1 引言
工业以太网( EtherNet/ IP) 技术的发展已日益成为人们关注的焦点。近年来，由于以太网技术不断普及，单个网络节点成本显著下跌。考虑到这些因素，对于多数控制系统EtherNet/ IP 网络将是非常明智的选择。EtherNet/ IP 工业以太网支持“所见即所得”的控制编程，与传统现场总线方案相比能够显著缩短设计、安装和调试的时间及经费 。EtherNet/ IP 是一种开放的工业网络标准，充分利用现有商用以太网技术、芯片以及物理介质。自二十世纪七十年代中期问世以来，以太网已经成为世界公认的标准。以太网之所以能够广泛普及，正是由于它在全球范围内拥有众多的设备供应商。因此，选择以太网不仅符合当今技术发展趋势，而且还能从Internet 上获取现场设备的数据。
2 成熟网络架构技术
2. 1 NetLinx 体系架构特点
让自动化设备稳定高效地工作，将所有设备用网络连起来，达到让最简单的设备都能连接到其中是工业界追求的目标。传统方法是在车间对完成不同任务的设备安装成多个网络，但解决不了更大范围内推广且采用不同的协议不同的网络类型。罗克韦尔的NetLinx 体系架构能让这些设备使用同一种“语言”进行沟通。这将对生产能力进一步提高、减少设备投资、生产线改型有所帮助。
2. 2 从车间现场到Internet 连接方式
作为罗克韦尔自动化开放网络技术的NetLinx 能够实现从车间现场到企业管理系统的无缝连接与集成。在NetLinx 网络架构中，所有设备都能用一种语言进行沟通并共享通用的网络服务。NetLinx 能够使信息在车间现场与企业管理系统之间无缝传输，可以与Internet 进行连接， 拓展电子商务应用范围。
NetLinx网络架构是专门针对工业应用设计的。它能够在统一的网络环境中实现对设备的控制、配置和数据采集，简化车间现场的网络通讯。对实时性有苛刻要求的数据(例如I/ O 控制) 和常规信息报文，应用NetLinx 都能使信息在网络中顺畅的传输。
NetLinx 网络架构如图1 所示， 网络架构中的DeviceNet (设备网)，ControlNet (控制网) 和EtherNet/IP 网络均使用相同应用层协议，网络中所有设备可以相互进行通讯，无需对数据进行转换或编制特殊程序，就能够实现跨网络的数据共享。基于NetLinx 架构的网络通讯介质和协议使得系统结构更简单、性能更高，能够对任何地点，任何网络的设备进行控制、配置和数据采集。
图1 NetLinx 体系结构
2. 3 CIP 与EtherNet/ IP 工业以太网
Netlinx 网体系结构能够实现工厂大系统控制要求，但以太网作为控制网络是工业网络发展必然趋势，正从不同途径进入工业控制领域， 其应用形式是EtherNet + TCP/ IP ， TCP/ IP 协议是Internet 的传输层和网络层协议，是以太网中最为通用的协议。
在工业自动化领域，虽然某些自动化厂商设备能够工作在以太网上，也采用了TCP/ IP 协议，但它们却有不同的应用层协议。这样在车间现场中，不同自动化厂商的设备即便可以与局域网相连，在物理上能够实现共存，却不能进行设备之间的互操作。比如，A 厂商的PLC 不能通过TCP/ IP 连接，方便地共享B 厂商PLC 中的数据;或者A 厂商工作站内的软件不能对B厂商的设备编程或者配置。由于缺乏互操作性，即便在同一个以太网中，用户也很难将不同厂商的以太网设备集成在一起，构成一个系统。
应运而生的EtherNet/ IP ，它支持隐式报文(实时I/ O 控制数据) 和显式报文(信息交换)。EtherNet/ IP使用已成为通用标准的网络传输控制协议―― TCP/IP 协议， 而且采用通用的应用层协议――CIP 协议。通过CIP 协议进行实时I/ O 控制及点对点的信息交换。EtherNet/ IP 网络，实际上就是支持TCP/ IP和CIP 协议的网络。同基于CIP 协议的DeviceNet 和ControlNet 网络一样， EtherNet/ IP 网络也采用生产者/ 消费者( Producer/ Consumer) 网络通讯模式。如图2 通信协议结构， Ethernet/ IP 协议能够与任何现有的协议共存且运行在TCP/ UDP 传输层之上。
图2 CIP 协议与其它应用层协议共存
借助EtherNet/ IP ， 从工厂实时工业控制到Intramet ，甚至Internet 的连接，都是基于标准TCP/ IP以太网来实现如下功能:设备程序维护、MIS 或MES系统与现场设备交换数据、网页服务、控制设备监管、操作员终端与现场设备通讯、事件记录或报警等。CIP 通用工业协议是NetLinx 开放网络架构的核心组成部分，它提供如下功能:
1) 通用的控制功能――标准的信息服务功能，贯穿于NetLinx 架构的三层网络。
2) 通用的通讯功能――能够连接到其它网络，进行设备配置和数据采集。
3) 通用的信息路由――数据在网络间传输，不需规划路由表或编程，节省系统配置时间和精力。
3 理想化控制系统预测
在新经济竞争日益激烈的今天，生产企业必须不断优化生产过程，提高产出的同时最大限度地利用生产资源。同时企业必须保证整个生产系统非预期的停机时间最少，减少因此带来的损失。产品的生命周期越来越短，人们对产品的个性化程度要求日益提高，都要求生产系统能够在最短的时间内完成组态，缩短产品投放市场的时间。日益严格的行业法规等也都越来越要求生产系统能够以最有效的方式满足这些法规要求，同时向管理者提供生产方面最大的透明性。解决这些问题的一个重要方案就是不断提高生产系统的信息化水平，而提高生产系统的信息化水平就要借助快速发展的工业以太网。
图3 基于EtherNet/ IP 工业以太网的监测系统结构图
基于EtherNet/ IP 工业以太网的监测系统体系结构如图3 所示。该系统分为三层:现场智能节点控制级、上位机监控及管理级和远程监控级。
现场执行设备采用控制器进行控制， 用户通过EtherNet/ IP 远程扫描现场I/ O ，将信息发送给网络上的任何控制器。连接设备包含一个简单的Web 接口，允许用户远程获取现场设备的诊断信息，组态以太网参数如IP 地址。在RSLinx 中进行控制器组态使上位机与现场设备进行网络连接。通过EtherNet 获取现场实时数据、对现场实时监控和网络通讯。
通过该结构我们可以将简单的现场设备到公司内部网Interanet 全部联网到工业以太网上，实现对生产过程更为有效的控制;由单一网络从顶层到车间一网贯通，减少人员培训、安装、库存方面的费用;利用冗余技术来减少整个生产系统的非预期停机。
4 EtherNet/ IP 特点与优势
比较目前市场上已发布的工业以太网总线技术，EtherNet/ IP 有自己的特点和优势:
(1)EtherNet/ IP 使用标准TCP/ IP 以太网EtherNet/ IP 工业用户能直接受益于标准TCP/ IP 以太网持续创新、功能增强和成本降低等带来的好处。
(2)EtherNet/ IP 使用标准TCP/ IP 以太网EtherNet/ IP 支持在标准TCP/ IP 以太网上为提供IT服务所开发的任何应用层协议， 如HTTP、SNMP、SMTP 等。比如，运行人员打开网页浏览器软件，象访问某网站一样， 可方便浏览、组态、诊断并监视EtherNet/ IP 设备。
(3)EtherNet/ IP 与“通用工业协议( CIP) ”的结合，可以覆盖各种工业应用要求。当未来新型的通讯手段出现时，人们可以方便地将其移植到更高性能的网络上实施，并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。
(4)“通用工业协议(CIP)”已经扩展达到SIL3 认证的、使用一整套在应用层上附加的通讯管理机制和服务来实现功能安全的CIP Safety。有多个公司已经在2005 年初发布了符合SIL3 认证的DeviceNetSafety I/ O 模块及控制器。
(5)EtherNet/ IP 从EMC、安装防护等级各方面作出规定，保证EtherNet/ IP 产品的严格工业环境适应性。EtherNet/ IP 使用标准TCP/ IP 以太网技术，保证用户在工业环境场合可使用工业等级的标准以太网交换机;在非工业环境场合，用户可利用已有的普通标准以太网交换机产品扩展EtherNet/ IP 网络。
5 结论
EtherNet/ IP 网络不仅在技术上已经得到普及，在许多领域都有应用。目前，许多EtherNet/ IP 网络产品都内置有Web 服务器，为用户提供相关设备诊断信息。在今后发展中，将不断扩展这些功能，包括提供数据表访问、用户自定义Web 页面、电话呼叫和电子邮件信息发送等功能。随着控制系统越来越开放，控制系统将会面临来自内部员工或者外部攻击者的侵扰。这就需要采取一系列措施，对长期以来的安全策略加以改进，保护用户生产线以及与之相集成的商务系统EtherNET/ IP 网络具有非常强大的功能，工业领域应用非常复杂，要求也非常多，这就需要一项能够覆盖大多数工业方面要求的技术。EtherNET/ IP 是一个完全开放的技术，这种开放将使这项技术更快地在世界范围内得以推广。
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