運(yùn)行的Berkeley套接字接口上的基本函數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)：
•  管理在多達(dá)32個(gè)開(kāi)放式的連接；
•  生成套接字及其對(duì)任一TCP端口的掛接；
•  套接字連接到“接聽(tīng)來(lái)自遠(yuǎn)程客戶機(jī)的連接請(qǐng)求”模式的通道；
•  連接的打開(kāi)；
•  在這些連接上傳送和接收數(shù)據(jù)；
•  關(guān)閉這一連接。

★ 描述
    TCP Open產(chǎn)品由包括TCP/IP函數(shù)庫(kù)的CD-ROM組成。借助于在TCP上的開(kāi)放式訪問(wèn)，能夠使用以太網(wǎng)模板的所有基本函數(shù)。

★ 協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序
    由于透明工廠是以開(kāi)放式以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的，所以在運(yùn)行一個(gè)系統(tǒng)時(shí)不需要特定的驅(qū)動(dòng)程序。

★ 簡(jiǎn)單和開(kāi)放的Modbus TCP
    Modbus應(yīng)用層是非常基礎(chǔ)化和大眾化的。目前有成千上萬(wàn)的制造商執(zhí)行Modbus標(biāo)準(zhǔn)，有成千上萬(wàn)的合作伙伴執(zhí)行Modbus TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)，并且眾多的新產(chǎn)品已經(jīng)選擇Modbus TCP/IP作為以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。不需要大容量的存儲(chǔ)器或較高的處理能力，Modbus TCP/IP的簡(jiǎn)易性就允許使用任何形式的簡(jiǎn)單現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在以太網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)通信，如一塊I/O模板。

4  結(jié)語(yǔ)
    由于工業(yè)以太網(wǎng)在目前仍然處于快速發(fā)展和完善階段，對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)的廣大用戶更實(shí)際的好處在于如何利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)為人們提供的功能。筆者認(rèn)為，現(xiàn)階段最有效的方法是如何將工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線完善地結(jié)合起來(lái)，建立起完整的工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)體系。