工业以太网协议要解决的问题(精)
工业以太网通信协议研究及应用
工业以太网通信协议研究及应用摘要：在绝大多数工业控制通信方面都是采用现场总线技术方式来实现的。
但长期以来现场总线种类繁多、同时又没有统一标准而导致互不兼容，使得系统集成和信息集成面临着巨大挑战，所以引入了应用广泛、高速率、低成本的以太网技术。
但以太网的可靠性和实时性比较差，难以适应工业控制的要求，故相关组织对以太网进行了一些扩展，称为工业以太网。
随着工业4.0的发展，相信工业以太网技术将越来越重要。
本文就常见工业以太网通信协议简介及应用作出阐述。
关键词：现场总线技术、工业以太网、EtherCat、Ethernet/IP、ProfiNet、Modbus/TCP、Ethernet/PowerLink、MechatroLink1常见工业以太网通信协议1.1、Modbus/TCPModbus/TCP是用于控制和管理自动化设备的Modbus系列通讯协议的派生产品。
由此可见，它覆盖了使用TCP/IP协议的Intranet企业内部网和Internet互联网环境中Modbus报文的用途。
该协议的最常见用途是为例如I/O、PLC模块以及连接其它简单域总线或I/O模块的网关服务的。
Modbus/TCP协议是作为一种实际的自动化标准发行的。
既然Modbus已经广为人知，该规范只将别处没有收录的少量信息列入其中。
然而该规范力图阐明Modbus中哪种功能对于普通自动化设备的互用性有价值，哪些部分是Modbus作为可编程的协议交替用于PLC的多余部分。
Modbus/TCP 在美国比较流行，它由两部分组成，即IDA分散式控制系统的结构与Modbus/TCP 的信息结构的结合。
Modbus/TCP定义了一个简单的开放式又广泛应用的传输协议网络用于主从通讯方式。
1.2.、Ethernet/IPEthernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议，这里的IP表示Industrial-Protocal。
它建立在标准UDP/IP与TCP/IP协议之上，利用固定的以太网硬件和软件，为配置、访问和控制工业自动化设备定义了一个应用层协议。
工业控制网络作业题
工业控制网络作业题一、现场总线技术1.现场总线的定义。
安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。
2.现场总线网络的特点。
1)适应工业应用环境。
2)要求实时性强，可靠性高，安全性好。
3)多为短帧传送。
4)通信的传输速率相对较低。
3.现场总线系统的组成。
4.在现场总线控制系统中，总线设备主要分为6类。
1)输入设备〔变送器／传感器〕；2)输出设备〔执行器等〕；3)控制器；4)监控／监视电脑；5)网络互联设备〔网桥／网关/中继器/集线器/交换机/路由器〕；6)其他现场总线设备〔HMI〕。
5.现场总线上的数据输入设备有哪些？输出数据用于什么？●总线上的数据输入设备：包括按钮、传感器、接触器、变送器、阀门等，传输其位置状态、参数值等数据；●总线上的输出数据用于：驱动信号灯、接触器、开关、阀门等。
6.几种有影响的现场总线基金会现场总线〔FF总线〕、CAN、PROFIBUS、LonWorks、ControlNet、DeviceNet、Hart7.请给出现场总线的技术特点。
1)现场通信网络2)数字通信网络3)系统的开放性4)现场设备互连网络5)系统结构和功能的高度分散性6)互操作性与互换性网络8.请给出5个现场总线的优点。
1)导线和连接附件大量减少2)仪表和输入／输出转换器〔卡件〕大量减少3)设计、安装和调试费用大大降低4)维护开销大幅度下降5)提高了系统的可靠性6)提高了系统的测量与控制精度7)系统具有优异的远程监控功能8)系统具有强大的〔远程〕故障诊断功能9)用户具有高度的系统集成主动权10)现场设备更换和系统扩展更为方便11)为企业信息系统的构建创造了重要条件9.请列举现场总线的一些应用领域。
●连续、离散制造业，如电力、石化、冶金、纺织、造纸，过程自动化仪表；火车、汽车、轮船、机器人、数控机床；智能传感器●楼宇自控、仓储；●智能交通、环境监测〔大气、水污染监测网络〕●农、林、水利、养殖等二、数据通信基础10.工业数据通信系统的基本组成：发送设备、接收设备、传输介质、传输报文、通信协议有效性指标:数据传输速率;比特率; 波特率;频带利用率;协议效率;通信效率可靠性指标: 误码率11.数据传输方式：根据代码的传输顺序可分为串行传输、并行传输根据数据信号传输时的同步方式可分为同步传输、异步传输12.请说明数据通信方式〔通信线路的工作方式〕都有哪几种，并简单说明其不同之处。
工业控制网络与人机界面组态技术第八章+工业以太网技术与应用
3．CIP 封装
封装数据包包头的格式如图4．52 所示，包 头长度为24B，其有效数据段的长度为0~65511B。 数据按照规定的格式封装好后，作为TCP 或UDP 报文中的数据段传输。
图4．52 封装数据包包头格式
3．CIP 封装
在命令域，可能的命令有：
●NOP：空操作命令，无论是会话发起者还是 目标都可能发送。接受者应该忽略报文中包含的任 何数据，并且不回复。
而UDP 报文只包含实时数据，其含义在连接建 立时已经定义好。通过UDP 来传输隐式报文，报文 效率较高，通信实时性较好，而且由于UDP 报文较 短，传输所需要的时间可观测性就较强，通信确定 性也相对较高。而UDP 报文传输带来的可靠性低下 的问题由CIP 解决，即如果发生报文丢失或差错的 情况下，由CIP 通知发送节点重新发送报文。
第六章 工业以太网技术与应用
近几年来，随着互联网技术的普及与推广，以太网得 到了飞速的发展，特别是以太网通信速率的提高、以太网 交换技术的发展，给以太网的非确定性问题的解决带来了 新的契机。
首先，以太网通信速率的一再提高，从10M到100M到 1000M甚至10Gbps，在相同通信量的条件下，通信速率的 提高意味着网络负荷的减轻和碰撞的减少，也就意味着确 定性的提高；
些必要的信息组成报文，发送到网络上，报文接受 节点根据报文的MID来判断报文是不是发给自己的， 如果符合接受条件，就接受该报文。
◆基于生产者/消费者模型的网络除了支持点对
点外还支持组播通信，这样通信效率就会更高，也 因而成为其优点之一。
CIP的主要特点
多播通信与点对点通信相比的优点： 1） 把同样的报文发给多个节点，提高了效率 2） 在多播通信中，每个节点接受到报文的时间不受
工业以太网简介
工业以太网简介：工业以太网是基于IEEE 802.3 (Ethernet）的强大的区域和单元网络。
利用工业以太网，SIMATIC NET 提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径。
企业内部互联网（Intranet）,外部互联网（Extranet）,以及国际互联网(Internet）提供的广泛应用不但已经进入今天的办公室领域，而且还可以应用于生产和过程自动化.继10M波特率以太网成功运行之后,具有交换功能,全双工和自适应的100M波特率快速以太网(Fast Ethernet,符合IEEE 802。
3u 的标准）也已成功运行多年。
采用何种性能的以太网取决于用户的需要.通用的兼容性允许用户无缝升级到新技术.为用户带来的利益：市场占有率高达80%，以太网毫无疑问是当今LAN（局域网）领域中首屈一指的网络。
以太网优越的性能，为您的应用带来巨大的利益：•通过简单的连接方式快速装配。
•通过不断的开发提供了持续的兼容性，因而保证了投资的安全。
•通过交换技术提供实际上没有限制的通讯性能。
•各种各样联网应用，例如办公室环境和生产应用环境的联网。
•通过接入WAN(广域网）可实现公司之间的通讯，例如，ISDN 或Internet 的接入。
SIMATIC NET基于经过现场应用验证的技术，SIMATIC NET已供应多于400，000个节点，遍布世界各地，用于严酷的工业环境，包括有高强度电磁干扰的区域。
工业以太网络的构成：一个典型的工业以太网络环境，有以下三类网络器件：◆ 网络部件连接部件：•FC 快速连接插座•ELS（工业以太网电气交换机)•ESM(工业以太网电气交换机)•SM（工业以太网光纤交换机)•MC TP11（工业以太网光纤电气转换模块)通信介质：普通双绞线，工业屏蔽双绞线和光纤◆ SIMATIC PLC控制器上的工业以太网通讯外理器。
用于将SIMATIC PLC连接到工业以太网。
◆ PG/PC 上的工业以太网通讯外理器。
Profinet工业以太网实时通信协议分析
通用低压电器篇孙凡金(1977 ),男,副教授,博士,研究方向为网络控制系统。
Profi net 工业以太网实时通信协议分析孙凡金,!刘彦呈,!潘新祥(大连海事大学轮机工程学院,辽宁大连!116026)摘!要:在分析P ro fi net 关键技术组成的基础上,对其实时性优化技术进行了综述,并通过分析通信连接的建立及维护,实时协议的组成及通信策略,以及RT 与I RT 的通信技术与实现方法,从整体上研究了P rofi net 实时性优化的协议组成及基本特性,对设计与优化基于Profi net 工业以太网的自动化系统具有一定借鉴。
关键词:Prof i ne t ;实时性;通信连接;同步中图分类号:T P 393.04!文献标识码:A !文章编号:1001 5531(2008)21 0030 04The Anal ysis of the Real T i m e Co mmun icati onProtocol i n Profinet !!!SU N Fanji n ,!LIU Yancheng,!PAN X i n x iang(Schoo l ofM arine Eng i n eeri n g ,Da lian M ariti m e Un iversity ,Da lian 116026,Ch i n a)!!Abstract :Based on the analysis o f P ro fi net ∀s key techno l ogy ∀s constituti on ,its rea l ti m e opti m iza tion tech no l ogy w as survey ed .By ana l yz i ng t he buil d and m ai n tenance of co mmun ica ti on connect ,rea l ti m e protoco l ∀s con stituti on and communicati on stra tegy ,RT and I RT ∀s communicati on techno logy and rea liza ti onm e t hod ,t he protoco l constit ution and basi c character i stics for P ro fine t rea l ti m e opti m i zati on w ere st udied ,wh ich can be re ference f o r de si gn i ng and opti m izi ng autom ati c system based on Profi net .K ey words :Profi n et ;real ti m e ;co mmun icati on connect ;synch ronous刘彦呈(1963 ),男,教授,博士生导师,研究方向为工业监控网络。
以太网有什么缺陷？工业以太网又有何优势
以太网有什么缺陷？工业以太网又有何优势
以太网三大缺陷
1.确定性
由于以太网的MAC层协议是CSMA/CD，因此该协议在网络上存在冲突。
对于工业网络来说，如果存在大量的冲突，数据必须多次重传，大大增加了网络间通信的不确定性，降低了系统的控制性能。
2.实时性
在工业控制系统中，事件发生后，系统必须在可以准确预见的时间范围内做出响应。
然而，行业对数据传输的实时性要求非常高，数据更新只需几十毫秒就能完成。
当发生冲突时，以太网的CSMA/CD机制可以尝试16次重新发送数据。
这种冲突解决机制是以时间为代价的，设备断开可能导致重大设备或人身安全事故。
3.可靠性
以太网是为商业设计的，但当应用到工业现场时，面对恶劣的工作条件和严重的线路间干扰，它不可避免地会降低可靠性。
因此，工业网络对可靠性、可恢复性和可维护性提出了很高的要求。
二、工业以太网技术特点
1.交换技术
共享局域网被有效地划分为冲突域。
交换机用于连接各个领域，以减少冲突问题和错误传递。
这可以最大限度地避免冲突，提高系统的确定性。
2.高速以太网
冲突的发生与负载有关。
负载越大，冲突的可能性就越大。
提高以太网的通信速度可以降低网络负载。
3.IEEE1588时间同步机制
IEEE1588定义了一种协议(PTP)，用于精确同步与测量和控制网络中的对象的网络通信、本地计算和分布相关的时钟。
该协议特别适用于基于以太网的技术，精度可以达到微秒级。
随着科技的进步和发展，以太网传输速率的提高和以太网交换技术的发展，传统商用以太网的上述问题在工业以太网中正在得到解决。
以太网与工业以太网的介绍
以太网与工业以太网的介绍上海兆越通讯技术有限公司本文通过分析以太网的网络通信机制，指出了以太网进入工业通信网络中存在的问题和它的一些解决方法。
继而详细介绍了一个目前工业通信网络中应用比较广泛的工业以太网（SIMATIC NET）。
现场总线的出现，对于实现面向设备的自动化系统起到了巨大的推动作用，但现场总线这类专用实时通信网络具有成本高，速度低和支持应用有限等缺陷，再加上总线通信协议的多样性，使得不同总线产品不能互相互连，互用和互操作等，因而现场总线工业网络的进一步发展受到了极大的限制。
随着以太网技术的发展，特别是高速以太网的出现使得以太网能够克服了自己本身的缺陷，进入工业领域成为工业以太网,因而使得人们可以用以太网设备去代替昂贵的工业网络设备。
1．以太网的主要缺陷在讲以太网的主要缺陷前，有必要先了解一下以太网的通信机制。
以太网是指遵循IEEE802.3标准，可以在光缆和双绞线上传输的网络。
它最早出现在1972，由XeroxPARC所创建。
当前以太网采用星型和总线型结构，传输速率为1 0Mb/s，100 Mb/s，1000 Mb/s或更高。
以太网产生延迟的主要原因是冲突，其原因是它利用了CSMA/CD技术。
在传统的共享网络中，由于以太网中所以的站点，采用相同的物理介质相连，这就意味着2台设备同时发出信号时，就会出现信号见的互相冲突。
为了解决这个问题，以太网规定，在一个站点访问介质前，必须先监听网络上有没有其他站点在同时使用该介质。
，如果有则必须等待，此时就发生了冲突。
为了减少冲突发生的几率，以太网常采用1-持续CSMA，非持续CSMA，P-持续CSMA的算法2。
由于以太网是以办公自动化为目标设计的，并不完全符合工业环境和标准的要求，将传统的以太网用于工业领域还存在着明显的缺陷。
但其成本比工业网络低，技术透明度高，特别是它遵循IEEE802.3协议为各现场总线厂商大开了方便之门，但是，要使以太网符合工艺上的要求，还必须克服以下缺陷：1.1 确定性由于以太网的MAC层协议是CSMA/CD，该协议使得在网络上存在冲突，特别是在网络负荷过大时，更加明显。
工业以太网络需求分析
工业以太网络需求分析工业的发展不单是工业自动化的发展还包括工业网络化的发展。
虽然我们都有这种对网络化发展的意识但能真正了解这个问题就不那么容易了。
尤其是从实际情况进行需求分析时会感到有些棘手,是其特殊性还是一般性引起这个问题的哪?本文在介绍工业以太网需求分析的更注重现场的实际情况,希望对大家的所帮助。
背景工业化生产是始于16到19世纪英国的工业革命，至今也有500多年的发展历史。
在当时看来是机器吃人的社会，而今每个人都在享受着工业产品带来的快乐。
工业化的程度已经成为一个企业、一个国家成长发展的重要参考标准。
随着Internet技术的广泛应用，工业生产也在不断的发生变革――网络化。
网络化协调了生产过程中的控制机制，使生产率得到大幅度的提升。
以以太网为代表的COTS(Commercial-Off-The-Shelf)通信技术等得到了自动化设备厂商和广大用户的关注，随后以太网技术开始进入工业控制领域，也产生了一个新的名词——工业以太网络。
现在工业网络基本是有两种：现场总线网络和工业以太网络。
以现在的发展趋势来看，以太网发展潜力巨大很可能后来者居上超过现场总线，引领起工业以太网的新变革。
需求分析的基本问题工业网络的需求是有其特殊性的。
每一个行业每一个工作环境都决定着不同的需求，从专业的需求角度来看，需求分析就是以用户为中心对目标网络在功能、通信能力、性能、可靠性、稳定性、安全性、运行维护及管理方面的具体分析并结合网络应用的环境进行特殊化的理解和分析。
最终将用户的需求精确化、完整化，形成一份网络需求分析报告。
办公网络需求分析的基本任务和基本原则分别介绍一下。
基本任务：深入了解用户建网的目的和目标并加以分析，然后进行纵向的更加细致的需求分析和调研，在确定地理布局、设备类型、网络服务、通信类型和通信量、网络容量和性能、网络现状等几个主要方面的基础上形成分析报告。
基本原则：(1).必须充分理解并表达用户的实际需求和实际情况；(2).用自顶向下的分析方法了解用户的行业背景、项目背景。
工业以太网简介
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1 工业以太网概述
以太网的由来 以太网技术的思想渊源最早可以追溯到1968年。以太网 的核心思想是使用共享的公共传输信道，这个思想源于夏威 夷大学。 1980 年DEC( digital equipment corporation) 、Intel 和Xerox 三大公司发布了DIX版以太网1.0 规范,其传输速度 为10Mb/S ,所支持的唯一物理介质为粗同轴电缆。1982 年, 发布了DIX2.0 版, 这就是通常所说的Ethernet Ⅱ。与DIX同 步的是IEEE 成立的至今闻名的802.3 委员会。1985 年，IEEE 802.3 委员会发布了CSMA/ CD 访问方法和物理层规范。尽 管其帧的定义与DIX2.0不尽相同，但是现在更多的人认为它 就是以太网。
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1 工业以太网概述
(3) 解决与商用以太网集成问题。 以太网作为现场总线,尤其是高速现场总线结构的主体,可以避免 现场总线技术游离于计算机网络技术的发展之外,使现场总线技术与 计算机网络技术很好地融合而形成相互促进的局面。 (4) 以太网适配器的价格大幅度下跌以及各产品和标准对以太网的支持是 其成功的重要因素。
工业现场设备互联互通问题分析及解决思路
工业现场设备互联互通问题分析及解决思路摘要信息技术与制造技术的深度融合推动智能制造、工业互联网快速发展,但目前工业领域普遍存在设备种类繁多、设备厂家多样、接口不同、通信协议多样等问题,从而导致设备间存在“信息孤岛”并不能有效地互联互通。
从工业通信技术、工业现场设备集成技术、标准化工作3个层面总结工业现场设备互联互通技术现状,分析现场设备互联互通面临的问题,在此基础上提出综合OPC UA、信息模型、平台化网关设备等的互联互通解决思路,形成标准化、可复用互联互通解决方案。
关键词：工业现场设备; 互联互通; 工业通信; 现场设备集成; 智能制造0 引言近年来,新一代信息技术与制造业正在逐步走向深度融合,也推动智能制造、工业互联网快速发展。
实现工业现场设备之间以及现场设备与信息系统的互联互通是实施智能制造、工业互联网的基础条件和基本前提,没有现场设备互联互通就意味着工业应用缺乏现场数据支撑,工业云、工业大数据也将成为无源之水。
但目前工业领域存在传统制造装备信息化程度不高、现场设备种类繁多、不同厂商设备使用的通信接口各不相同、工业通信协议多样等问题,导致异构网络并存,存在较多“信息孤岛”或“不能充分互联互通的信息孤岛”。
在工程实施层面,需大量时间、精力与人力成本用于现场设备互联互通,且在不同企业、工业场景需要重新开展现场设备的互联互通,导致工作量巨大,因此急需标准化、可复用的现场设备互联互通解决方案。
1 设备互联互通的含义IEC TR 62390《通用自动化设备行规导则》[1]定义了基于行规的设备的兼容性等级,以使设备处于相同的通信平台,并按等级区分设备之间确定的兼容性程度和互操作性程度。
在该标准中中,设备的兼容性等级可分为不兼容、共存、互联、互通、互操作和互换(见图1)。
图1图1 设备兼容性等级通常说的设备互联互通包含了上述互联、互通、和互操作3个层面的含义。
互联是指使用相同的通信协议、通信接口和数据访问,在网络连接的情况下能保证设备之间的数据传输,但无法确保对方能够理解传输数据的语法和语义;互通是指设备之间能够传送参数,即除了通信协议、通信接口和数据访问外,设备之间参数的数据类型也是相同的,即互相能够理解传输数据的语法,但无法保证语义的确定性[2];互操作是指设备能够在一个或多个分布式应用程序中一起工作,并完成特定任务,传输信息具有语法和语义的确定性。
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工业以太网协议问题1.上表,EtherCAT中的数据链路层是否要解决通信中的流量控制?为什么?通信栈是由什么实现的?2.我理解EtherCAT协议为,“协议标准实际上在谈两个问题:服务与协议。
服务的含义是提供何种功能,网络通信各层的服务都是围绕如何进行可靠数据传输所定义的服务,属于通信类服务,即服务是解决服务者做什么的问题。
协议是解决实现服务时应该怎样做的问题,即如何做才能实现具体的服务。
”3.可靠数据传输主要针对通信中遇到的电磁干扰,因此在物理层与链路层上要思考如何应对干扰的解决措施,但数据链路层与应用层之间的数据传输已经是在系统内的传输,是否存在相关的可靠数据传输问题?为什么?4.“数据传输”从字面意义上讲是数据信号波形的流动,除此之外,能否将“数据传输”与“数据存储”联系在一起?5.接在现场总线上的设备功能各异,那么EtherCAT是以何种思想解决对各种功能设备的联网控制?提示:计算机是一台通用设备,但可以实现各种功能。
6.请尽可能多的给出你知道的ASE。
如何构建一个ASE?设想一个应用过程(例如远程对温度传感器测温监控,如何利用多个ASE协同完成该应用过程。
7.EtherCAT使用了哪些技术与方法来应对“时间关键”的数据传输?8.上面是EtherCAT定义的一个模板。
为什么要定义该模板,主要解决数据传输中的什么问题。
若没有协议规定数据的结构化表示方法,是否会造成混乱?9.上图是物理层通用模型。
请以你自己的理解方式解释媒体相关、媒体无关、媒体附属的含义?10.“物理层的功能是以一种适合于通信媒体的形式对传输/接收的信号进行编码/译码,规定通信媒体的特性”。
你认为编码/译码工作是在上图中的哪个部分中完成的(Ph DIS、Ph MDS、Ph MAU?为什么?11.上图中有四个接口:DL-Ph接口、DTE-DCE接口、MDS-MAU接口、媒体接口。
试述这些接口的主要作用(通常接口的主要作用是:数据格式变换、阻抗匹配、信号波形变换、时序配合、机械特性等?哪些接口可能属于设备内部接口?哪些接口可能属于设备间的外部接口?12.上图是DLL-PHL接口数据单元间的映射。
试指出图中的错误所在之处,并描述映射的含义与实现的过程(思路。
图中为什么要定义四个数据单元,它们各自存放什么样的数据(带有帧格式的数据帧、部分帧还是完整帧?在数据单元后面加“序列”说明什么?13.依据上图,是否应该设置一些存储器单元来传输数据?请给这些存储器起一些名称,并注明它们所起的具体作用?对于上图,协议标准给出了如下几项注释:14.注1:“DLL-PHL接口是一种虚拟机间的虚拟服务接口”。
既然是一种相互联接的接口,那么物理层与数据链路层双方就好像是两个独立的设备,要通过该接口交换数据。
通常两台设备交换数据时要定义数据收、发缓冲区。
对于虚拟接口,你认为是否也该这样做?为什么?15.数据链路层与物理层要通过接口交换数据,那么双方怎样获知有数据要交换?例如,对于数据链路层来说,它是如何知道物理层有新数据要传输给自己。
16.数据链路层中的数据帧中不会含有前同步码、后同步码、帧定界符,这些控制数据是在物理层中加上的,那么物理层中是否应该定义一些相应的寄存器,用来存放同步码、定界符等帧格式控制信息?17.注4,“依据工业实践,定义了许多不同的DLL-PHL接口”,你对此是如何理解这话的?对你实现DLL-PHL接口有无启示?18.协议规定物理层须有特性指示原语:Ph-特性指示(minimum-data-rate,framing-overhead;定义该原语的目的是什么?该原语在何种情况下发出?发给谁?特性指示原语中两个参数minimum-data-rate,framing-overhead所起的作用是什么?19.有关服务原语,我在网上看到的资料描述如下:用户和协议实体间的接口,实际上是一段程序代码,但其具有不可分割性。
通过服务原语能实现服务用户和服务提供者间的交流,与协议不同的是,服务原语用于服务提供者与服务用户,而协议是用于服务用户之间的通信。
在同一开放系统中,(N+1实体向N实体请求服务时,服务用户和服务提供者之间要进行交互,交互信息称为服务原语四种基本原语:请求(Request用户实体要求服务做某项工作源(N+1实体—>源(N实体指示(indication用户实体被告知某事件发生目的(N实体—>目的(N+1实体响应(Response用户实体表示对某事件的响应目的(N+1实体—>目的(N实体确认(Confirm用户实体收到关于它的请求的答复源(N实体—>源(N+1实体服务和协议常常被混淆,而实际上二者是迥然不同的两个概念。
为此我们再强调一下两者的区别。
服务是网络体系结构中各层向它的上层提供的一组原语(操作。
尽管服务定义了该层能够代表它的用户完成的操作,但丝毫也未涉及这些操作是如何实现的。
服务描述两层之间的接口,下层是服务提供者,上层是服务用户。
而协议是定义同层对等实体间交换帧、数据包的格式和意义的一组规则。
网络各层实体利用协议来实现它们的服务。
只要不改变提供给用户的服务和接口,实体可以随意地改变它们所使用的协议。
这样,服务和协议就完全被分离开来。
工业以太网协议有如下的描述:试问:原语PH-DATA请求(CLASS,DATA这个过程函数是位于物理层还是数据链路层?调用该原语的实体是物理层的实体还是数据链路层的实体?参数CLASS的含义到底是什么?网络协议的版本经常升级,CLASS是否与具体协议内容有关,例如规定帧头的特定格式?你认为我的下述理解有无问题?数据链路层的某个用户实体希望将数据链路层中的数据(存放在协议数据单元DLPDU发送缓冲区通过DLL-PHL接口将其送到物理层中的协议数据单元PHPDU 发送缓冲区中,于是调用物理层中的请求原语:PH-DATA请求(CLASS,DATA,该请求的过程实现函数会先将帧头放入PHPDU,然后将DLPDU中的数据逐字节地传送到PHPDU,全部传完后,再将帧尾放入PHPDU。
20.对于工业以太网协议有如下的描述:请以自己的理解描述PH-DATA指示(CLASS,DATA原语及其实现过程。
如何将物理层正在接收来自其它节点的数据及事件告之数据链路层?又如何实现将已接收的物理层数据传输到数据链路层?如何实现对于错误接收数据的事件指示?21.对于物理层的管理,工业以太网标准给出的规定并不十分明确,因为处于物理层中的不同硬件可能有着不同的特性,因此要实现对硬件的管理,就必须先明确硬件的特性。
工业以太网标准将物理层的管理视作为一个与物理层并行的模块,该模块中最重要的一个过程函数是复位原语的编写。
请回答由谁来发出复位请求?试举例说明复位时要做一些具体工作。
22.上述话语是对于整个DIS要实现的功能的具体描述。
你认为物理层在收到了一帧中的部分字节还是全部字节后开始传输给PhID ?需不需要规定PhSDU的最大字节数?23.标准中有如下的话语,我不明白,你是如何理解的?关键是不明白要传输的序列是通过哪些已定义的控制信号来实现交互?24.标准中关于低层通信功能的描述如下:由于工业以太网在众多技术规范上与以太网是相同的,所以能否找到实现低层通信的专用芯片及技术资料?使用通用芯片实现上述功能还是非常麻烦。
25.上述的PhPDU中存放的PhSDU序列是表示一个字节的字符还是多个字节的字符串?字符是否是已进行了曼彻斯特编码?26.上述是标准中关于网络的拓扑连接方面的描述,我不明白。
1分支把线型结构提升为树形结构。
这如何实现?2端口0有何特殊之处,为什么它不能接收以太网帧(n 不为0?3如果没有设备连接或者端口被主站关闭,发送到该端口的请求被处理。
如何处理?27.对于上图,标准中称其为数据链路层参考模型。
你认为这是主站参考模型还是从站参考模型?图中有许多小矩形,内部标有标识文字,如DLL info,FMMU n等,我认为这些小矩形都是存储器,标识的文字表明其为实现字面含义所需要存储的参数,这样的认识对吗?28.物理层要负责将接收到的数据传输到数据链路层,数据链路层要对收到的数据进行地址检查、CRC查错等多项工作,因而需要花费一定的时间,这个时间你认为会小于1微妙吗?从站在实际运行中需要对来自总线的信号进行边接收、边处理、边转发以实现“飞速”,接收、处理、转发的数据长度是否固定?若在处理的过程中发现有错误,还会继续转发吗?29.在以太网帧中需要给出通信双方的地址,但由于逻辑寻址是寻址4GB空间的一段区域,对于区域范围,在以太网帧中如何表示?30.4GB逻辑地址空间是8位的,若某个从站物理存储器的位长是16位,该如何表达映射关系?定义了映射方向(输入或输出是否意味着从站对应的物理存储器就只能是接收或输出来自物理层的数据?输入、输出的方向定义是针对FMMU与DLPDU两个实体中的哪个实体而言的?对于FMMU,实际中你会如何实现,请给出较为详细的技术实现思路。
31.按上述功能定义,同步管理器作用是控制对DLS用户内存的访问。
此处同步的含义是解决存储器访问中的什么问题?DLS用户内存指的是哪个层中的内存?可能实际中有三处内存区域A、B、C,三个数据区域都有功能含义不同的定义,而且它们都可能被数据链路层与应用层访问,那么同步管理器的通道数应该为几个?32.上图是从站的通信结构,你认为这种通信结构是否也适应于主站?为什么?将通信过程进行层次化的规定,主要是解决什么问题?为什么对图中寄存器的访问操作与对存储器的访问操作在规定上有所不同(例如主站对于寄存器的读操作无需通告DL用户,而对存储器的读操作需通告DL用户?寄存器中主要存放什么数据?存储器中又主要存放何种数据?图中的事件指示该如何具体实现?33.上述话语中的“一致性限制”是什么意思?34.上图中,主站对从站的读写访问是用客户机-服务器模型来实现的吗?上图表示,无论主站发送什么请求,都一定会得到从站的回应,这样理解对吗?35.请解释上表的自增式物理读的工作过程(主要是如何产生请求、证实的过程?其中参数Device data area是从站中的物理内存位置,主站是如何知道从站的物理内存位置,是预先约定的吗?36.请解释上表中的C的意思,原文的含义我无法理解,你是这样理解的。
在主站发出自增式物理读请求时,上表中“DATA”中的数值是什么?上表是主站对于自增式物理读的EtherCAT PDU的规定,那么从从站返回给主站的EtherCAT PDU是否采用相同的格式?若相同,如何解释表1中证实一列中的Device data area参数缺失?37.对于上述PNV服务,我无法理解,其中的参数含义也不懂,上表中不知为何还用“指示”替代了“证实”,你能否给出该如何使用PNV服务(在什么情况下会使用该服务?或者说你是怎样理解该服务的?38.上述中,“从站与从站间的通信通过类似路由器的主站进行管理”,这话的含义是什么?换句话说如从站之间需要进行数据交换的通信,大体的实现过程是什么?39.上表是邮箱写服务,它的基本功能也是向指定的内存中写入数据,它与前述的其它请求命令如自增式物理位置写有什么不同?为什么在自增式物理位置写的表5中仅有两列(请求、证实,而在邮箱写中有三列(请求、指示、证实?在工业以太网中,我认为通信只能是主站发出,从站被动接收或转发,这意味着通信时不需要知道主站的地址,但在上表中,有两个地址,D_address(目的地址与S_ address(源地址,若通信中源为主站,目的为从站,主站的地址该如何表示?若通信中源为一个从站,目的为另一个从站,两个从站的地址又该使用何种寻址方式下的地址?40.上表与下表显然无法对应,你对此这样理解?41.对于邮箱服务,有几个参数如:TYPE、Cnt,你是如何理解的?对于表中的地址描述,我不理解,你是怎样理解的?42.对于上述中的Mailbox write event, read local 你是这样理解的?我的如下理解有问题吗?主站向从站发送写邮箱命令,从站接收到该命令帧后,将帧中的邮箱数据取出放入到从站的数据链路层的邮箱接收缓冲区中,数据链路层的管理单元再通过同步通道管理器将邮箱接收缓冲区中的数据写入到邮箱中(这个过程可能比较漫长,这就是read local 的含义,在成功写入邮箱后,数据链路层的管理单元再产生一个邮箱数据被更新的状态事件,通知从站应用层来使用邮箱中的数据,即event。