MPI通訊協(xié)議5

　　MPI協(xié)議，其英文全名為Multi-point-Interface。在PLC之間可組態(tài)為主／主協(xié)議或主／從協(xié)議．如何操作依賴于設(shè)備類型：如果控制站都是s7—300／400系列PLC，那么就建立主／主連接關(guān)系，因為MPI協(xié)議支持多主站通訊，所有的s7—300 CPU都可配置為網(wǎng)絡(luò)主站，通過主／主協(xié)議可以實現(xiàn)PLC之間的數(shù)據(jù)交換。如果某些控制站是s7—200系列PLC，則可以建立主／從連接關(guān)系，因為s7—200 CPU是從站，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)指令實現(xiàn)s7—300 CPU對s7200 CPU的數(shù)據(jù)讀寫操作。

　　PROFIBUS通訊協(xié)議6

　　PROFIBUS，是一種國際化．開放式．不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS傳送速度可在 9.6kbaud~12Mbaud范圍內(nèi)選擇且當(dāng)總線系統(tǒng)啟動時，所有連接到總線上的裝置應(yīng)該被設(shè)成相同的速度。廣泛適用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化和樓宇、交通電力等其他領(lǐng)域自動化。PROFIBUS是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)。可實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。

　　PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498國際標(biāo)準(zhǔn)，以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（Open System Interconnection-OSI）作為參考模型的。該模型共有七層。 （1）PROFIBUS－DP：定義了第一．二層和用戶接口。第三到七層未加描述。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并詳細說明了各種不同PROFIBUS－DP設(shè)備的設(shè)備行為。 （2）PROFIBUS－FMS：定義了第一．二．七層，應(yīng)用層包括現(xiàn)場總線信息規(guī)范（Fieldbus Message Specification - FMS）和低層接口（Lower Layer Interface － LLI）。FMS包括了應(yīng)用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通信服務(wù)。LLI協(xié)調(diào)不同的通信關(guān)系并提供不依賴設(shè)備的第二層訪問接口。 （3） PROFIBUS－PA：PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴展的PROFIBUS－DP協(xié)議。另外，PA還描述了現(xiàn)場設(shè)備行為的PA行規(guī)。根據(jù)IEC1158－2標(biāo)準(zhǔn)，PA的傳輸技術(shù)可確保其本征安全性，而且可通過總線給現(xiàn)場設(shè)備供電。使用連接器可在DP上擴展PA網(wǎng)絡(luò)。 注：第一層為物理層，第二層為數(shù)據(jù)鏈路層，第三－六層末使用，第七層為應(yīng)用層。

　　TCP/UDP協(xié)議7

　　TCP （Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）協(xié)議屬于傳輸層協(xié)議。其中TCP提供IP環(huán)境下的數(shù)據(jù)可靠傳輸，它提供的服務(wù)包括數(shù)據(jù)流傳送、可靠性、有效流控、全雙工操作和多路復(fù)用。通過面向連接、端到端和可靠的數(shù)據(jù)包發(fā)送。通俗說，它是事先為所發(fā)送的數(shù)據(jù)開辟出連接好的通道，然后再進行數(shù)據(jù)發(fā)送；而UDP則不為IP提供可靠性、流控或差錯恢復(fù)功能。一般來說，TCP對應(yīng)的是可靠性要求高的應(yīng)用，而UDP對應(yīng)的則是可靠性要求低、傳輸經(jīng)濟的應(yīng)用。TCP支持的應(yīng)用協(xié)議主要有：Telnet、FTP、SMTP等；UDP支持的應(yīng)用層協(xié)議主要有：NFS（網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)）、SNMP（簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議）、DNS（主域名稱系統(tǒng)）、TFTP（通用文件傳輸協(xié)議）等。

　　TCP：

　　TCP是面向連接的通信協(xié)議，通過三次握手建立連接，通訊完成時要拆除連接，由于TCP是面向連接的所以只能用于端到端的通訊。

　　TCP提供的是一種可靠的數(shù)據(jù)流服務(wù)，采用“帶重傳的肯定確認(rèn)”技術(shù)來實現(xiàn)傳輸?shù)目煽啃浴CP還采用一種稱為“滑動窗口”的方式進行流量控制，所謂窗口實際表示接收能力，用以限制發(fā)送方的發(fā)送速度。

　　如果IP數(shù)據(jù)包中有已經(jīng)封好的TCP數(shù)據(jù)包，那么IP將把它們向‘上’傳送到TCP層。TCP將包排序并進行錯誤檢查，同時實現(xiàn)虛電路間的連接。TCP數(shù)據(jù)包中包括序號和確認(rèn)，所以未按照順序收到的包可以被排序，而損壞的包可以被重傳。

　　TCP將它的信息送到更高層的應(yīng)用程序，例如Telnet的服務(wù)程序和客戶程序。應(yīng)用程序輪流將信息送回TCP層，TCP層便將它們向下傳送到IP層，設(shè)備驅(qū)動程序和物理介質(zhì)，最后到接收方。

　　面向連接的服務(wù)（例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP）需要高度的可靠性，所以它們使用了TCP。DNS在某些情況下使用TCP（發(fā)送和接收域名數(shù)據(jù)庫），但使用UDP傳送有關(guān)單個主機的信息。

　　UDP：

　　UDP是面向無連接的通訊協(xié)議，UDP數(shù)據(jù)包括目的端口號和源端口號信息，由于通訊不需要連接，所以可以實現(xiàn)廣播發(fā)送。

　　UDP通訊時不需要接收方確認(rèn)，屬于不可靠的傳輸，可能會出現(xiàn)丟包現(xiàn)象，實際應(yīng)用中要求程序員編程驗證。

　　UDP與TCP位于同一層，但它不管數(shù)據(jù)包的順序、錯誤或重發(fā)。因此，UDP不被應(yīng)用于那些使用虛電路的面向連接的服務(wù)，UDP主要用于那些面向查詢---應(yīng)答的服務(wù)，例如NFS。相對于FTP或Telnet，這些服務(wù)需要交換的信息量較小。使用UDP的服務(wù)包括NTP（網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議）和DNS（DNS也使用TCP）。

　　欺騙UDP包比欺騙TCP包更容易，因為UDP沒有建立初始化連接（也可以稱為握手）（因為在兩個系統(tǒng)間沒有虛電路），也就是說，與UDP相關(guān)的服務(wù)面臨著更大的危險。

　　數(shù)據(jù)格式：

　　數(shù)據(jù)幀：幀頭+IP數(shù)據(jù)包+幀尾 （幀頭包括源和目標(biāo)主機MAC初步地址及類型，幀尾是校驗字）

　　IP數(shù)據(jù)包：IP頭部+TCP數(shù)據(jù)信息（IP頭包括源和目標(biāo)主機IP地址、類型、生存期等）

　　TCP數(shù)據(jù)信息：TCP頭部+實際數(shù)據(jù) （TCP頭包括源和目標(biāo)主機端口號、順序號、確認(rèn)號、校驗字等）

　　UDP（User Data Protocol，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）是與TCP相對應(yīng)的協(xié)議。它是面向非連接的協(xié)議，它不與對方建立連接，而是直接就把數(shù)據(jù)包發(fā)送過去！

　　PPI通訊協(xié)議8

　　是西門子公司專為S7-200系列PLC開發(fā)的通訊協(xié)議。內(nèi)置于S7-200CPU中。PPI協(xié)議物理上基于RS-485口，通過屏蔽雙絞線就可以實現(xiàn)PPI通訊。PPI協(xié)議是一種主-從協(xié)議。主站設(shè)備發(fā)送要求到從站設(shè)備，從站設(shè)備響應(yīng)，從站不能主動發(fā)出信息。主站靠PPI協(xié)議管理的共享連接來與從站通訊。PPI協(xié)議并不限制與任意一個從站的通訊的主站的數(shù)量，但在一個網(wǎng)絡(luò)中，主站不能超過32個。PPI協(xié)議最基本的用途是讓西門子STEP7-Micro/WIN編程軟件上傳和下載程序和西門子人機界面與PC通信。

　　pofinet通訊協(xié)議9

　　PROFINET由PROFIBUS國際組織（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動化總線標(biāo)準(zhǔn)。

　　PROFINET由PROFIBUS國際組織（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動化總線標(biāo)準(zhǔn)。作為一項戰(zhàn)略性的技術(shù)創(chuàng)新，PROFINET為自動化通信領(lǐng)域提供了一個完整的網(wǎng)絡(luò)解決方案，囊括了諸如實時以太網(wǎng)、運動控制、分布式自動化、故障安全以及網(wǎng)絡(luò)安全等當(dāng)前自動化領(lǐng)域的熱點話題，并且，作為跨供應(yīng)商的技術(shù)，可以完全兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場總線（如PROFIBUS）技術(shù)，保護現(xiàn)有投資。

　　PROFINET是適用于不同需求的完整解決方案，其功能包括8個主要的模塊，依次為實時通信、分布式現(xiàn)場設(shè)備、運動控制、分布式自動化、網(wǎng)絡(luò)安裝、IT標(biāo)準(zhǔn)和信息安全、故障安全和過程自動化。

　　分布式現(xiàn)場設(shè)備：

　　通過集成PROFINET接口，分布式現(xiàn)場設(shè)備可以直接連接到PROFINET上。

　　對于現(xiàn)有的現(xiàn)場總線通訊系統(tǒng)，可以通過代理服務(wù)器實現(xiàn)與PROFINET的透明連接。例如，通過IE/PB Link（PROFINET和PROFIBUS之間的代理服務(wù)器）可以將一個PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)透明的集成到PROFINET當(dāng)中，PROFIBUS各種豐富的設(shè)備診斷功能同樣也適用于PROFINET。對于其他類型的現(xiàn)場總線，可以通過同樣的方式，使用一個代理服務(wù)器將現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)接入到PROFINET當(dāng)中。

　　運動控制：

　　通過PROFINET的同步實時（IRT）功能，可以輕松實現(xiàn)對伺服運動控制系統(tǒng)的控制。

　　在PROFINET同步實時通訊中，每個通訊周期被分成兩個不同的部分，一個是循環(huán)的、確定的部分，稱之為實時通道；另外一個是標(biāo)準(zhǔn)通道，標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP數(shù)據(jù)通過這個通道傳輸。

　　在實時通道中，為實時數(shù)據(jù)預(yù)留了固定循環(huán)間隔的時間窗，而實時數(shù)據(jù)總是按固定的次序插入，因此，實時數(shù)據(jù)就在固定的間隔被傳送，循環(huán)周期中剩余的時間用來傳遞標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP數(shù)據(jù)。兩種不同類型的數(shù)據(jù)就可以同時在PROFINET上傳遞，而且不會互相干擾。通過獨立的實時數(shù)據(jù)通道，保證對伺服運動系統(tǒng)的可靠控制。

　　網(wǎng)絡(luò)安裝：

　　PROFINET支持除星形、總線形和環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為了減少布線費用，并保證高度的可用性和靈活性，PROFINET提供了大量的工具幫助用戶方便的實現(xiàn)PROFINET的安裝。特別設(shè)計的工業(yè)電纜和耐用連接器滿足EMC和溫度要求，并且在PROFINET框架內(nèi)形成標(biāo)準(zhǔn)化，保證了不同制造商設(shè)備之間的兼容性。

　　根據(jù)響應(yīng)時間的不同，PROFINET支持下列三種通訊方式。

　　TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)通訊

　　PROFINET基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，使用TCP/IP和IT標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP 是IT 領(lǐng)域關(guān)于通信協(xié)議方面事實上的標(biāo)準(zhǔn)，盡管其響應(yīng)時間大概在100 ms的量級，不過，對于工廠控制級的應(yīng)用來說，這個響應(yīng)時間就足夠了。

　　實時（RT）通訊

　　對于傳感器和執(zhí)行器設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)對響應(yīng)時間的要求更為嚴(yán)格，大概需要5－10ms的響應(yīng)時間。目前，可以使用現(xiàn)場總線技術(shù)達到這個響應(yīng)時間，如PROFIBUS DP。

　　對于基于TCP/IP的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)來說，使用標(biāo)準(zhǔn)通信棧來處理過程數(shù)據(jù)包，需要很可觀的時間，因此，PROFINET提供了一個優(yōu)化的、基于以太網(wǎng)第二層（Layer 2）的實時通訊通道，通過該實時通道，極大地減少了數(shù)據(jù)在通訊棧中的處理時間，因此，PROFINET獲得了等同、甚至超過傳統(tǒng)現(xiàn)場總線系統(tǒng)的實時性能。

　　同步實時（IRT）通訊

　　在現(xiàn)場級通訊中，對通訊實時性要求最高的是運動控制（Motion Control），PROFINET的同步實時（Isochronous Real-Time， IRT）技術(shù)可以滿足運動控制的高速通訊需求，在100個節(jié)點下，其響應(yīng)時間要小于1ms，抖動誤差要小于1μs，以此來保證及時的、確定的響應(yīng)。

　　DEVICENET通訊協(xié)議10

　　Devicenet是90年代中期發(fā)展起來的一種基于CAN（Controller Area Network）技術(shù)的開放型、符合全球工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的低成本、高性能的通信網(wǎng)絡(luò)，最初由美國Rockwell公司開發(fā)應(yīng)用。

　　Devicenet是一種低成本的通訊總線。它將工業(yè)設(shè)備（如：限位開關(guān)，光電傳感器，閥組，馬達啟動器，過程傳感器，條形碼讀取器，變頻驅(qū)動器，面板顯示器和操作員接口）連接到網(wǎng)絡(luò)，從而消除了昂貴的硬接線成本。直接互連性改善了設(shè)備間的通訊，并同時提供了相當(dāng)重要的設(shè)備級診斷功能，這是通過硬接線I/O接口很難實現(xiàn)的。

　　Devicenet的優(yōu)點：

　　1、提高設(shè)計的彈性

　　· 通過提供網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的能力來提供無限制的IO端口

　　· 提供互操作性和即插即用能力

　　2、改善的過程數(shù)據(jù)管理

　　· 提供對等（Peer-to-Peer）或主/從（Master/Slave）管理

　　· 作為一個快速響應(yīng)處理元的結(jié)果，提高了吞吐量和可重復(fù)性

　　· 包含在位置刻度和預(yù)先事件及報警通知中的隱含診斷信息

　　· 在診斷中可延長定期檢修的間隔周期

　　3、降低安裝成本

　　· 簡化配線，避免了潛在的錯誤點，減少了所需的文件，減少勞動力資源并節(jié)省了安裝空間

　　Devicenet協(xié)議是一個簡單、廉價而且高效的協(xié)議，適用于最低層的現(xiàn)場總線，例如：過程傳感器、執(zhí)行器、閥組、電動機起動器、條形碼讀取器、變頻驅(qū)動器、面板顯示器、操作員接口和其他控制單元的網(wǎng)絡(luò)。可通過DeviceNet連接的設(shè)備包括從簡單的擋光板到復(fù)雜的真空泵各種半導(dǎo)體產(chǎn)品。DeviceNet也是一種串行通信鏈接，可以減少昂貴的硬接線。DeviceNet所提供的直接互連性不僅改善了設(shè)備間的通信，而且同時提供了相當(dāng)重要的設(shè)備級診斷功能，這是通過硬接線I/O接口很難實現(xiàn)的。除了提供OSI模型的第7層（應(yīng)用層）定義之外，DeviceNet規(guī)范還定義了部分第1層（物理收發(fā)器）和第0層（傳輸介質(zhì)）。圖為DeviceNet在ISO模型中的相關(guān)層。對DeviceNet節(jié)點的物理連接也作了清楚的規(guī)定。連接器、電纜類型和電纜長度，以及與通信相關(guān)的指示器、開關(guān)、相關(guān)的室內(nèi)銘牌都作了詳細規(guī)定。

　　Ethernet通訊協(xié)議11

　　以太網(wǎng)（Ethernet）指的是由Xerox公司創(chuàng)建并由Xerox、Intel和DEC公司聯(lián)合開發(fā)的基帶局域網(wǎng)規(guī)范，是當(dāng)今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。以太網(wǎng)絡(luò)使用CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問及沖突檢測）技術(shù)，并以10M/S的速率運行在多種類型的電纜上。以太網(wǎng)與IEEE802.3系列標(biāo)準(zhǔn)相類似。

　　Ethernet的工作原理：

　　以太網(wǎng)（Ethernet）采用帶沖突檢測的載波幀聽多路訪問（CSMA/CD）機制。以太網(wǎng)中節(jié)點都可以看到在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送的所有信息，因此，我們說以太網(wǎng)是一種廣播網(wǎng)絡(luò)。

　　以太網(wǎng)的工作過程如下：

　　當(dāng)以太網(wǎng)中的一臺主機要傳輸數(shù)據(jù)時，它將按如下步驟進行：

　　1、監(jiān)聽信道上是否有信號在傳輸。如果有的話，表明信道處于忙狀態(tài)，就繼續(xù)監(jiān)聽，直到信道空閑為止。

　　2、若沒有監(jiān)聽到任何信號，就傳輸數(shù)據(jù)

　　3、傳輸?shù)臅r候繼續(xù)監(jiān)聽，如發(fā)現(xiàn)沖突則執(zhí)行退避算法，隨機等待一段時間后，重新執(zhí)行步驟1（當(dāng)沖突發(fā)生時，涉及沖突的計算機會發(fā)送會返回到監(jiān)聽信道狀態(tài)。

　　注意：每臺計算機一次只允許發(fā)送一個包，一個擁塞序列，以警告所有的節(jié)點）

　　4、若未發(fā)現(xiàn)沖突則發(fā)送成功，所有計算機在試圖再一次發(fā)送數(shù)據(jù)之前，必須在最近一次發(fā)送后等待9.6微秒（以10Mbps運行）。