您必须了解的有关安川机器人EtherNet / IP的6件事
有人问到什么是EtherNet / IP,或者您能给我一个EtherNet / IP快速入门。这是您需要了解的有关EtherNet / IP的6.5件事。1) EtherNet / IP是在TCP / IP数据包内部传输的应用层协议。这意味着EtherNet / IP只是将数据组织为TCP或UDP数据包的方式。有关什么是TCP或UDP的信息,请获取《工业以太网手册》。
2) EtherNet / IP网络上的所有设备将它们的数据作为一系列称为属性的数据值呈现给网络,这些数据值将属性与其他类似数据值分组为称为对象的属性集。
3)每个设备都必须具有EtherNet / IP必需对象–身份,TCP,路由器。EtherNet / IP规范定义了那些对象。
4)有些EtherNet / IP应用程序对象具有特定设备的数据。例如,一个EtherNet / IP驱动器设备具有一个Motor Object。支持特定设备的EtherNet / IP设备都具有相同的EtherNet / IP应用程序对象集。
5)在EtherNet / IP扫描仪设备(打开连接并启动数据传输)和EtherNet / IP适配器设备(向扫描仪提供数据)之间传输两种消息。这些消息是显式消息(根据需要异步)和I / O消息(连续传输的数据消息)。
6) EtherNet / IP是通用工业协议CIP的一部分。CIP定义对象结构并指定消息传输。CAN上的CIP协议是DeviceNet。以太网上的CIP协议是EtherNet / IP。
6.5)我们的RTA公司是EtherNet / IP技术的**供应商。RTA可以提供免版税的EtherNet / IP源代码软件堆栈,EtherNet / IP PCB和模块。 小型以太网/ IP背景
大多数在办公室工作的人将“以太网”一词与办公桌后面的物理电缆联系在一起。该电缆将其办公室PC连接到本地网络的打印机和服务器以及Internet上的无限网站。该电缆仅是以太网的物理部分,该介质将以太网消息传送到您的PC。这条线上是一整套通信协议,例如IP,Internet协议;TCP,传输控制协议;以及各种Microsoft协议,例如NetBEUI。这套协议适用于办公环境。它允许用户共享文件,访问打印机,发送电子邮件,搜索Internet以及执行办公环境中使用的所有其他通信。
安川机器人集成的需求与某些非常特殊的要求有很大不同。代替访问文件和打印机,工厂车间控制器必须访问驱动器系统,操作员工作站和I / O设备中嵌入的数据。工厂车间数据通信需求是实时的或非常接近实时的,而不是让用户在执行任务时等待。与访问Internet网站的下一页相比,终止瓶子上的填充操作需要更多的时间通信。
传统上,以太网在工业自动化领域的接受程度有限。直到不久前,由于费用昂贵,缺乏智能交换机和路由器以及拥有专有协议的大型供应商的统治,以太网仍无法在工厂中广泛使用。现在,随着价格下降,具有固有以太网功能的PC大量涌入工厂车间以及智能交换机和路由器,以太网正在获得认可。只是缺少针对工业自动化的广泛接受的,灵活的应用程序层才阻止了其被完全接受。
以太网/ IP
以太网/ IP是可以应对这一挑战的应用层协议。四个独立的团队联合起来开发和推广EIP,将其作为工业自动化的公共领域以太网应用层。这些组包括ODVA,工业开放以太网协会(IOANA),国际控制网(CI)和工业以太网协会(IEA)。这项工作的目标说明了EIP如何提供适用于各种自动化设备的广泛,全面,可认证的标准:
1.以太网/ IP使用传统以太网的工具和技术。以太网/ IP使用传统以太网中使用的所有传输和控制协议,包括传输控制协议(TCP),互联网协议(IP)以及现成的以太网接口卡中的媒体访问和信令技术。在这些标准PC技术的基础上,EIP可以与当今市场上所有标准的现成以太网设备透明地协同工作。这也意味着可以在标准PC及其所有派生产品上轻松支持EIP。更重要的是,基于标准技术平台的EIP可确保EIP随着基础技术的发展而向前发展。
2.以太网/ IP是可认证的标准。支持EIP的小组计划通过与DeviceNet和ControlNet一起完成的,经过多位供应商的仔细关注以及通过经过认证的测试实验室来确保全面一致的标准。以DeviceNet和ControlNet的程序为蓝本的认证程序将确保现场设备的一致性和质量。
3.EIP建立在广泛接受的协议层上。EIP是根据DeviceNet和ControlNet中广泛使用的,称为控制和信息协议(CIP)的标准构建的,并在附图中进行了说明。该标准将联网设备组织为对象的集合。它定义了访问,对象行为和扩展,这些扩展允许使用通用机制访问相异的设备。现在,数以百计的供应商在当今的产品中支持CIP协议。在EIP中使用此技术意味着EIP基于广泛理解,广泛实施的标准,不需要新的技术改造期。
CIP概述
通用工业协议(CIP)是用于在两个设备之间传输自动化数据的通信协议。在CIP协议中,每个网络设备都将自己表示为一系列对象。每个对象只是设备中相关数据值的分组。例如,每个CIP设备都需要使Identity对象可用于网络。身份对象包含称为属性的相关身份数据值。身份对象的属性包括供应商ID,制造日期,设备序列号和其他身份数据。CIP根本没有指定该对象数据的实现方式,仅指定了必须支持哪些数据值或属性以及其他CIP设备必须具有这些属性。
标识对象是必需对象的示例。CIP协议定义了三种类型的对象:
1.所需对象
规范要求将必需的对象包含在每个CIP设备中。这些对象包括身份对象,消息路由器对象和网络对象。
一.身份对象包含称为属性的相关身份数据值。身份对象的属性包括供应商ID,制造商日期,设备序列号和其他身份数据。
B.消息路由器对象是一个对象,该对象将显式请求消息从对象路由到设备中的对象。
C.网络对象包含该对象的物理连接数据。对于DeviceNet上的CIP设备,网络对象包含MacID和其他描述CAN网络接口的数据。对于EIP设备,网络对象包含IP地址和其他数据,这些数据描述了设备上以太网端口的接口。
常见的CIP对象
身份对象类别0x01 所需对象
识别对象提供CIP节点的识别信息,包括供应商ID,产品代码,软件版本信息,序列号和产品名称以及其他项目。标识对象是必需对象,通常只有一个实例。
消息路由对象类别0x02 所需对象
消息路由器对象为外部设备提供了一种访问CIP设备中的对象的机制。通过显式连接发送的消息由消息路由器对象定向到目标对象。9
连接对象类别0x05 所需对象
连接对象是在CIP设备中维护连接特征的位置。将为每个连接生成一个Connection对象的实例。该实例将连接标识为“显式”或“隐式”,在“隐式”连接上设置数据包速率,并在该连接上保留其他描述性信息。关闭连接后,将删除连接对象。
组装物体等级0x04 可选的
Assembly对象为通过隐式连接与设备通信的CIP设备提供接口。Assembly对象的实例组织与外部设备交换的数据。Input Assembly实例组织了传输到外部设备的数据。Output Assembly实例组织从外部设备传输的数据。可以定义多个Assembly实例,并且外部设备可以(通过Instance ID)选择要在传输中使用的Assembly实例。“仅显式消息”设备没有程序集实例。
参数对象类别0x0F 可选的
参数对象为CIP设备提供了一种标准机制,以使其外部设备可以公开使用其配置参数。它为CIP设备的配置 参数提供完整的标识信息。
网络特定链接类别0xNN 所需对象
网络特定的链接对象提供有关用于实现CIP设备的特定链接(DeviceNet,EtherNet / IP,ControlNet)的信息。该对象指定描述链接的属性,例如节点地址和数据速率。有关EtherNet / IP的链接对象的更多详细信息,请
参见有关通过CIP进行EtherNet / IP操作的章节。
应用对象类别ID 0x64至0Xc7 可选的
应用程序对象组织设备的特定数据和服务。构建CIP设备的供应商可以选择不实施任何应用程序对象,使用一个设备的所有数据使用一个应用程序对象或任意数量的应用程序对象。
2.应用对象
应用程序对象是定义设备封装的数据的对象。这些对象特定于设备类型和功能。例如,驱动系统上的Motor对象具有描述频率,额定电流和电机尺寸的属性。I / O设备上的模拟输入对象具有定义模拟输入的类型,分辨率和当前值的属性。
应用层对象是为大量常见设备类型预定义的。具有相同设备类型(驱动系统,运动控制,阀门传感器等)的所有CIP设备必须包含相同系列的应用程序对象。特定设备类型的一系列应用程序对象称为设备配置文件。已经定义了许多设备类型的大量配置文件。支持设备配置文件使用户可以轻松理解并从一种设备类型的供应商切换到具有相同设备类型的另一种供应商。
设备供应商还可以将应用程序层对象分组为组装对象。这些超级对象包含一个或多个应用程序层对象的属性。组装对象形成了一个方便的包,用于在设备之间传输数据。例如,具有多个温度回路的温度控制器的供应商可以为每个温度回路定义组件,并为两个温度回路的数据定义组件。然后,用户可以选择*适合该应用程序的组件以及访问每个组件的频率。例如,一个温度组件可以配置为在每次状态改变时报告,而第二个温度组件可以配置为每隔一秒报告一次,而与状态变化无关。
程序集通常由供应商预定义,但是CIP还定义了一种机制,用户可以通过该机制从应用程序层对象属性动态创建程序集。
3.特定于供应商的对象
在设备类的配置文件中找不到的对象称为“特定于供应商”。供应商将这些对象作为设备的其他功能包括在内。CIP协议以与应用程序或所需对象完全相同的方法提供对这些供应商扩展对象的访问。此数据严格由供应商选择,并且以对设备供应商有意义的任何方式进行组织。除了指定如何将设备数据表示给网络之外,CIP协议还指定了访问数据的多种不同方式,例如循环,轮询和状态改变。
EIP的优势
与EIP相比,CIP协议层具有许多优势。一致的设备访问意味着单个配置工具可以从单个访问点在不同网络上配置CIP设备,而无需使用供应商特定的软件。将所有设备分类为对象会减少新设备上线时所需的培训和启动。与DeviceNet和ControlNet相比,EIP缩短了响应时间,并提高了数据吞吐量。EIP使用一致的应用程序层接口将设备从传感器总线级别连接到控制级别再到企业级别。
EIP的应用层竞争者众多,包括Groupe Schneider的Modbus / TCP,西门子的ProfiNet,现场总线基金会的HSE Fieldbus以及其他供应商。不幸的是,空格阻碍了对这些产品中每一个的详细审查。但是,这些竞争者都无法提供由以太网CIP实施提供的供应商支持,灵活性和总体体系结构支持。
用户挑战
EIP的实施并非没有挑战。首次使用用户面临的两个*重要挑战包括培训和网络配置。一个普遍的问题是缺乏训练有素的员工,他们既了解IT基础知识,也了解自动化网络。要成功实施**个以太网/ IP系统,需要IT和自动化人员之间的协作。第二个挑战是正确的网络配置。规划您的以太网工厂自动化基础架构至关重要。仔细识别所有控制回路,选择正确的路由器,交换机和路径并正确记录网络是通信网络的必要条件,该网络可满足您的生产目标并且几乎不需要持续维护。
在工厂车间,以太网应用的批评者通常会指出以太网通信缺乏固有的确定性,无法将其排除在自动化应用之外。尽管过去确实如此,但智能开关的*新发展已在很大程度上消除了这种争论。这些开关创建了单独的冲突域,这些冲突域提供了除*苛刻的自动化应用程序外几乎所有应用程序所需的确定性。
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