Ethernet／IP协议简介(doc 16页)完美版
Ethernet／IP协议简介
目录1 现场总线控制技术与工业以太网........................................................................................ - 1 -2 工业以太网实时性问题........................................................................................................ -3 -2.1 通讯确定性和实时性技术........................................................................................... - 3 -3 Ethernet／IP协议简介.......................................................................................................... -4 -3.1 Ethernet／IP工业以太网.............................................................................................. - 4 -3.1.1 Ethernet／IP协议模型及协议内容................................................................... - 5 -3.1.2 EtherNet/IP 的通信机制.................................................................................... - 7 -3.2 ProfitNet工业以太网................................................................................................. - 8 -3.2.1 基本介绍............................................................................................................ - 8 -3.2.2 实时通信............................................................................................................ - 8 -3.2.3 PROFINET .......................................................................................................... - 9 -3.2.4 安全.................................................................................................................. - 10 -3.3 Modbus-IDA工业以太网 ........................................................................................ - 11 -3.3.1 基本信息.......................................................................................................... - 11 -3.3.2 特点.................................................................................................................. - 12 -3.3.3 传输方式.......................................................................................................... - 13 -3.3.4 CRC ................................................................................................................... - 15 -3.4 Controlnet工业以太网............................................................................................. - 17 -3.4.1 原理.................................................................................................................. - 17 -3.4.2 ControlNet网络................................................................................................ - 18 -3.4.3 控制网国际有限公司...................................................................................... - 18 -3.4.4 可建造ControlNet的设备.............................................................................. - 18 -3.5 World FIP工业以太网............................................................................................. - 20 -3.5.1 概述.................................................................................................................. - 20 -3.5.2 WorldFip的特点 .............................................................................................. - 20 -3.5.3 WorldFip 协议 ................................................................................................. - 21 -3.5.4 WorldFip总线典型器件 .................................................................................. - 22 -3.5.5 开发工具.......................................................................................................... - 23 -3.5.6 目前存在的一些问题和应用前景.................................................................. - 23 -4 Ethernet／I P通信适配器硬件设计与实现....................................................................... - 25 -4．1 硬件系统总体架构.................................................................................................. - 25 - 4．2电源设计................................................................................................................... - 25 - 4．3复位电路设计........................................................................................................... - 26 - 4．4以太网通讯接口设计............................................................................................... - 26 - 4．4．1以太网电路原理......................................................................................... - 27 -4．4．2以太网芯片CS8900A-IQ3功能描述........................................................ - 27 -4.5串行通讯接口设计...................................................................................................... - 29 -4．6 主从USB接口设计.............................................................................................. - 29 - 4．7 外部I／0扩展接口设计 ........................................................................................ - 30 - 5 EtherNet/IP 工业以太网优缺点及发展前景..................................................................... - 31 -1 现场总线控制技术与工业以太网20世纪90年代以后随着现场总线控制技术的逐渐成熟，智能化与功能自治性的现场设备的广泛应用，嵌入式控制器、智能现场测控仪表和传感器等方便地接入了现场总线。
EtherNetIP官方概述及其介质
802.3ab
100m
100m
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802.3an
100m
802.3u
2km
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Cat5e电缆
大多数电缆都是Cat5e电缆
• 基于 EIA/TIA 568 商业建筑远程通讯配线标准，由电子工业协会在 1985年开发，满足计算机通讯工业协会的要求。
• Cat5e网络电缆由四根非屏蔽双绞线组成（UTP）组成。
OSI 参考模型由另一个标准组织开发…..
国际标准化组织，或 ISO (不是 IOS，也不是 OSI ！)。
如果这开始听起来有点像希腊语…。
ISO 根本就不是一个开头字母的缩写，而是来源于希腊单词 isos，意思是相等！
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9
PLC 21206
OSI 参考模型
7层- 应用层 6层 – 表示层 5层 – 会话层
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PLC 21206
OSI 参考模型
7层- 应用层 6层 – 表示层 5层 – 会话层 4层 – 传输层
设备概述 应用对象
CIP 网络及传输
隐性消息
显性消息
封装协议
UDP
TCP
HTTP、FTP、DHCP 与
通用工业协议
3层 – 网络层
IP- 广播 IP
2层 – 设备层
Ethernet IEEE 802.3 MAC
自从1976年被Xerox与DEC和因特尔合作开发，Ethernet已经成为“实际上” 信息网络的标准。
Ethernet遵守基本的IEEE802.3标准。
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2
PLC 21206
Ethernet特性
• Ethernet是标准的信息网络。 – 能被大多数计算机厂商支持 – 众多的成品硬件选择 – 有能力支持大型网络
Ethernet／IP协议简介
目录1 现场总线控制技术与工业以太网....................................................................................................... - 0 -2 工业以太网实时性问题 ......................................................................................................................... - 2 -2.1 通讯确定性和实时性技术........................................................................................................... - 2 -3 Ethernet／IP协议简介........................................................................................................................... -4 -3.1 Ethernet／IP工业以太网.............................................................................................................. - 4 -3.1.1 Ethernet／IP协议模型及协议内容............................................................................... - 5 -3.1.2 EtherNet/IP 的通信机制 ................................................................................................. - 8 -3.2 ProfitNet工业以太网.................................................................................................................. - 9 -3.2.1 基本介绍 .............................................................................................................................. - 9 -3.2.2 实时通信 ............................................................................................................................ - 10 -3.2.3 PROFINET ......................................................................................................................... - 11 -3.2.4 安全...................................................................................................................................... - 12 -3.3 Modbus-IDA工业以太网 ........................................................................................................ - 13 -3.3.1 基本信息 ............................................................................................................................ - 14 -3.3.2 特点...................................................................................................................................... - 15 -3.3.3 传输方式 ............................................................................................................................ - 16 -3.3.4 CRC ....................................................................................................................................... - 18 -3.4 Controlnet工业以太网 ............................................................................................................. - 21 -3.4.1 原理...................................................................................................................................... - 21 -3.4.2 ControlNet网络................................................................................................................. - 22 -3.4.3 控制网国际有限公司 ..................................................................................................... - 23 -3.4.4 可建造ControlNet的设备 ............................................................................................ - 23 -3.5 World FIP工业以太网 ............................................................................................................. - 25 -3.5.1 概述...................................................................................................................................... - 25 -3.5.2 WorldFip的特点................................................................................................................ - 26 -3.5.3 WorldFip 协议 ................................................................................................................... - 27 -3.5.4 WorldFip总线典型器件.................................................................................................. - 28 -3.5.5 开发工具 ............................................................................................................................ - 29 -3.5.6 目前存在的一些问题和应用前景 .............................................................................. - 30 -4 Ethernet／I P通信适配器硬件设计与实现................................................................................... - 31 -4．1 硬件系统总体架构................................................................................................................... - 31 -4．2电源设计 ...................................................................................................................................... - 32 -4．3复位电路设计............................................................................................................................. - 33 -4．4以太网通讯接口设计 ............................................................................................................... - 34 -4．4．1以太网电路原理......................................................................................................... - 34 -4．4．2以太网芯片CS8900A-IQ3功能描述 ................................................................... - 34 -4.5串行通讯接口设计........................................................................................................................ - 37 -4．6 主从USB接口设计............................................................................................................... - 37 -4．7 外部I／0扩展接口设计........................................................................................................ - 38 -5 EtherNet/IP 工业以太网优缺点及发展前景................................................................................ - 39 -1 现场总线控制技术与工业以太网20世纪90年代以后随着现场总线控制技术的逐渐成熟，智能化与功能自治性的现场设备的广泛应用，嵌入式控制器、智能现场测控仪表和传感器等方便地接入了现场总线。
IP协议详解
IP协议详解协议名称：IP协议详解一、引言IP（Internet Protocol）协议是互联网中最重要的协议之一，它定义了在网络中传输数据的方式和规则。
本协议详解旨在对IP协议进行全面解析，包括其工作原理、数据结构、地址分配和路由等方面内容。
二、IP协议概述1. IP协议的定义和作用IP协议是一种网络层协议，负责将数据从源主机传输到目标主机。
它为数据包提供了唯一的标识和寻址机制，确保数据能够准确无误地传输。
2. IP协议版本目前广泛使用的IP协议版本有IPv4和IPv6。
IPv4使用32位地址，而IPv6使用128位地址，从而解决了IPv4地址不足的问题。
三、IP协议工作原理1. 数据封装发送方将应用层数据封装为IP数据包，添加IP首部和数据部分，形成完整的IP数据报。
2. IP地址IP地址用于标识主机或网络的唯一地址。
IPv4地址由32位二进制数组成，通常表示为四个十进制数（例如192.168.0.1）。
IPv6地址由128位二进制数组成，通常表示为八组十六进制数（例如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334）。
3. IP首部IP首部包含了IP数据报的一些重要信息，如版本号、首部长度、服务类型、总长度、标识、标志、片偏移、生存时间、协议、首部校验和、源IP地址和目标IP地址等。
4. 路由选择IP协议使用路由表来选择最佳路径将数据传输到目标主机。
路由表中包含了目标网络的地址和下一跳的信息，根据目标地址匹配路由表项，选择下一跳路由器进行转发。
5. 分片和重组当数据包的大小超过网络的最大传输单元（MTU）时，IP协议会将数据包进行分片，并在接收端进行重组，确保数据的完整性。
四、IP地址分配1. 静态IP地址分配静态IP地址是由网络管理员手动分配给主机的地址，通常用于服务器和网络设备等需要长期稳定连接的设备。
2. 动态IP地址分配动态IP地址是由DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）服务器自动分配给主机的地址，通常用于普通用户设备。
Ethernet的介绍及其IP核简介
Ethernet的介绍及其IP核简介1.1 Ethernet的介绍以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范，是当今现有局域网采用中最通用的通信协议标准。
以太网络采用CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测）技术，并且可以以10M/S 的速率运行在多种类型的电缆上。
以太网包括标准的以太网（10Mbit/s)、快速以太网（100Mbit/s）和10G（10Gbit/s）以太网。
它们都符合IEEE802.3的相关协议要求。
以太网通信通常采用双绞线或者光纤作为传输介质。
光纤因为其抗干扰性好，主要用于主干网络的远距离传输。
而双绞线则主要用于短距离的布线，或者用来组建内部局域网。
1.1.1 IEEE802.3系列标准IEEE802.3标准描述的是在多种媒体上从1MB/S-10MB/S的局域网解决方案。
IEEE802.3 标准描述了物理层（PHY层）和数据链路层的MAC子层的实现方法，以及在多种物理媒体上以多种速率采用CSMA/CD的方式访问的方法。
当然，对于快速以太网该标准说明的实现方法有所扩展。
IEEE802.3标准的帧结构如下图1.1所示。
它的每一帧包含有8个域：前导码（preamble）包含7个字节（octet），每一帧以一7个字节的前导字段开头；帧起始定界符（SFD）包含1个字节，表示帧本身的开始；目的地址（DA）包含6个字节；源地址（SA）包含6个字节；类型域包含2个字节；数据域和填充段共包含46-1500字节；帧校验序列（FCS）包含4个字节；扩展段包含在帧校验序列部分之中。
1.1.2 CSMA/CD访问方式CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）即带冲突检测的载波监听多路访问技术。
在传统的共享以太网中，所有的节点共享传输介质。
如何保证传输介质有序、高效地为许多节点提供传输服务而避免因发生冲突导致介质传输效率降低，就成了以太网的介质访问控制协议所要解决的问题。
工业控制网络(现场总线)EtherNetIP
6.3 显式与I/O信息到TCP/IP的映 射
本节主要阐述封装协议在CIP中的应用， 重点介绍了UCMM和连接数据包的封装。当 一个CIP数据包的路径穿过Ethernet-TCP/IP网 络时，会使用TCP/IP协议族和封装协议来发 送封装的数据包。
6.3.2.1 未连接报文
6.3.2.1 未连接报文
6.3.2.2 CIP传送类0和类1连接
使用UDP和封装协议所定义的公共数据 包格式来发送传送类0和类1连接的数据包。 特定应用允许一定程度的数据包丢失。 Ethernet不适合那些不容忍任何数据包丢失的 应用。若在RPI*CTM所指定的时间内没有收 到数据包，连接就破裂。
6.3.2.3 CIP传送类2和类3连接
若一个源发端进程检测到目标已关闭其终端的 一个连接，或连接已经破裂，则它认为与目标的会 话已破裂，并关闭与目标的连接。然后建立一个新 的会话来恢复与目标的通信。
6.2.5.4 TCP行为
尽管源发端在一个连接的另一端被关闭时被通 知。一个破裂的连接仅可当一个进程试图在连接上 发送一个报文时才被检测到。
工业控制网络 （现场总线）
第6章 EtherNet/IP
EtherNet/IP （ Ethernet/Industrial Protocol ）是一种适用于工业环境的通信系统。 EtherNet/IP 使 用 控 制 与 信 息 协 议 CIP 协 议 （ Control and Information Protocol），其公共的 网 络 层 、 传 输 层 和 应 用 层 亦 为 ControlNet 和 DeviceNet共享。是位于开放的、高度流行的 EtherNet和TCP/IP协议的顶层的一个公共的、 开放的应用层。
6.2.3.5 状态区
因特网的网际协议I
随着物联网、云计算和大数据等技术的发展，IP 协议也在不断演进和改进，以满足新的需求和挑 战。
02 IP地址
IP地址的分类
IPv4地址
由4个字节组成，通常以点分十进制表示，如192.168.1.1。IPv4地址空间被划分为不同的类别，包括 A、B、C、D和E类。
IPv6地址
由8个16位二进制数字组成，通常以冒号分隔的16进制表示，如 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。IPv6地址空间提供了更大的地址容量，解决了IPv4地 址耗尽的问题。
和有序性。
UDP适用于对实时性要求较高的应 用，如流媒体、在线游戏、VoIP （语音通话）等。
03
UDP主要应用于需要快速传输数 据但可以容忍数据丢失的网络应
用。
04
ICMP协议
01
ICMP（Internet控制消息协议）是用于在IP主机和路由器之间传 递控制消息的协议。
02
ICMP允许主机或路由器报告错误情况和提供有关网络通路的 控制信息。
因特网的网际协议I（IP）
目录
• IP协议概述 • IP地址 • IP数据报 • IP协议的传输层协议 • IP协议的安全性 • IP协议的应用与发展趋势
01 IP协议概述
IP协议的定义和作用
定义
IP（Internet Protocol）协议，即网 际协议，是用于在计算机网络中传输 数据的一种通信协议。
03
ICMP主要应用于诊断与控制目的，如ping命令、路由跟踪等 。
05 IP协议的安全性
IP层安全性（IPsec）
IP层安全性是一种端到端的安全性协议，它可以在IP 层提供加密和认证服务，以确保数据在传输过程中的
IP协议必看范文
IP协议必看范文IP协议是互联网协议族中的核心协议之一，负责在互联网上的不同计算机之间进行数据交换和通信。
下面是IP协议的详细介绍。
一、IP协议的定义和作用IP（Internet Protocol）协议是互联网协议族的核心协议，它定义了互联网上不同主机之间的通信规则。
IP协议使用一系列数值唯一地标识每台计算机，这些数值被称为IP地址。
IP协议的作用是将数据包从源主机传输到目标主机，并确保数据到达的正确性和可靠性。
二、IP协议的特点1.无连接性：IP协议是一种无连接的协议，即在传输数据前不需要在源主机和目标主机之间建立持久的连接。
每个数据包都独立地通过互联网传输，没有数据包之间的关联性。
2.不可靠性：IP协议不保证数据包的可靠传输，即数据包在传输过程中可能丢失、重复、失序或损坏。
这是因为IP协议主要关注的是高效传输，对数据包的完整性和可靠性没有严格的要求。
3.最大传输单元：IP协议规定了数据包的最大传输单元（MTU），即每个数据包的最大长度。
如果数据包超过了MTU，IP协议会将数据包分片传输，并在接收端重新组装。
这样可以更好地适应不同网络环境下的数据传输需求。
4.路由选择：IP协议使用路由器来实现数据包的传输，通过查找路由表选择最佳路径将数据包从源主机传输到目标主机。
这样可以实现互联网上不同主机的通信和数据交换。
三、IP地址和子网掩码IP地址是用于标识计算机的一串数字，分为IPv4和IPv6两种格式。
IPv4地址由32位二进制数组成，以点分十进制的方式表示。
IPv6地址由128位二进制数组成，以冒号分隔的方式表示。
子网掩码是用于划分IP地址的网络部分和主机部分的一串二进制数，与IP地址进行逻辑与操作得到网络地址。
子网掩码的位数决定了网络主机数量的上限。
四、IP协议的工作过程当源主机需要向目标主机发送数据时，首先需要将数据包封装进IP数据报。
IP数据报由首部和数据部分组成，首部包含了源IP地址、目标IP地址、数据长度等信息。
EthernetIP 概述
Ethernet/IP 概述Ethernet/IP(Industrial Protocol)简称EIP, 是一个高级的工业应用层协议，基于标准的TCP/IP协议，EIP采用和DevieNet以及ControlNet相同的应用层协CIP(Control and Information Protoco1),可以理解为通过以太网传输的CIP协议即为EIP。
EIP和CIP技术的主要管理者为ODVA(Open DeviceNet Vendor Association)组织，ODVA 组织成立于1995年，由超过300个来自世界的领先工业自动化产品供应商组成。
在上世纪90年代工作于ControlNet International, Ltd.(CI)的技术团队开发了EIP，在2000年ODVA和CI 联合形成一个组织JTA(Joint Technology Aggreement)进行EIP协议开发，在2009年,JTA组织终结，最终EIP成为ODVA组织的一个成员，直至今日EIP技术主要的控制方也是ODVA。
EIP主要技术细节如下：⏹传输基本的I/O 信息通过UDP(User Datagram Protocol)协议，叫做隐性信息。
⏹上传和下载参数，设置信息等通过TCP(Transmission Control Protocol)协议传输，叫做显性信息。
⏹轮询，循环数据和设备状态改变检测通过UDP。
⏹一对一(单播)，一对多(多播)，一对所有(广播)通信通过IP(Internet Protocol)方式。
⏹EIP通常显性信息(TCP)使用44818端口，隐性信息(UDP)使用2222端口。
使用EIP技术的主要PLC供应商为美国的罗克韦尔自动化有限公司，主要是AB系列的PLC产品。
IP协议详解
IP协议详解协议名称：IP协议详解一、引言IP协议（Internet Protocol）是互联网中最基础的协议之一，它负责在网络中传输数据包。
本协议旨在详细解释IP协议的工作原理、功能和特点，以及相关的数据包格式和处理流程。
二、IP协议概述1. IP协议定义：IP协议是一种面向无连接的协议，它负责将数据包从源主机传输到目标主机。
2. IP协议的作用：IP协议提供了网络层的服务，实现了主机之间的逻辑连接和数据传输。
3. IP协议的特点：IP协议是一种无状态的协议，不保证数据包的可靠性和顺序传输。
4. IP协议的版本：目前主要有IPv4和IPv6两个版本，其中IPv4是当前广泛使用的版本。
三、IP数据包格式1. IPv4数据包格式：- 版本：指示数据包使用的IP协议版本，通常为4。
- 头部长度：指示IP数据包头部的长度，单位为字节。
- 区分服务：用于指定数据包的优先级和服务质量。
- 总长度：指示整个IP数据包的长度，包括头部和数据部分。
- 标识、标志和片偏移：用于分片和重组数据包。
- 生存时间：指示数据包在网络中的存活时间，用于防止数据包无限循环。
- 协议：指示数据包的上层协议类型，如TCP、UDP等。
- 头部校验和：用于检验IP头部的完整性。
- 源IP地址和目标IP地址：分别指示数据包的源主机和目标主机的IP地址。
2. IPv6数据包格式：- 版本：指示数据包使用的IP协议版本，通常为6。
- 流量类别：用于指定数据包的优先级和服务质量。
- 流标签：用于标识一组相关的数据包。
- 负载长度：指示数据包的有效载荷长度，不包括头部。
- 下一个头部：指示下一个扩展头部或上层协议类型。
- 跳数限制：指示数据包在网络中的最大传输跳数。
- 源IP地址和目标IP地址：分别指示数据包的源主机和目标主机的IP地址。
四、IP数据包的传输过程1. 发送端处理：- 封装数据：将应用层数据封装为IP数据包。
- 查找路由：根据目标IP地址查找最佳路由。
Ethernet／IP协议简介(doc 16页)
不同的网络拓扑结构。
其中的星形连接用网桥或路由器等设备将网络分割成多个网段(Segment)，在每个网段上以一个多口集线器为中心，将若干个设备或节点连接起来，这样挂接在同一网段上的所有设备形成一个冲突域(Collision)。
每个冲突域均采用CSMA／CD机制来管理网络冲突。
这种分段方法可以使每个冲突域的网络负荷减轻、碰撞几率减小。
图1 以太网网络拓扑结构的比较3 Ethernet／IP协议简介现场总线国际标准IEC 61158经过十几年的争论和斗争后，放弃了其制定单一现场总线标准的初衷，最终发布了包括8种(第3版修订后增加了两种类型，而成为10种类型)类型总线的国际标准。
这说明各大总线各具特点、不可互相替代的局面得到世界工控界的认可。
目前有Modbus-IDA工业以太网，Ethernet／lP工业以太网，FF HSE工业以太网，ProfitNet工业以太网等几种协议。
下来我们就Ethernet／IP工业以太网进行介绍。
EtherNet／IP(EtherNet Industry Protoco1)是适合工业环境应用的协议体系。
它是由两大工业组织ODVA(OpenDeviceNet VendorsAssociation)ControlNet International所推出的最新的成员。
和DeviceNet以及ControlNet一样，它们都是基于CIP(Control and Informal／on Protoco1)协议的网络。
它是一种是面向对象的协议，能够保证网络上隐式的实时I／0信息和显式信息(包括用于组态参数设置、诊断等)的有效传输。
EtherNet／IP采用和DevieNet以及ControlNet相同的应用层协CIP(Control and Information Protoco1)，因此，它们使用相同的对象库和一致的行业规范，具有较好的一致性。
EtherNet／IP采用标准的EtherNet和TCP／IP技术来传送CIP通信包，这样，通用且开放的应用层协议CIP加上已经被广泛使用的EtherNet 和TCP／IP协议，就构成EtherNet／IP协议的体系结构。
Ethernet协议解析局域网通信协议的工作原理与性能优化
Ethernet协议解析局域网通信协议的工作原理与性能优化Ethernet协议是目前最常用的局域网通信协议之一，其工作原理和性能优化对于提高网络传输速度和稳定性至关重要。
本文将介绍Ethernet协议的基本原理、通信流程以及如何优化其性能。
一、Ethernet协议的基本原理Ethernet协议是一种基于MAC地址的数据链路层协议，用于在局域网内实现主机之间的通信。
它采用的是CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）的访问控制方式，即当多个主机同时发送数据时，只有一个主机能成功发送，其他主机需要等待。
Ethernet协议的基本工作原理如下：1. 媒体接入控制（MAC）子层：负责将数据封装成帧并添加MAC 地址及其他必要的控制信息。
2. 物理层：负责以比特流的形式传输数据，包括电缆、收发器等物理介质。
3. CSMA/CD：在发送数据之前，检测是否有其他主机正在发送数据，如果有，则等待一段时间后再发送。
二、Ethernet协议的通信流程Ethernet协议使用帧作为数据传输的单位，其中包含了源MAC地址、目的MAC地址、数据区域等信息。
通信过程可以分为发送和接收两个阶段。
发送端的流程如下：1. 数据封装：将要发送的数据封装成帧，并添加目的MAC地址和源MAC地址。
2. 媒体访问控制：通过CSMA/CD机制，监听信道是否空闲，如果空闲则发送数据，否则等待一段时间后重试。
3. 数据传输：将数据以比特流的形式通过物理介质发送出去。
接收端的流程如下：1. 数据接收：监听物理介质上的比特流，根据帧中的MAC地址信息判断是否为本机发送的数据。
2. 帧解封装：将接收到的帧解封装，提取出数据部分，并检查是否出错。
3. 向上层传递数据：将解封装后的数据交给上层协议进行处理。
三、Ethernet协议性能优化为了提高Ethernet协议的性能，需要考虑以下几个方面：1. 改善传输效率：通过增加帧的最大长度（最大传输单元，MTU）来减少帧的数量，从而降低传输开销。
4-EtherNetIP简介
– 对于自动控制产品开发人员：基于更广泛的标准商业技术开发网络接口。 基于标准TCP/IP以太网意味着使用标准ASIC+相应软件开发包即可开发。 – 对于用户：更少的培训，即可掌握工厂内所有网络的安装、调试和维护 – 通过网络连接的现场设备不仅提供被测变量，同时提供包括诊断信息在内
世界范围内不同现场总线市场占有率。 信息来源: Foster & Sullivan
其他
传统 自动化 供应商
Factory Automation
Process Automation
典型现场设备 （检测及执行装置）
行程开关、按钮、马达启动器、 电气保护装置、变频器、称重元件等等
压力/温度/流量/液位/物位变送器、 气动/电动执行机构以及分析仪表等
的大量数据。 100Mbps甚至更高速的TCP/IP以太网意味着大量数据可被传递。
• 信息的无缝集成：
– 对现有/旧有网络的集成：无需编程，也没有Proxy，即可实现透过多层网 络的设备访问、程序修改和诊断维护。
– 从工厂信息层到工厂现场网络
工业网络发展：基于标准TCP/IP以太网
ISO/OSI Model
10/100
Duplex Supported
Half/full
Autonegotiation Support Yes (manual also)
Assign Address Methods BootP, Manual
Web Server
Yes
CSP Support
No
CIP Message Support
– EtherNet/IP使用标准TCP/IP 以太网，也意味着EtherNet/IP工业用户能够 直接受益于标准TCP/IP 以太网技术本身的持续创新和成本降低等带来的好 处。这种完全开放技术所具有的生命力，是那些只被某家或特定某些家公 司推动的技术所不能比拟的。
internet通信协议
internet通信协议互联网通信协议（Internet Communication Protocol）互联网通信协议是指在互联网上进行数据传输和通信所遵循的一套规则和标准。
它定义了数据在网络中的传输方式、路由选择、错误处理等方面的各种规范，以确保在不同系统之间能够有效地传输和交换信息。
互联网通信协议的两个重要组成部分是互联网协议套件（Internet Protocol Suite）和传输控制协议/互联网协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，简称TCP/IP）。
互联网协议套件定义了互联网中数据传输的基本原则，它包括四层协议，分别是网络层、传输层、应用层和物理层。
网络层是互联网通信的核心，它使用IP协议（Internet Protocol）来对数据进行分组和路由选择，确保数据从源主机到目的主机的顺利传输。
IP协议使用IP地址来标识互联网上的不同主机和网络。
传输层负责确保数据在主机之间的可靠传输。
其中最重要的协议是TCP协议（Transmission Control Protocol），它提供了可靠的、面向连接的数据传输服务。
TCP协议通过建立连接、分段传输、流量控制和错误恢复等机制，保证数据的正确传输。
应用层提供了用户与互联网之间的接口，包括HTTP协议（HyperText Transfer Protocol）、FTP协议（File Transfer Protocol）、SMTP协议（Simple Mail Transfer Protocol）等。
这些协议定义了不同应用程序之间的通信规则，使得用户可以通过互联网进行网页浏览、文件传输、电子邮件等操作。
物理层是互联网通信的最底层，负责将数字信号以电磁波的形式传输到物理链路上。
在互联网中，常用的物理层协议有以太网（Ethernet）和无线局域网（WLAN）等。
传输控制协议/互联网协议（TCP/IP）是互联网通信的核心协议，由TCP协议和IP协议组成。
EtherNet IP网络
包含在：CX-One软件包中
第二章 EIP网络硬件及配置
2.2 EIP软件基本操作
2.2.2 Network Configurator 软件界面
第二章 EIP网络硬件及配置
2.2 EIP软件基本操作
2.2.3 Network Configurator 软件基本操作
EIP数据链接功能支持不同厂家设备实现数据交换。此时要求： ● 双方都支持EtherNet/IP ● 安装好对方的EDS文件
第一章 EtherNet/IP简介
1.1 工业网络概述
1.1.1 OMRON工业网络
Ethernet
Controller Link
Devicenet & Componet
第一章 EtherNet/IP简介
1.2 EtherNet/IP概述
1.2.1 EtherNet/IP基本概念
Ethernet/IP是使用了以太网 的标准协议TCP/IP的符合世界规格 工业用以太网。由洛克威尔自动化 公司开发，现交由ODVA管理。 Ethernet/IP网络的应用层封装了 CIP（通用工业协议）， 具有与 ODVA的CIP网络间无缝通信的特
● 主要特点： 可以实现跨网通信
第三章 EIP网络功能及使用
3.1 内置EIP模块功能及使用
3.1.1 内置EIP模块主要功能 Socket服务：（仅NJ系列PLC支持）
上位机的Socket系统调用，例 如，应用C语言接口库函数，能 够直接使用TCP/IP或者UDP/IP 去访问控制器数据
EtherNet/IP
每个标签组最大标签数最大8（最大7个如果 包括PLC状态字）
最大支持链接数 最大256
最大支持链接数最大 32
Ethernet／IP协议简介
目录1．现场总线控制技术与工业以太网2.工业以太网实时性问题3．Ethernet／IP协议简介4．Ethernet／I P通信适配器硬件设计与实现5．EtherNet/IP 工业以太网优缺点及发展前景Ethernet／IP协议简介1 现场总线控制技术与工业以太网20世纪90年代以后随着现场总线控制技术的逐渐成熟，智能化与功能自治性的现场设备的广泛应用，嵌入式控制器、智能现场测控仪表和传感器等方便地接入了现场总线。
现场总线控制系统(FCS)是顺应智能现场仪表而发展起来的。
它的初衷是用数字通讯代替4--20mA模拟传输技术，但随着现场总线技术与智能仪表管控一体化(仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录)的发展，在控制领域内引起了一场前所未有的革命。
控制专家们纷纷预言：FCS将成为21世纪控制系统的主流。
然而在控制界对FCS进行概念炒作的时候，却注意到它的发展在某些方面的不协调，其主要表现在迄今为止现场总线的通讯标准尚未统一：8种现场总线经过14年的纷争，最后IEC的现场总线标准化组织经投票，通过以下这8种现场总线成为IEC61158现场总线标准，即：FF H1，Control Net，ProfiBus，InterBus，P．Net，World FIP，Swift Net，FF之高速EtherNet即HSE。
这8种现场总线互不兼容，这也使得各厂商的仪表设备难以在不同的FCS中兼容。
此外，FCS的传输速率也不尽人意，以基金会现场总线(FF)正在制定的国际标准为例，它采用了ISO的参考模型中的3层(物理层、数据链路层和应用层)和极具特色的用户层，其低速总线H1的传输速度为31．25kbps，高速总线H2的传输速度为1 Mbps或2．5Mbps，这在有些场合下仍无法满足实时控制的要求。
又如广泛用于汽车行业的Can总线系统，其最高的传输速率为1 Mbps／40米；这些现场总线受通讯距离制约较大。
由于上述原因，使FCS在工业控制中的推广应用受到了一定的限制。
IP协议详解
IP协议详解一、协议概述IP（Internet Protocol）协议是互联网中最基础的协议之一，负责在网络中传输数据包。
它定义了数据包的格式、传输方式以及路由选择等内容。
本协议详解将对IP协议的各个方面进行详细说明。
二、IP协议的格式IP协议的数据包由首部和数据两部分组成。
首部包含了源IP地址、目的IP地址、数据包长度等信息，用于标识和定位数据包。
数据部分则是要传输的实际数据。
IP协议的首部格式如下：- 版本：4位，表示IP协议的版本号，目前主要使用IPv4和IPv6两个版本。
- 首部长度：4位，表示首部的长度，以32位字长为单位。
- 服务类型：8位，用于指定数据包的服务类型，如优先级、延迟要求等。
- 总长度：16位，表示整个数据包的长度，包括首部和数据部分。
- 标识、标志位和片偏移：16位，用于对数据包进行分片和重组。
- 生存时间：8位，表示数据包在网络中的存活时间，防止数据包在网络中无限循环。
- 协议：8位，表示上层协议的类型，如TCP、UDP等。
- 首部校验和：16位，用于校验首部的完整性。
- 源IP地址：32位，表示数据包的源IP地址。
- 目的IP地址：32位，表示数据包的目的IP地址。
- 选项：可选字段，用于扩展IP协议的功能。
三、IP地址的分类IP地址是唯一标识互联网中每个主机的地址。
根据IP地址的格式和分配方式，可以将IP地址分为以下几类：- A类地址：以0开头，用于大型网络，可分配的主机数约为1677万个。
- B类地址：以10开头，用于中型网络，可分配的主机数约为6.5万个。
- C类地址：以110开头，用于小型网络，可分配的主机数约为254个。
- D类地址：以1110开头，用于多播地址。
- E类地址：以1111开头，保留地址。
四、IP地址的分配IP地址的分配由互联网号码分配机构（IANA）负责。
根据当前的IPv4地址空间紧张情况，分配方式主要有以下几种：- 静态分配：由网络管理员手动分配每个主机的IP地址，适用于小型网络。
Ethernet协议分析局域网通信的基础协议解密
Ethernet协议分析局域网通信的基础协议解密在现代信息时代，局域网已经成为了企业和家庭中重要的网络组成部分。
而Ethernet协议作为局域网通信的基础协议，其重要性可以说是不可忽视的。
本文将对Ethernet协议进行深入分析，解密其在局域网通信中的关键作用和工作原理。
一、什么是Ethernet协议？Ethernet协议是一种局域网通信的标准协议，最早由Xerox、Intel和Digital Equipment Corporation（DEC）共同提出并发展起来。
它是一种基于共享介质的通信方式，通过电缆将多台计算机连接在一起，实现数据的传输和共享。
二、Ethernet协议的工作原理1. 物理层Ethernet协议的物理层主要通过双绞线、同轴电缆等物理介质来传输信号。
其中最常用的是以太网（Ethernet）技术，它采用8根线对数据进行传输，其中一对线用于发送数据，另一对线用于接收数据。
2. 数据链路层Ethernet协议在数据链路层使用了MAC地址（Media Access Control Address）来标识网络中的每个节点。
在数据传输中，发送方将数据分割成帧（Frame）并添加源MAC地址和目标MAC地址，接收方通过比对目标MAC地址来接收并处理数据。
这样的设计保证了数据的可靠传输。
3. 网络层Ethernet协议的网络层并不涉及路由和寻址等功能，它仅负责将数据从一个节点传输到另一个节点。
具体的路由和寻址工作由更高层的协议（如IP协议）来完成。
三、Ethernet协议带来的优势1. 高传输速率Ethernet协议支持多种速率，从10Mbps、100Mbps到1Gbps甚至更高，可以满足不同规模网络的需求。
这种高传输速率为快速的数据交换和共享提供了良好基础。
2. 灵活性和可扩展性Ethernet协议具有强大的可扩展性，可以根据实际需求对局域网进行扩展和修改。
无论是增加新的节点还是调整网络拓扑结构，都能够很方便地进行调整。
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目录1．现场总线控制技术与工业以太网2.工业以太网实时性问题3．Ethernet／IP协议简介4．Ethernet／I P通信适配器硬件设计与实现5．EtherNet/IP 工业以太网优缺点及发展前景Ethernet／IP协议简介1 现场总线控制技术与工业以太网20世纪90年代以后随着现场总线控制技术的逐渐成熟，智能化与功能自治性的现场设备的广泛应用，嵌入式控制器、智能现场测控仪表和传感器等方便地接入了现场总线。
现场总线控制系统(FCS)是顺应智能现场仪表而发展起来的。
它的初衷是用数字通讯代替4--20mA模拟传输技术，但随着现场总线技术与智能仪表管控一体化(仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录)的发展，在控制领域内引起了一场前所未有的革命。
控制专家们纷纷预言：FCS将成为21世纪控制系统的主流。
然而在控制界对FCS进行概念炒作的时候，却注意到它的发展在某些方面的不协调，其主要表现在迄今为止现场总线的通讯标准尚未统一：8种现场总线经过14年的纷争，最后IEC的现场总线标准化组织经投票，通过以下这8种现场总线成为IEC61158现场总线标准，即：FF H1，Control Net，ProfiBus，InterBus，P．Net，World FIP，Swift Net，FF之高速EtherNet即HSE。
这8种现场总线互不兼容，这也使得各厂商的仪表设备难以在不同的FCS中兼容。
此外，FCS的传输速率也不尽人意，以基金会现场总线(FF)正在制定的国际标准为例，它采用了ISO的参考模型中的3层(物理层、数据链路层和应用层)和极具特色的用户层，其低速总线H1的传输速度为31．25kbps，高速总线H2的传输速度为1 Mbps或2．5Mbps，这在有些场合下仍无法满足实时控制的要求。
又如广泛用于汽车行业的Can总线系统，其最高的传输速率为1 Mbps／40米；这些现场总线受通讯距离制约较大。
由于上述原因，使FCS在工业控制中的推广应用受到了一定的限制。
以太网具有传输速度高、低耗、易于安装和兼容性好等方面的优势，由于它支持几乎所有流行的网络协议，所以在商业系统中被广泛采用。
但是传统以太网采用总线式拓朴结构和多路存取载波侦听碰撞检测(CSMA／CD)通讯方式，在实时性要求较高的场合下，重要数据的传输过程会产生传输延滞，这被称为以太网的“不确定性”。
研究表明：商业以太网在工业应用中的传输延滞在2～30ms之间，这是影响以太网长期无法进入过程控制领域的重要原因之一。
因此对以太网的研究具有工程实用价值，从而产生了一种新型的针对工业控制领域的以太网一工业以太网。
由于以太网具有应用广泛、价格低廉、通信速率高、软硬件产品丰富、应用支持技术成熟等优点，目前它已经在工业企业综合自动化系统中的信息层与控制层得到了广泛应用，并呈现向下延伸直接应用于工业控制现场的趋势。
从目前国际、国内工业以太网技术的发展来看，目前工业以太网在控制层已得到广泛应用，并成为事实上的标准。
未来工业以太网将在工业企业综合自动化系统中的现场设备之间的互连和信息集成中发挥越来越重要的作用。
工业以太网技术作为后起之秀，迅速抢占着其它总线形式的市场，推动其发展的两大动力是：光纤环网的应用、分布智能装置仪表。
光纤环网解决了两大问题：第一，轻松解决了在化工、矿业等极端条件的本质防爆问题，这一下子将以太交换设备向前推动了一个层次，使以太网可以到达工业现场层，第一次成为真正的FieldBus；第二，通过环网的冗余提高以太交换的可靠性，从而使工业以太网第一次可以应用对可靠性要求较高的应用环境中。
而分布智能的装置仪表，解决了所谓以太传输时滞不确定性的诟病。
首先，光纤环网的千兆交换速度，已经使绝大部分工业控制数据在可接受的时间内交换，对于大部分的工业生产信息，在100ms的时滞都是可以接受的。
而如果所有的控制均需要通过集中的方式进行，显然这个时滞又太大了。
可喜的是，工业控制装置和智能仪表正在向分布式发展。
这种发展趋势，导致大量的本地控制指令不需要通过冗长的总线来传输，而是由仪表或装置的本地计算完成，这就不需要通过数据交换的方式苛刻地要求工业以太网的确定时延。
2 工业以太网实时性问题工业以太网有着许多令人所信服的优点。
但是传统商业以太网技术应用到工业现场仍然有着或多或少的不足和缺陷，经过许多研究机构和工程技术人员的不懈努力和对关键技术的研究，使传统以太网技术不断改进来满足工业现场控制要求。
这些关键技术包括通信确定性和实时性技术、系统稳定性技术、系统互操作性技术、网络安全性技术、总线供电及本质安全与安全防爆技术等。
下面就确定性和实时性做一些介绍。
2.1 通讯确定性和实时性技术传统以太网采用总线式的拓扑结构和多路存取载波侦听／碰撞(CSMA／C通讯方式，即网络上的每个节点都通过竞争的方式来获取发送信息报文的权利，节点通过监听信道，当发现信道空闲时则把待发的信息报文发送出去，如果信道忙则处于等待状态。
在发送信息后检测是否发生了碰撞，如果出现则退出信道等待重发。
不难想象当网络负荷比较重的时候大量节点都在尝试重发进而导致网络堵塞，使一些节点的信息长时间得不到发送，这种特性称为以太网的不确定性。
研究表明：传统以太网在工业控制中的传输延迟，对数据传送要求很高的场合是不能够应用的，这也影响了以太网技术在工业底层控制网络中的应用。
随着以太网技术的不断发展，工业以太网在确定性和实时性方面已经基本达到了工业现场实时控制的要求。
首先，在网络拓扑结构上采用了星形连接代替总线型连接。
图1示意了两种不同的网络拓扑结构。
其中的星形连接用网桥或路由器等设备将网络分割成多个网段(Segment)，在每个网段上以一个多口集线器为中心，将若干个设备或节点连接起来，这样挂接在同一网段上的所有设备形成一个冲突域(Collision)。
每个冲突域均采用CSMA／CD机制来管理网络冲突。
这种分段方法可以使每个冲突域的网络负荷减轻、碰撞几率减小。
图1 以太网网络拓扑结构的比较3 Ethernet／IP协议简介现场总线国际标准IEC 61158经过十几年的争论和斗争后，放弃了其制定单一现场总线标准的初衷，最终发布了包括8种(第3版修订后增加了两种类型，而成为10种类型)类型总线的国际标准。
这说明各大总线各具特点、不可互相替代的局面得到世界工控界的认可。
目前有Modbus-IDA工业以太网，Ethernet／lP工业以太网，FF HSE工业以太网，ProfitNet工业以太网等几种协议。
下来我们就Ethernet／IP工业以太网进行介绍。
EtherNet／IP(EtherNet Industry Protoco1)是适合工业环境应用的协议体系。
它是由两大工业组织ODVA(OpenDeviceNet Vendors Association)ControlNet International所推出的最新的成员。
和DeviceNet以及ControlNet一样，它们都是基于CIP(Control and Informal／on Protoco1)协议的网络。
它是一种是面向对象的协议，能够保证网络上隐式的实时I／0信息和显式信息(包括用于组态参数设置、诊断等)的有效传输。
EtherNet／IP采用和DevieNet以及ControlNet相同的应用层协CIP(Control and Information Protoco1)，因此，它们使用相同的对象库和一致的行业规范，具有较好的一致性。
EtherNet／IP采用标准的EtherNet和TCP／IP技术来传送CIP通信包，这样，通用且开放的应用层协议CIP加上已经被广泛使用的EtherNet和TCP／IP协议，就构成EtherNet／IP协议的体系结构。
协议的各层结构如图2所示。
图2 应用CIP的EtherNet/IP3.1 Ethernet／IP协议模型及协议内容1. 物理层和数据链路层EtherNet／IP在物理层和数据链路层采用以太网。
其主要由以太网控制器芯片来实现。
从图2可看出，不久的将来会出现更合适的物理层和数据链路层协议，会出现相应的芯片。
但是上面的协议无须改变。
2 .网络层和传输层EtherNet／IP在网络层和传输层采用标准的TCP／IP技术。
对于面向控制的实时I／0数据，采用UDP／IP协议来传送，而对于显式信息(如组态、参数设置和诊断等)则采用TCP／IP来传送过程监控层流通的数据基本是显式信息，采用TCP ／IP来传送，其优先级较低。
而将来采用工业以太网EtherNet／IP协议的现场设备层，流通的数据基本是实时I／O数据，采用UDP／IP胁议来传送，其优先级较高。
3. 控制及信息协议(ClP)控制及信息协议(CIP)是一种为工业应用开发的应用层协议，被DeviceNet、ControlNet、EtherNet／IP等3种网络所采用，因此这3种网络相应地统称为CIP网络.（1）CIP的特点有以下几点①报文CIP协议最重要的特点是可以传输多种类型的数据。
工业应用中所需要传输的数据类型有I／O、互锁、配置、故障诊断、程序上载或下载等。
这些不同类型的数据对传输服务质量的要求是不同的。
重要的传输服务质量评价指标有确定性、单位时间内有通信行为的节点所占的比例、响应时间等。
CIP根据所传输的数据对传输服务质量要求的不同，把报文分为两种：显式报文和隐式报文。
显式报文用于传输对时间没有苛求的数据，比如程序的上载下载、系统维护、故障诊断、设备配置等。
由于这种报文包含解读该报文所需要的信息，所以称为显式报文。
隐式报文用于传输对时间有苛求的数据，如I／O、实时互锁等。
由于这种报文不包含解读该报文所需要的信息，其含义是在网络配置时就确定的，所以称为隐式报文。
由于隐式报文通常用于传输I／O数据，隐式报文又称为I／O报文或隐式I／O报文。
在网络底层协议的支持下，CIP用不同的方式传输不同类型的报文，以满足它们对传输服务质量的不同要求。
DeviceNet给予不同类型的报文不同的优先级，隐式报文使用优先级高的报头，显式报文使用优先级低的报头。
ControlNet在预定时问段发送隐式报文，在非预定时问段发送显式报文。
而Ethemet／IP用TCP 来发送显式报文，用UDP来发送隐式报文。
②面向连接CIP还有一个重要特点是面向连接，即在通信开始之前必须建立起连接，获取惟一的连接标识符(connection ID)。
如果连接涉及到双向的数据传输，就需要两个CID。
CID的定义及格式是与具体网络有关的，比如，DeviceNet的CID 定义是基于CAN标识符的。
通过获取CD，连接报文就不必包含与连接有关的所有信息，只需要包含CID即可，从而提高了通信效率。