現(xiàn)場總線技術(shù)標準化進程分析思考

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)系的特點是必須預先通過配置工具逐一對與該“連接(Connection)”相關(guān)聯(lián)的應用對象及整個數(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)系的應用對象之間已經(jīng)對數(shù)據(jù)內(nèi)容達成共識，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用對象均可應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)議的研究分析認為，現(xiàn)場總線技術(shù)的標準不應該設(shè)定為一個從物理層/數(shù)據(jù)鏈路層直至應用層和用戶層的“垂直一體化”的單一標準，而應該是按照技術(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)標準，這樣既允許多種技術(shù)協(xié)議并存競爭，又能促進實現(xiàn)標準化進程的“互連”、“互通”，直至“互換”的目標。其核心部分或許可以放在與TCP/IP協(xié)議功能相當?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。