現(xiàn)場總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化進程分析思考

I/O Connection：主要是針對傳送用于監(jiān)視、控制等有一定的實時性要求的數(shù)據(jù)時的通訊關(guān)系，其中絕大部分應(yīng)該是傳送傳統(tǒng)上用于實時監(jiān)控的I/O數(shù)據(jù)，故以此命名。這種“連接(Connection)”關(guān)系的特點是必須預(yù)先通過配置工具逐一對與該“連接(Connection)”相關(guān)聯(lián)的應(yīng)用對象及整個數(shù)據(jù)鏈路上的各個節(jié)點進行配置和分配固定的資源后才能建立起來，其優(yōu)勢就是一旦建立起這一“連接(Connection)”，則所有加入這一通訊關(guān)系的應(yīng)用對象之間已經(jīng)對數(shù)據(jù)內(nèi)容達(dá)成共識，因此所有傳送數(shù)據(jù)均為“元數(shù)據(jù)”，無需對數(shù)據(jù)類型或數(shù)據(jù)本身作任何標(biāo)識說明或功能描述，傳輸效率最高，而且整個數(shù)據(jù)鏈路已預(yù)分配資源，傳輸可靠性也最高，所以可以滿足“實時”控制數(shù)據(jù)的傳送要求。

Explicit Message Connection：主要是針對傳送用于工程設(shè)計組態(tài)、集中管理維護、故障診斷調(diào)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(yīng)用對象之間以相互交互的方式傳送，由于報文中的數(shù)據(jù)內(nèi)容會隨著雙方的狀態(tài)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(shù)據(jù)的類型標(biāo)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(guān)系的特點是通訊雙方的任何一方應(yīng)用對象均可應(yīng)自身的信息傳送需求動態(tài)發(fā)起和建立這種“連接(Connection)”關(guān)系，而且是“點對點”的“雙工”通訊模式，非常便于應(yīng)用對象之間的“交互式對話”。通訊過程結(jié)束后即拆除“連接(Connection)”并回收資源，這一模式對“陣發(fā)式”信息類數(shù)據(jù)傳送是非常合適的。

Bridged Connection：由于在任何一個較大規(guī)模的系統(tǒng)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(wǎng)段中，即一般都可能配置成多個網(wǎng)段互連，可能是“同構(gòu)網(wǎng)段”，也可能是“異構(gòu)網(wǎng)段”。而當(dāng)若有數(shù)據(jù)需從某一個網(wǎng)段傳送到另一網(wǎng)段時，不論是I/O數(shù)據(jù)還是Explicit Message，則其所要經(jīng)過的跨網(wǎng)段的中間節(jié)點(Bridge)必須承擔(dān)路由所需的“連接(Connection)”關(guān)系，實際上即是該節(jié)點必須在其內(nèi)部分別創(chuàng)建與每個網(wǎng)段“Link Object”相應(yīng)的“背靠背”的“連接(Connection)”對象。

縱觀整個CIP協(xié)議規(guī)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(xié)議真正成為一個“與網(wǎng)絡(luò)硬件無關(guān)的具有路由功能的跨網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議”，同時也使得它成為在“異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)”環(huán)境下實現(xiàn)系統(tǒng)的“互連”、“互通”，直至“互換”功能的核心技術(shù)規(guī)范。

五、結(jié) 論

通過對目前各種現(xiàn)場總線技術(shù)通訊協(xié)議的研究分析認(rèn)為，現(xiàn)場總線技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)該設(shè)定為一個從物理層/數(shù)據(jù)鏈路層直至應(yīng)用層和用戶層的“垂直一體化”的單一標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)該是按照技術(shù)元素發(fā)展變化的特點，分層次構(gòu)筑各層次的既相互配合又相互獨立的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這樣既允許多種技術(shù)協(xié)議并存競爭，又能促進實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化進程的“互連”、“互通”，直至“互換”的目標(biāo)。其核心部分或許可以放在與TCP/IP協(xié)議功能相當(dāng)?shù)?ldquo;網(wǎng)絡(luò)傳輸層”，CIP協(xié)議規(guī)范中“連接(Connection)”這一模型是一個很好的范例。