現場總線技術標準化進程分析思考
I/O Connection:主要是針對傳送用于監視、控制等有一定的實時性要求的數據時的通訊關系,其中絕大部分應該是傳送傳統上用于實時監控的I/O數據,故以此命名。這種“連接(Connection)”關系的特點是必須預先通過配置工具逐一對與該“連接(Connection)”相關聯的應用對象及整個數據鏈路上的各個節點進行配置和分配固定的資源后才能建立起來,其優勢就是一旦建立起這一“連接(Connection)”,則所有加入這一通訊關系的應用對象之間已經對數據內容達成共識,因此所有傳送數據均為“元數據”,無需對數據類型或數據本身作任何標識說明或功能描述,傳輸效率最高,而且整個數據鏈路已預分配資源,傳輸可靠性也最高,所以可以滿足“實時”控制數據的傳送要求。
Explicit Message Connection:主要是針對傳送用于工程設計組態、集中管理維護、故障診斷調試等過程中所需傳送的非實時信息。它通常是通過點對點的報文傳送在兩個應用對象之間以相互交互的方式傳送,由于報文中的數據內容會隨著雙方的狀態變化和交互過程而變化,因此報文本身必須同時攜帶對傳送數據的類型標識和功能描述,因此將其命名為“顯式報文連接(Explicit Message Connection)”。這種“連接(Connection)”關系的特點是通訊雙方的任何一方應用對象均可應自身的信息傳送需求動態發起和建立這種“連接(Connection)”關系,而且是“點對點”的“雙工”通訊模式,非常便于應用對象之間的“交互式對話”。通訊過程結束后即拆除“連接(Connection)”并回收資源,這一模式對“陣發式”信息類數據傳送是非常合適的。
Bridged Connection:由于在任何一個較大規模的系統中都不可能或不會將所有的控制元器件集中在一個物理網段中,即一般都可能配置成多個網段互連,可能是“同構網段”,也可能是“異構網段”。而當若有數據需從某一個網段傳送到另一網段時,不論是I/O數據還是Explicit Message,則其所要經過的跨網段的中間節點(Bridge)必須承擔路由所需的“連接(Connection)”關系,實際上即是該節點必須在其內部分別創建與每個網段“Link Object”相應的“背靠背”的“連接(Connection)”對象。
縱觀整個CIP協議規范,其中最具特色的是其“Connection”這一抽象對象,以及非常符合“控制和信息”傳送需求的“Connection”分類模型:“I/O Connection”、“Explicit Message Connection”、“Bridged Connection”。這使得CIP協議真正成為一個“與網絡硬件無關的具有路由功能的跨網絡的網絡通訊協議”,同時也使得它成為在“異構網絡”環境下實現系統的“互連”、“互通”,直至“互換”功能的核心技術規范。
五、結 論
通過對目前各種現場總線技術通訊協議的研究分析認為,現場總線技術的標準不應該設定為一個從物理層/數據鏈路層直至應用層和用戶層的“垂直一體化”的單一標準,而應該是按照技術元素發展變化的特點,分層次構筑各層次的既相互配合又相互獨立的技術標準,這樣既允許多種技術協議并存競爭,又能促進實現標準化進程的“互連”、“互通”,直至“互換”的目標。其核心部分或許可以放在與TCP/IP協議功能相當的“網絡傳輸層”,CIP協議規范中“連接(Connection)”這一模型是一個很好的范例。
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