1、EthernetIP协议简介EthernetIP协议简介EthernetIP协议简介目录TOCo1-3huHYPERLINKl_Toc284531现场总线控制技术与工业以太网PAGEREF_Toc284531HYPERLINKl_Toc192542工业以太网实时性问题PAGEREF_Toc192542HYPERLINKl_Toc34942.1通讯确定性和实时性技术PAGEREF_Toc34942HYPERLINKl_Toc9943EthernetIP协议简介PAGEREF_Toc9943HYPERLINKl_Toc
2、256603.1EthernetIP工业以太网PAGEREF_Toc256604HYPERLINKl_Toc181623.1.1EthernetIP协议模型及协议内容PAGEREF_Toc181624HYPERLINKl_Toc278263.1.2EtherNet/IP的通信机制PAGEREF_Toc278267HYPERLINKl_Toc179783.2ProfitNet工业以太网PAGEREF_Toc179787HYPERLINKl_Toc317363.2.1基本介绍PAGEREF_Toc317368HYPERL
3、INKl_Toc275663.2.2实时通信PAGEREF_Toc275668HYPERLINKl_Toc86833.2.3PROFINETPAGEREF_Toc86839HYPERLINKl_Toc16723.2.4安全PAGEREF_Toc167210HYPERLINKl_Toc154643.3Modbus-IDA工业以太网PAGEREF_Toc1546411HYPERLINKl_Toc170393.3.1基本信息PAGEREF_Toc1703911HYPERLINKl_Toc327543.3.2特点
4、PAGEREF_Toc3275412HYPERLINKl_Toc170743.3.3传输方式PAGEREF_Toc1707413HYPERLINKl_Toc26653.3.4CRCPAGEREF_Toc266515HYPERLINKl_Toc167183.4Controlnet工业以太网PAGEREF_Toc1671816HYPERLINKl_Toc308923.4.1原理PAGEREF_Toc3089217HYPERLINKl_Toc276133.4.2ControlNet网络PAGEREF_Toc27613
5、17HYPERLINKl_Toc322833.4.3控制网国际有限公司PAGEREF_Toc3228318HYPERLINKl_Toc73913.4.4可建造ControlNet的设备PAGEREF_Toc739118HYPERLINKl_Toc136483.5WorldFIP工业以太网PAGEREF_Toc1364820HYPERLINKl_Toc282123.5.1概述PAGEREF_Toc2821220HYPERLINKl_Toc234413.5.2WorldFip的特点PAGEREF_Toc2344120
6、HYPERLINKl_Toc121123.5.3WorldFip协议PAGEREF_Toc1211221HYPERLINKl_Toc298863.5.4WorldFip总线典型器件PAGEREF_Toc2988622HYPERLINKl_Toc260843.5.5开发工具PAGEREF_Toc2608423HYPERLINKl_Toc9733.5.6目前存在的一些问题和应用前景PAGEREF_Toc97323HYPERLINKl_Toc299394EthernetIP通信适配器硬件设计与实现PAGEREF_Toc
7、2993924HYPERLINKl_Toc923541硬件系统总体架构PAGEREF_Toc923524HYPERLINKl_Toc957942电源设计PAGEREF_Toc957925HYPERLINKl_Toc2916343复位电路设计PAGEREF_Toc2916325HYPERLINKl_Toc2579144以太网通讯接口设计PAGEREF_Toc2579126HYPERLINKl_Toc25978441以太网电路原理PAGEREF_Toc2597826HYPERLINKl_Toc28947442以太网芯
8、片CS8900A-IQ3功能描述PAGEREF_Toc2894727HYPERLINKl_Toc63004.5串行通讯接口设计PAGEREF_Toc630028HYPERLINKl_Toc1022846主从USB接口设计PAGEREF_Toc1022829HYPERLINKl_Toc3104547外部I0扩展接口设计PAGEREF_Toc3104529HYPERLINKl_Toc50495EtherNet/IP工业以太网优缺点及发展前景PAGEREF_Toc5049301现场总线控制技术与工业以太网20世纪90年代以后随着
9、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
10、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：FFH1，ControlNet，ProfiBus，InterBus，PNet，WorldFIP，SwiftNet，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3125kbps，高速总线H2的传输速度为1Mbps或25Mbps，这在有些场合下仍无法满足实时控制的要求
11、。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1Mbps40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(CSMACD)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230ms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
12、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
14、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
16、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CSMACD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3EthernetIP协议简介现场总线国际标准IEC61158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
17、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，EthernetlP工业以太网，FFHSE工业以太网，ProfitNet工业以太网,Controlnet工业以太网,PNet工业以太网，SwiftNet工业以太网，WorldFIP工业以太网等几种协议。下来我们就各协议进行介绍。3.1EthernetIP工业以太网EtherNetIP(EtherNetIndustryProtoco1)是适合工业环境应用的协议体系。它是由两大工业组织ODVA(OpenDeviceNetVendorsAss
18、ociation)ControlNetInternational所推出的最新的成员。和DeviceNet以及ControlNet一样，它们都是基于CIP(ControlandInformalonProtoco1)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I0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。EtherNetIP采用和DevieNet以及ControlNet相同的应用层协CIP(ControlandInformationProtoco1)，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。EtherNetIP采用标准的Ethe
19、rNet和TCPIP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TCPIP协议，就构成EtherNetIP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/IP3.1.1EthernetIP协议模型及协议内容1.物理层和数据链路层EtherNetIP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EtherNetIP在网络层和传输层采用标准的TCPIP技术。对于面向控制的实时I
20、0数据，采用UDPIP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TCPIP来传送过程监控层流通的数据基本是显式信息，采用TCPIP来传送，其优先级较低。而将来采用工业以太网EtherNetIP协议的现场设备层，流通的数据基本是实时IO数据，采用UDPIP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、EtherNetIP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
22、O数据，隐式报文又称为IO报文或隐式IO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EthemetIP用TCP来发送显式报文，用UDP来发送隐式报文。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(connectionID)。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
23、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。不过，建立连接需要用到未连接报文。未连接报文需要包括完整的目的地节点地址、内部数据描述符等信息，如果需要应答，还要给出完整的源节点地址。对应于两种CIP报文传输，CIP连接也有两种，即显式连接和隐式连接。建立连接需要用到末连接报文管理器(unconnectedMessageManagerUCMM)，它是CIP设备中专门用于处理未连接报文的一个部件。如果节点A试图与节点B建立显式连接，它就以广播的方式发出一个要求建立显式连接的未连接请求
24、报文，网络上所有的节点都接收到该请求，并判断是否发给自己的，节点B发现是发给自己的，其UCMM就做出反应，也以广播的方式发出一个包含CID的未连接响应报文，节点A接收到后，得知CID，显式连接就建立了。隐式连接的建立更为复杂，它是在网络配置时建立的，在这一过程中，需要用到多种显式报文传输服务。CIP把连接分为多个层次，从上往下依次是应用连接、传输连接和网络连接。一个传输连接是在一个或两个网络连接的基础上建立的，而一个应用连接是在一个或两个传输连接的基础上建立的。生产者消费者模型在传统的源目的通信模式下，源端每次只能和一个目的地址通信，源端提供的实时数据必须保证每一个目的端的实时性要求，同时一些
26、，一方面实现信息的对等传输。其控制部分通过隐形报文来实现实时I/O通信，信息部分则通过显性报文来实现非实时的信息交换。CIP协议的一个重要的特性，是其介质无关性。即CIP作为应用层协议的实施与底层介质无关。这就是人们可以在控制系统和I/O设备上灵活实施这一开放协议的原因。同样，当未来新型的通讯手段出现时，人们一样可以方便地将其移植到更高性能的网络上实施，并且提供全部的网络功能，保证与原有现场总线或者以太网技术的透明性和一致性。3.1.2EtherNet/IP的通信机制1.通信模式不同于源/目的通信模式，EtherNet/IP采用生产/消费模式，它允许网络上的节点同时存取同一个源
32、差要小于1s，以此来保证及时的、确定的响应。3.2.3PROFINET1)折叠分布式现场设备通过集成PROFINET接口，分布式现场设备可以直接连接到PROFINET上。对于现有的现场总线通讯系统，可以通过代理服务器实现与PROFINET的透明连接。例如，通过IE/PBLink（PROFINET和PROFIBUS之间的代理服务器）可以将一个PROFIBUS网络透明的集成到PROFINET当中，PROFIBUS各种丰富的设备诊断功能同样也适用于PROFINET。对于其他类型的现场总线，可以通过同样的方式，使用一个代理服务器将现场总线网络接入到PROFINET当中。2)折叠运动控制通过PROF
35、中的成本的节省。PROFINET实现了从现场级到管理层的纵向通讯集成，一方面，方便管理层获取现场级的数据，另一方面，原本在管理层存在的数据安全性问题也延伸到了现场级。为了保证现场级控制数据的安全，PROFINET提供了特有的安全机制，通过使用专用的安全模块，可以保护自动化控制系统，使自动化通讯网络的安全风险最小化。2)折叠故障安全在过程自动化领域中，故障安全是相当重要的一个概念。所谓故障安全，即指当系统发生故障或出现致命错误时，系统能够恢复到安全状态（即零态），在这里，安全有两个方面的含义，一方面是指操作人员的安全，另一方面指整个系统的安全，因为在过程自动化领域中，系统出现故障或致命错误时很可
36、能会导致整个系统的爆炸或毁坏。故障安全机制就是用来保证系统在故障后可以自动恢复到安全状态，不会对操作人员和过程控制系统造成损害。PROFINET集成了PROFISafe行规，实现了IEC61508中规定的SIL3等级的故障安全，很好的保证的整个系统的安全。3)折叠过程自动化PROFINET不仅可以用于工厂自动化场合，也同时面对过程自动化的应用。工业界针对工业以太网总线供电，及以太网应用在本质安全区域的问题的讨论正在形成标准或解决方案。PROFIBUS国际组织计划在2006年的时候会提出PROFINET进入过程自动化现场级应用方案。通过代理服务器技术，PROFINET可以无缝的集成现场总线PRO
38、odbus是由Modicon(现为施耐德电气公司的一个品牌)在1979年发明的，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。ModBus网络是一个工业通信系统，由带智能终端的可编程序控制器和计算机通过公用线路或局部专用线路连接而成。其系统结构既包括硬件、亦包括软件。它可应用于各种数据采集和过程监控。ModBus网络只有一个主机，所有通信都由他发出。网络可支持247个之多的远程从属控制器，但实际所支持的从机数要由所用通信设备决定。采用这个系统，各PC可以和中心主机交换信息而不影响各PC执行本身的控制任务。3.3.1基本信息为更好地普及和推动Modbus在基于以太网上的分布式应用，目前施耐德公司已将
39、Modbus协议的所有权移交给IDA(InterfaceforDistributedAutomation，分布式自动化接口)组织，并成立了Modbus-IDA组织，为Modbus今后的发展奠定了基础。在中国，Modbus已经成为国家标准GB/T19582-2008。据不完全统计:截止到2007年，Modbus的节点安装数量已经超过了1000万个。Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。此协议定义了一个控制器能认
40、识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一控制器请求访问其它设备的过程，如何回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。当在一Modbus网络上通信时，此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。在其它网络上，包含了Modbus协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构。这种转换也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径及错误检测的方法。此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。许多工业设备，包括PLC
41、，DCS，智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通讯标准。3.3.2特点Modbus具有以下几个特点:(1)标准、开放，用户可以免费、放心地使用Modbus协议，不需要交纳许可证费，也不会侵犯知识产权。目前，支持Modbus的厂家超过400家，支持Modbus的产品超过600种。(2)Modbus可以支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等。(3)Modbus的帧格式简单、紧凑，通俗易懂。用户使用容易，厂商开发简单。1）折叠Modbus网络传输标准的Modbus口是使用RS-232-C兼容串行接口，它定义了连接口的针脚、电缆、
42、信号位、传输波特率、奇偶校验。控制器能直接或经由Modem组网。控制器通信使用主-从技术，即仅一设备(主设备)能初始化传输(查询)。其它设备(从设备)根据主设备查询提供的数据作出相应反应。典型的主设备:主机和可编程仪表。典型的从设备:可编程控制器。主设备可单独和从设备通信，也能以广播方式和所有从设备通信。如果单独通信，从设备返回一消息作为回应，如果是以广播方式查询的，则不作任何回应。Modbus协议建立了主设备查询的格式:设备(或广播)地址、功能代码、所有要发送的数据、一错误检测域。从设备回应消息也由Modbus协议构成，包括确认要行动的域、任何要返回的数据、和一错误检测域。如果在消息接收过程
43、中发生一错误，或从设备不能执行其命令，从设备将建立一错误消息并把它作为回应发送出去。2）折叠其它类型传输在其它网络上，控制器使用对等技术通信，故任何控制器都能初始化和其它控制器的通信。这样在单独的通信过程中，控制器既可作为主设备也可作为从设备。提供的多个内部通道可允许同时发生的传输进程。在消息位，Modbus协议仍提供了主-从原则，尽管网络通信方法是对等。如果一控制器发送一消息，它只是作为主设备，并期望从从设备得到回应。同样，当控制器接收到一消息，它将建立一从设备回应格式并返回给发送的控制器。3）折叠查询回应周期(1)查询查询消息中的功能代码告之被选中的从设备要执行何种功能。数据段包含了从设备
44、要执行功能的任何附加信息。例如功能代码03是要求从设备读保持寄存器并返回它们的内容。数据段必须包含要告之从设备的信息:从何寄存器开始读及要读的寄存器数量。错误检测域为从设备提供了一种验证消息内容是否正确的方法。(2)回应如果从设备产生一正常的回应，在回应消息中的功能代码是在查询消息中的功能代码的回应。数据段包括了从设备收集的数据:像寄存器值或状态。如果有错误发生，功能代码将被修改以用于指出回应消息是错误的，同时数据段包含了描述此错误信息的代码。错误检测域允许主设备确认消息内容是否可用。3.3.3传输方式在ModBus系统中有2种传输模式可选择。这2种传输模式与从机PC通信的能力是同等的。选择
45、时应视所用ModBus主机而定，每个ModBus系统只能使用一种模式，不允许2种模式混用。一种模式是ASCII(美国信息交换码)，另一种模式是RTU(远程终端设备)。用户选择想要的模式，包括串口通信参数(波特率、校验方式等)，在配置每个控制器的时候，在一个Modbus网络上的所有设备都必须选择相同的传输模式和串口参数。所选的ASCII或RTU方式仅适用于标准的Modbus网络，它定义了在这些网络上连续传输的消息段的每一位，以及决定怎样将信息打包成消息域和如何解码。在其它网络上(像MAP和ModbusPlus)Modbus消息被转成与串行传输无关的帧。1）折叠传输模式特性ASCII可打印字符便
46、于故障检测，而且对于用高级语言(如Fortran)编程的主计算机及主PC很适宜。RTU则适用于机器语言编程的计算机和PC主机。用RTU模式传输的数据是8位二进制字符。如欲转换为ASCII模式，则每个RTU字符首先应分为高位和低位两部分，这两部分各含4位，然后转换成十六进制等量值。用以构成报文的ASCII字符都是十六进制字符。ASCII模式使用的字符虽是RTU模式的两倍，但ASCII数据的译码和处理更为容易一些，此外，用RTU模式时报文字符必须以连续数据流的形式传送，用ASCII模式，字符之间可产生长达1s的间隔，以适应速度较慢的机器。控制器能设置为两种传输模式(ASCII或RTU)中的任何一种
48、模式通信，在消息中的每个8Bit字节包含两个4Bit的十六进制字符。这种方式的主要优点是:在同样的波特率下，可比ASCII方式传送更多的数据。代码系统8位二进制，十六进制数0.9，A.F消息中的每个8位域都是一或两个十六进制字符组成每个字节的位1个起始位8个数据位，最小的有效位先发送1个奇偶校验位，无校验则无1个停止位(有校验时)，2个Bit(无校验时)3.3.4CRC1)折叠CRCCRC域是两个字节，包含一16位的二进制值。它由传输设备计算后加入到消息中。接收设备重新计算收到消息的CRC，并与接收到的CRC域中的值比较，如果两值不同，则有误。CRC是先调入一值是全1的16位寄存器，然后调
49、用一过程将消息中连续的8位字节各当前寄存器中的值进行处理。仅每个字符中的8Bit数据对CRC有效，起始位和停止位以及奇偶校验位均无效。CRC产生过程中，每个8位字符都单独和寄存器内容相异或(XOR)，结果向最低有效位方向移动，最高有效位以0填充。LSB被提取出来检测，如果LSB为1，寄存器单独和预置的值或一下，如果LSB为0，则不进行。整个过程要重复8次。在最后一位(第8位)完成后，下一个8位字节又单独和寄存器的当前值相或。最终寄存器中的值，是消息中所有的字节都执行之后的CRC值。CRC添加到消息中时，低字节先加入，然后高字节。CRC-16错误校验程序如下:报文(此处只涉及数据位，不指起始位、
50、停止位和任选的奇偶校验位)被看作是一个连续的二进制，其最高有效位(MSB)首选发送。报文先与X16相乘(左移16位)，然后看X16+X15+X2+1除，X16+X15+X2+1可以表示为二进制数11000，0000，0000，0101。整数商位忽略不记，16位余数加入该报文(MSB先发送)，成为2个CRC校验字节。余数中的1全部初始化，以免所有的零成为一条报文被接收。经上述处理而含有CRC字节的报文，若无错误，到接收设备后再被同一多项式(X16+X15+X2+1)除，会得到一个零余数(接收设备核验这个CRC字节，并将其与被传送的CRC比较)。全部运算以2为模(无进位)。习惯于成串发送数据的设备
51、会首选送出字符的最右位(LSB-最低有效位)。而在生成CRC情况下，发送首位应是被除数的最高有效位MSB。由于在运算中不用进位，为便于操作起见，计算CRC时设MSB在最右位。生成多项式的位序也必须反过来，以保持一致。多项式的MSB略去不记，因其只对商有影响而不影响余数。生成CRC-16校验字节的步骤如下:装如一个16位寄存器，所有数位均为1。该16位寄存器的高位字节与开始8位字节进行异或运算。运算结果放入这个16位寄存器。把这个16寄存器向右移一位。若向右(标记位)移出的数位是1，则生成多项式10，1000，000，0000，001和这个寄存器进行异或运算;若向右移出的数位是0，则返回。重复和
52、，直至移出8位。另外8位与该十六位寄存器进行异或运算。重复，直至该报文所有字节均与16位寄存器进行异或运算，并移位8次。这个16位寄存器的内容即2字节CRC错误校验，被加到报文的最高有效位。另外，在某些非ModBus通信协议中也经常使用CRC16作为校验手段，而且产生了一些CRC16的变种，他们是使用CRC16多项式X16+X15+X2+1，单首次装入的16位寄存器为0000;使用CRC16的反序X16+X14+X1+1，首次装入寄存器值为0000或FFFFH。2)折叠LRCLRC错误校验用于ASCII模式。这个错误校验是一个8位二进制数，可作为2个ASCII十六进制字节传送。把十六进制字符转
55、率，因为数据只发送一次，而与数据使用者(Consumer)的数量无关，并且具有精确的同步性。因为数据将同时到达每一个节点。生产者-消费者模式的优点在于:多个节点可以同时消费(Consume，即读取)来自同一个生产省(Producer，即数据源)所提供的数据。节点间易于同步，可以获得更为精确的系统性能，设备可以实现自主通信，无需系统主站。ControlNet提供了简单、高度确定而且灵活的传输数据方式。ControlNet在执行操作、数据实时监控时不会影响到I/O控制的性能。因此，ControlNet非常适用于一些控制关系有复杂关联、要求控制控制信息同步、协调实时控制、数据传输速度要求较高的应用场
56、合。ControlNet的明显优点是:同一链路上满足I/O数据、实时互锁、端到端报文传输和编程/组态等信息应用的多样要求;是确定性、可重复性的控制网络，适合离散控制和过程控制;同一链路上允许有多个控制器同时共存;输入数据和端到端信息的多路发送支持;可选的介质冗余和本征安全;安装和维护的简单性;网络上节点居于对等地位，可以从任意节点实现网络存取;灵活的拓扑结构(总线型、树型、星型等)和介质选择(同轴电缆、光纤和其它)。3.4.2ControlNet网络控制网是由控制网国际有限公司(ControlNetInternational,Ltd.)首先提出来的一种开放式网络。罗克韦尔自动化公司的设计之
58、个，节点数超过限制会发生不可预测的故障，未超过但是过多会影响网速，造成网络迟滞。Controlnet用同轴网线或者光纤作为介质，相对而言，Controlnet比西门子的Profibus网络更加稳定，易于维护，有助于实现无缝连接。3.4.3控制网国际有限公司控制网国际有限公司(ControlNetInternational,Ltd.)是1997年7月由Rockwell等22家企业发起成立ControlNet国际化组织(CI)，是个非赢利独立组织，主要负责向全世界推广ControlNet技术(包括测试软件)。目前已有50多个公司参加，如ABBRoboties、HoneywellInc.、
59、日本横河、东芝、Omron等大公司。3.4.4可建造ControlNet的设备1.ControlLogix，ProcessLogix，FlexLogix系列1756系列ControlLogix55xx控制器，集成多种控制功能:顺序控制、传动控制和过程控制。网络的桥接无需控制器。高速控制平台上的高速数据传输。1757系列ProcessLogix控制器，5兆数据速率的高吞吐量工业网络。使用扩展的诊断方法，维护简单，多点传输(Multicast)特性允许多个控制器共享输入数据，可选的网络冗余，增加可靠性。1794系列FlexLogix54xx控制器，面向分布式控制的中小型系统，无与伦比的灵活性，与
60、ControlLogix等同样采用RSLoqix5000编程，多种编程语言支持，就地安装可以扩充多达16个FlexI/0模块，可以安装任何两个可选的ControlNet(可选同轴或者光纤介质)、DeviceNet或者lOOMbpsEtherNet/IP。扩展现场I/O和智能设备，通过ControlNet或者EtherNet/IP，实现对等通讯、数据采集、程序下载或者实时互锁。2.PLC与SLC控制器系列PLC-5可编程控制器内置ControINet通讯,通过ControINet口，提供高速通讯能力,允许处理器输入中断和可选的定时中断。SLC扫描器口适配器模块，性能最佳的网络扩展远程I/0解决方