ControlLogix 系统的NetLink网络.doc

ControlLogix 系统的NetLink网络本章内容: 本章介绍 ControlLogix 系统 NetLink网络的物理结构和RSNetWorx软件组态操作，。本章目的: 通过本章的学习，了解ControlLogix 系统NetLink网络的物理结构和物理特性；了解RSNetWorx软件组态操作过程。一 网络基础知识工业控制系统的网络是衡量控制系统性能的重要指标，网络的快速性、可靠性直接决定了控制系统的性能，工控系统的反应速度有很大的程度取决于数据的吞吐量，而数据的吞吐量取决于三个因素，数据传送速率、数据传送管理和数据通讯模式。 数据传送速率 在网线上的传输速度，如每秒传送多少字节。 数据传送管理 传输工具的容量，如一个数据包有多少个字节。 数据通讯模式 带宽利用的度量，如传输时间的有效利用。人们往往认为，数据吞吐量主要由数据传输速率决定，数据传送管理和数据通讯模式次之；事实上，数据吞吐量首先取决于数据的通讯模式，其次是数据传送的管理，最后才是数据传送速率。NetLink网络的数据通讯模式，是基于工业控制需求开发的先进的通讯模式，它大大地提高了网上的数据吞吐量，有效地改善了工业网络的性能。1. 数据通讯模式的对比毫无疑问，NetLink网络在数据通讯模式上是不同于传统的通讯模式的，它是一种高效率的数据通讯模式，智能通讯设备上建立的智能通讯网络，使得数据交换具有多重性，以下是两种通讯模式的对比。1-1 来源/目标的通讯模式（点对点）： 来源/目标的通讯模式是传统的控制器采用的通讯模式，在同一时间只有一台设备与另一台设备之间传送数据，其余设备处在闲置或等待状态，靠设备之间的呼应构成连接，并实现数据传送，被称为令牌传递方式的 DH网络和主从结构的RI/O通讯链，都属于这一类通讯模式。来源目标 数据校验 每个传输的数据块有各自独立的来源和目标区域 数据在不同时间到达各站点，站和站之间的同步非常困难 当目标地址不同时，必须传送多次，消耗了带宽。1-2 生产者/用户的通讯模式（数据识别）生产者/用户的通讯模式是大范围的数据传送模式，它可以在同一时间一台设备与多台设备之间实现数据传送，一台设备播出自己的数据之后，其它设备靠识别标识符来决定是否获取数据，ControlLogix系统的NetLink的网络则是这一类型的通讯模式。标识符校验 数据 让所有的设备识别区域的代码 多个站点可以同时从一个生产者处得到相同的数据 各站点之间可以同步。 更有效地使用了带宽2. 网络性能的评价对网络性能的评价是多方面的，有设备之间的关系，也有信息之间的关系，应该从如下几个方面来考虑： 连接关系 设备和设备之间的信息连接关系 信息类型 不同用途的信息在网上的运用 分级形式 设备和设备之间的从属关系 I/O数据交换模式 I/O数据刷新的不同方法2-1 连接关系连接关系讨论的是设备和设备之间的信息传送时的连接形式，有的网络只限于某些连接关系，有的网络允许几种连接关系并存。 一对一的连接 一台设备对一台设备的操作（点对点） 一个站点在同一时间只对一个站点通讯 用于组态或者维修一台设备 用于对每一台设备的控制都是唯一的 一对多的连接 一台设备对几台设备的操作 （多点传送） 站点同时与系统中所有站点中的一个子集进行通讯 用于控制一个共同的数据到几台设备 用于操作员界面区操作趋势、数据采集和维修 一对全部的连接 一台设备对所有设备的连接（广播形式）站点同时与系统中所有站点进行通讯用于控制一个共同的数据到所有设备 用于报警/故障的情形 三种连接关系混和并匹配在同一网络中。 生产者/用户的通讯模式支持以上所有的连接关系。2-2 信息类型信息类型主要用来区分通讯系统各种信息的用途，在网络中分为连接的信息传送和非连接的信息传送，在信息传送时是有先后级别之分的，网络的运行将根据信息的类型来分配数据传送时间段。 外来信息 用于上载/下载程序、修改设备组态、趋势显示、诊断等等 数据范围包括：协议信息、执行服务的指令、用于服务的内存地址 灵活多变的数据形式 效率低，因为每台设备都必须认可和响应 未经捆绑的连接 固定信息 用于定时的控制数据 数据范围只有预先确定的设备之间的交换数据 只有在用到数据时，接受数据的设备才有响应 带宽和站点处理的效率都很高 捆绑式的连接 两种信息类型混和并匹配在同一网络中。这两种信息类型在网络里是并存的，但有优先次序，外在信息不能冲撞固定信息的执行。生产者/用户的通讯模式支持以上所有的信息类型。2-3 分级形式分级形式实际上说明了设备是否能成为数据发送源，一般来说主设备都是数据发送源，从设备都是数据接受者，对等设备既可以作数据发送源又可以是数据接受者。 一主多从 一台主设备多台从设备 从设备只跟这一台主设备交换数据 常常用于固定信息，如I/O数据 用于一对一的连接类型，多点传送和广播形式使用受限 多主多从 在同一网络中有多台主设备 每个主设备拥有自已的从设备 从设备仅仅与自己的主设备交换数据常常用于固定信息，如I/O数据用于一对一的连接类型，多点传送和广播形式使用受限 同级对等 设备之间是对等的，按需要与其它设备自由地进行数据交换 常常用于外在信息一对一、多点传送和广播形式的连接类型均可。 三种分级形式混和并匹配在同一网络中 生产者/用户的通讯模式支持以上所有的分级形式。2-4 I/O数据交换模式I/O数据交换是工控系统中必不可少的数据传送，也是改善系统响应性能的重要措施，I/O数据的刷新从最初的I/O扫描模式发展到COS模式，是数据及时传递和网络高效利用的典范。 轮流检测 （ Polling） 当设备响应接受数据时立即送出数据 用于一主多从或多主多从，不用于同级对等 用于一对一的连接类型，多点传送和广播形式不能使用 为来源/目标数据通讯模式而设计 循环刷新 （ Cyclic） 设备按用户定义的速率产生数据 有效率的原因：按设备和应用的需要速率刷新数据和精确间隔的数据采样，以及迅速改变设备后带宽被禁。 一主多从、多主多从或同级对等均可一对一、多点传送或广播形式的连接类型均可。 状态改变（COS） 只有状态发生改变设备才产生数据 COS有效率的原因是：网络交流非常节省，没有处理旧数据的资源消耗 一主多从、多主多从或同级对等均可采用一对一、多点传送或广播形式的连接类型均可 三种I/O数据交换模式混和并匹配在同一网络中。生产者/用户的通讯模式支持以上所有的I/O数据交换模式。3. ControlLogix 系统的网络ControlLogix 系统 的网络从应用的角度来说，有信息层、控制层和设备层，它们分别用作于信息的采集、控制的操作和I/O数据的交换。NetLink网络就是实现这些应用的物理网络，如图8 ，表示了网络的应用关系。图8NetLink的三个网络，在三个应用层次上都有交叉和延伸，EtherNet最初只用于信息层，是上位机对控制器进行数据的收集，近年来开始应用于控制层，收集远程I/O的数据；ControlNet是三个网络中最为活跃的网络，它主要应用于控制层，控制器之间的通讯，特别是远程I/O的控制，是它的主要用途，在信息层也有应用，通常用于上位机的数据采集，近年来也延伸到了设备层，直接地与智能传感器进行通讯；DeviceNet历来是用于设备层的，它的发展是要替代I/O模块的，但这取决于智能传感器的发展前景，三个网络中只有它是主从结构的网络，尽管它偶尔与控制器直接连接，但通讯的意义决不同于同级对等的网络。二. EtherNet /IP 网络罗可韦尔自动化产品所采用的EtherNet/IP ，是一个开放式的以太网工业协议（ Ethernet Industrial Protocol ），使用标准的以太网IEEE 802.3、TCP/IP协议组和CIP（Control and Information Protocol），支持10/100MB速率。早在1998年初，ControlNet 国际组织SIG (Special Interest Group ) 开始推行开放的，通过ControlNet和DeviceNet延伸至以太网的应用层的共享，为实现这种技术，ControlNet国际组织（CI）、工业以太网协会（IEA）和开放的DeviceNet 设备制造商协会（ODVA）于2000年3月引进了EtherNet/IP 工业自动化标准的以太网协议公共应用层端口。这种开放协议为以太网用户提供了外部信息和固定信息两种通讯服务。作为基于CIP协议开发的EtherNet/IP产品除了可以独立应用于控制层和信息层，还可以在设备层得到应用，常常能解决一些特殊场合的需求问题。工业以太网适合用在需要快速响应和大量数据传输的系统，但对环境的要求较之ControlNet和DeviceNet要高，它不适合放置在较为恶劣的化学环境、温度和湿度极端变化、电子噪音强和振动大的场所。另外，以太网具有通用性的网络设备，除了满足工业系统的需求，面对外部系统沟通和连接，也变得非常简单。也就是说，搭接网络的媒介质是通用的，容易得到的，而不需要罗克韦尔特别提供。1. 网络的拓扑结构及媒介质建立一个以太网网络首先要做好网络的规划，网络规划就是根据连接设备的个数，安装的空间距离和环境、及对安全性的要求，来决定采用什么样的网络拓扑结构，选用什么样的电缆类型和接头、以及使用什么样的中转设备。1-1. 网络的拓扑结构网络的拓扑结构有主干结构、星形结构、混合结构和环形结构，不同的网络结构所使用的电缆和接头也是不同的。1 主干结构主干结构，是采用同轴电缆连接的网络，以同轴电缆作为主干线，所有的节点都连接在主干线上，这种网络结构可以长距离地延伸网络，并较节省电缆，但由于同轴电缆本身价格较贵，所以相对与双绞线电缆，网络的铺设费用较高。另外，一旦网络安装完毕，它的拓扑结构就不能随便改变，所以不能随意地增减节点。这种网络结构常见于传统产品的网络连接，如早期PLC-5E的拓扑结构。目前在ControlLogix系统中，一般不推荐使用。 2 星形结构星形结构，用双绞线或光纤和网线集中设备构成的网络结构，所有的节点都连接在网线集中器上，网络的材料价格低廉，搭接容易，市面可以找到很多合适设备，并且增减节点和维护维修都很方便。这是目前经常采用的网络结构， 也是ControlLogix 的以太网推荐采用的网络结构。3 混合结构主干结构和星形结构混合而成的网络结构，同时满足长距离的需求和当地设备连接的方便。4 环形结构环形结构是满足于冗余 的特殊结构，1-2 电缆和接头 同轴电缆，是一种铺设费用较高的电缆，其中：粗缆 10BASE-5 ，每个网段最长可达500米，连接节点100个。细缆10BASE-2 ，每个网段最长可达185米，连接节点30个。 双绞线电缆10BASE-T，是一种费用低廉的，用于星形结构的电缆。最长距离100米，每个网段2个节点，有屏蔽和非屏蔽两种。 光缆 10BASE-FL 最长距离2000米，每个网段2个节点，特别适合长距离的需求，或适用于电子噪音的场所。1-3 中转设备 中转设备是将网段连接起来的关键设备，根据不同的应用场合选用不同的设备，它们各自不同运用特点简述如下：1 中继器（Repeater） 中继器是用来放大衰减信号的设备，通常用来扩充网络的长度。一般的中继器在放大衰减信号时，连同噪音也一起放大；只有再生中继器可滤掉噪音，重新整理信号，再传输出去。2 集线器（HUB） 集线器是星形结构的中心设备，接受来自设备的信号，并将信号重播给网络上的其它设备，没有选择性地发送信息包给设备，所有的设备共用网络带宽，所以此设备带宽使用是有限的，建议使用在带宽要求不高的场合。集线器有时被称为多端口中继器，亦有放大信号的功能。3 网桥（Bridge） 往前信号通道相互隔离的两个网段之间的沟通设备，连接的网段可以是相同或不同的媒介质，有选择地将信息包传送到目标地址。确保有足够的带宽，网桥工作在数据链的层面（第二层）。 4 交换机（Switch）交换机综合了集线器和网桥优点的高性能设备，有选择性地将信息包送到指定地目标地址。交换机又可以称为多端口的网桥，每台设备都有独立的带宽可使用，适用于需求足够带宽的情形，作为EnthNet/IP网络拓扑结构的中心设备，是目前特别推荐使用的设备。交换机工作在数据链层（第二层）。5 路由器（Router）路由器是网段连接的协议设备，它必须建立路由表，才能实现网段的连接，在不同的网络或子网之间完成信息包的转送。路由器用于局域网网段，用以平衡工作组内的数据交流量，并可以像防火墙一样过滤信息通道，以获得安全保证。路由器操作在网络层（第三层），只能发送由路由表协议传输的信息，它比网桥和交换机能做更多的处理和管理工作，也正因为它的信息转发是一个过程管理，具有实时性的I/O数据则不能通过。6 网关（Gateway）不同的情况下网关可以有不同的含义，既可以指在两种不同协议的网络或应用之间完成转换的设备，或将一种协议转换到较为复杂的层面，是在传送层以上的功能，这就像路由器完成的功能；它也可以充当两个或更多的相同协议网络之间的连接作用，并不需要完成协议的转换，这时网关就像网络的入口或出口。集线器和交换机都是星形拓扑结构的中心设备，但两者在信息带宽的运用上却有很大的差别，集线器所有的设备只建立一个信息通道，交换机则为每对设备建立一个信息通道。如图8所示 图 8两种设备的信息带宽运用比较，例如，16个端口的集线器在16台设备全部接上时，共享10Mb的带宽；而16个端口的转换器在16台即8对设备全部接上时，则享用80Mb的带宽。随着市场上转换器性价比的提高，交换机几乎代替了集线器的应用。网段是局域网的一段，一个局域网可能由好几个网段构成，网段和网段之间用中转设备隔离。一个局域网被隔离成几个网段，也许是出于安全性的考虑，也许是为了改善数据的流通和过滤数据包。2. 网络地址TCP/IP以太网的网络地址有两种，物理地址和IP（Internet Protocol）地址。物理地址标志着制造商、机器类别和计量识别的数字，它不包含任何数据通道的信息。IP地址是一个32位的数字，作为唯一的网络节点的识别标志，它包含的信息可遍及全世界以达到目标站点。2-1 EntherNet/MAC 地址EntherNet/MAC （Media Access Control）是物理地址，用6字节构成的全世界唯一以太网设备代码，罗克韦尔自动化产品（Allen-Bradley注册）的代码形式为： 00:00:BC:XX:XX:XX00:00:BC是Allen-Bredley 注册的生产商代码，XX:XX:XX为计量代码，是产品的生产编号。其中X为十六进制数，例如某1756-ENBT 模块的MAC地址为：00:00:BC:罗克韦尔自动化生产的以太网设备都贴有设备MAC地址的条形码标签。2-2 TCP/IP地址IP地址是节点的唯一标识符，它用来定位以太网设备在网络中的位置，并遵循一定的编址规则，其组成由两个部分构成： Net ID 网络身份识别编号 Host ID 主机身份识别编号网络的身份识别分为A、B、C、D、E 5个类别，它们在32位数的4个字节中，分配的网络识别号和主机识别号各不相同，如图8 所示01281631Class A0Net IDHost IDClass B10 Net ID Host IDClass C110 Net ID Host IDClass D用于多点传送Class E保留 图8每个字节代表数字0-255，构成网络的ID和主机的ID。 Class A 第一个字节的数字1-127，作为网络的ID，可有126个网络；后面三个字节的数字作为主机ID，每个网络可有16777214台主机，这类地址分配给主机数目非常大的网络，目前已没有资源可供分配。 Class B 第一个字节的数字128-191，加上第二个字节的数，作为网络的ID，可有16384个网络；后面两个字节的数字作为主机的ID，每个网络可有65534台主机，这类地址分配给中到大型的网络。 Class C 第一个字节的数字192-223，加上第二个和第三个字节的数作为网络的ID，共有2097152个网络；最后的一个字节作为主机的ID，每个网络只有254台主机，这类地址用在小的局域网。 Class D 第一个字节的数字224-239，这类地址用作于多点传送。 Class E 第一个字节的数字 240-255，这类地址保留给将来使用。 网络ID 保留给测试连接。每一台以太网设备都必须设定IP地址，设定IP地址时，会有如下参数需要填写： IP Address IP地址，设备的特定地址，网络上设备的唯一标志，包括互联网地址、网络地址和主机地址。 Subnet Mask 子网掩码，用屏蔽的方式区分IP地址中的网络ID和主机ID，在本地网络的所有节点必须有相同的子网掩码。子网掩码像IP地址一样，一组4个数字，数字的范围从0到255。 Gateway Address 网关地址，远程网之间有信息包要传送时，为了说明信息传送通道，所有远程信息包的设备IP地址都必须送出，如果与网络IP地址部分不匹配，则信息包将被送到路由器。在规划网络的IP地址时，要遵循的原则是： 网络ID中的第一个数不能是127，这个ID数保留作测试连接。 网络ID 不能使用0或255。 主机ID不能都是255，该地址用作IP广播地址。 主机ID不能都是0，该地址用来表示网络ID。 主机ID 对于本地网络ID来说是唯一的。3. TCP/IP 以太网模型传输控制协议/以太网协议（TCP/IP）是一种多数网络都支持的工业标准协议栈，它在不同类型的设备之间具有交互的可操作性，这种开放性的协议，与两个重要的工业网络DeviceNet和 ControlNet共享一个通用应用层协议。TCP/IP以太网模型不同于OSI通讯模型（七层网络结构），它是如表8所示的结构：应用层 ApplicationRSLinxInterchangeFTP，TELNET传输层 TransportTCP网络层 NetworkIP数据链层 DataLinkEnthnet802.3物理层 Physical10BaseT,MAU 图8 3-1 物理层和数据链层1 物理层物理层是由电缆、连接头、中转设备等硬件连接而组合起来的媒介质结构，根据应用的需求建立的网络拓扑结构。2 数据链层数据链层是底层的操作和管理，控制着网络各站点之间的数据包传送， 媒介质数据存取控制（MAC） 负责网络使用权的控制，必须确保网络上不能有两个以上的工作站同时传送数据，用步序列决定并操纵网络的碰撞，同时还负责数据流动的相关事宜，如寻址、帧类型的识别、帧的控制、其它帧的相关功能等等。发送数据操作 从LLC层接受数据，按照导言建立一个帧和给出帧分隔符，插入目标地址和源地址，插入长度计量，如果帧小于传送尺寸，在数据区插入充填符。 接受数据操作 丢弃所有的不寻址本站的帧，认可所有的广播帧和寻址本站的帧，完成以太网帧的CRC校验，去掉导言、帧分隔符、目标地址和源地址及充填符，传递数据到LLC层。 媒介质数据存取的管理 从物理层接受到连续的比特流，校验字节分隔和帧的长度，丢弃不足八位的或小于最小帧长度的帧。 CMSA/CD 具有碰撞探测感觉的多重存取，该协议定义了站点是如何获得以太网使用权的。每个站点在数据传送之前先监听网上有无信号（感觉），每个站点访问网络时都有相同的优先权，并随时可访问网络（多重存取），如果有两个站同时传送数据，它们将探测到对方，并缩回去，稍晚一点再尝试传送（碰撞探测）。 CMSA/CD总线仲裁 根据定义，如果每台设备各自感觉到以太网是空闲的，多台设备可以同时访问以太网，当主机界面准备好传送信息包要发送时，它会听网上是否有设备正在传送数据，如果没有，则送出信息包。既然以太网的信号不是以光速在传送，它们不能瞬间到达网络的各处，碰撞就可能发生，因为其它设备并不知道有设备正在传送。一台收发设备传递信息包到以太网并持续地监视电缆上的碰撞，在一定的时间内，每一个传输都是有限的，且在每个传输之间，硬件也强制获取一个最小的间隙时间。 碰撞 如果一个以上站点同时传输，碰撞就发生了。这时各个站点就会停止传送，并稍晚再尝试，这个延时是基于返回的规则的任意的时间间隔。碰撞的决断是极快的，在10Mbps的网上，大多数碰撞决断只是微秒级的。一个负载很重的网络，为送出一个帧碰撞会成倍的增加，相关的工作站将扩大返回的时间，这直接影响了重传输的时间。只有在16个碰撞之后，要送出的帧才会被丢弃。 逻辑链接控制（LLC） 逻辑链接控制帧被用于为网络层协议和媒介质存取控制之间提供链接。 使用服务访问指向（SAP Service access points），有点像邮筒。 每个SAP都有特定的地址。目标服务访问指向（DASAP ）占用一个字节的长度，并详细说明了接受的网络层的过程；源服务访问指向（DASAP ）占用一个字节的长度，并详细说明了送出的网络层的过程； 以太网帧 以太网帧的结构是802.3的形式，如图8 导言SFD目标地址源地址类型/长度LLC/数据帧校验CRC56位8位48位48位16位461500位36位 图 8 导言 1和0交替地串在真正的数据到达之前，允许设备同时地进入数据。 SFD 起始帧的分隔符，实际上是导言的最后一个字节，用1结束，1给出导言结束的信号，并真正的数据即将到来。 目标地址 帧要送往的设备的硬件地址 源地址 发送帧的设备的硬件地址 类型/长度 传送数据的长度，如果这个范围的量大于1536，则确定为较高级别的协议类型；如果这个量小于1518，则指出此为LLC/数据范围的字节数。 LLC/数据 包含较高级别的信息包，如果类型/长度已指出为LLC/数据，则其首先部分包含了基于802.3 LLC规格的协议类型的信息。 帧校验 帧的奇偶校验。 3-2 网路层网络层的协议有Internet 协议IP、地址分辨协议ARP和反地址分辨协议RARP IP就像邮政服务，如果地址正确，它才进行传递，没有传递到的保证。可靠性等于比IP更高层协议，一个IP信息包能够获得网络中任何通道去到达它的位置，称为“自修复网络”。IP标题如图8 所示 IP版本 设置创建标题的IP的版本 IP标题长度 缺省为5，大于5表示选项会被引用；小于5则表示标题是非法的。 优先 显示了数据的重要程度。服务类型 包括延时、吞吐量和可靠性位。 IP长度总量 显示数据包的总长度，包括标。题和跟在后面的所有的数据。 数据包的ID号 由主机送出的每一个数据包都有唯一的ID号，每送出一个便会增加1。 分段 数据包太大分段时，此项必须填写，不分段、多个段、分段偏移量位。 活动时间 数据包在不失败的传送时能够活动的时间总量。 协议范围 指明更高级别协议 IP 标题检查列表 提供IP标题上检查到的错误信息。 源IP地址 发起设备的IP地址。 目标IP地址 目标设备的IP地址。 地址分辨协议ARP 从IP地址转换到MAC地址的方法。设备保留着ARP的高速缓冲存储器，即保持最近需要的设备的记录，设备将送出消息给与各自IP地址关联的MAC地址。 反地址分辨协议RARP 计划好的与有IP地址对照的硬件地址的协议，是计划去做像这类事情的最初的协议，有配置发布但没有路由表，因此是非常有限的使用。3-3 传输层传输层是传输控制协议（TCP）、用户数据包协议（UDP）和NetBEUI 传输控制协议 工作在主机对主机这一层，有八个功能确保其可靠性。 连接的确定 序号 确认序号 连接拆卸 丢失数据的重发 数据流的控制 复位 适应超时TCP帧的标题，如图8 所示 TCP源端口 选择通过传输终端传输数据的端口。 TCP目标端口 选择接受数据的中断的端口。 源序号 用于3线握手方式，并显示TCP分段被传送的第一个字节。确认序号 显示预期来自于主机的下面的字节数， TCP标题长度 通常是5，表示数据被呈现的20个字节。 会话位标志 发送器窗口尺寸 包括发送器从会话的另一个终端接受的字节数，无须另一终端等待确认。 TCP检查摘要 TCP标题范围及标题携带的任何数据的错误检查。 紧急数据尺寸 如果指示器设置为1，这是一个信息中紧急数据的八进制数。 选项范围 仅用于TCP Session 的开始，并指示分段尺寸。 最大分段尺寸 数据传送块的最大值，小于其范围或发送器窗口尺寸。 用户数据协议UDP 此为非连接协议，它可以传输没有首先建立回路的信息，用于速度要求快而不强调可靠性的场合。UDP帧标题如图8 所示： 源端口 为目标设备能返回信息给发送器而提供。 目标端口 通常看成目标主机接受数据的应用。 信息长度 包括UDP标题的整个信息的长度。 检查摘要 由于IP只提供其拥有的标题的检查，软件开发者可以选择不用检查摘要。 NetBEUI 是一个用于Windows NT 的基本的网络协议，为本地工作站和服务器提供一个网络用户界面，由传输协议获得的分离的网络的相互连接的能力而允许数据被传送。能够由TCP/IP 和IPX/SPX传送。3-4 应用层应用层有BootP、DHCP及其它 BootP 导入协议（Boot Protocol ）， 需要在服务器上的静态组态信息，需要每个设备与在服务器中被定义的BootP自动组态，需要每一个媒介质访问控制都有与之关联的IP地址，需要如果设备从网络移出时BootP组态信息也从服务器中移出。 DHCP 动态主机组态协议（Dynamic Host Configuration Protocol），使得每一个被组态的子网获得有用地址的范围，为每一个设备分配IP地址，直到耗尽资源。如果必要的话，出租地址给具有更新选项的工作站，允许一个IP地址用于多台设备。 其它应用层有RSLinx、FTP、Telnet、SMTP、HTTP、TFTP、DNS等等。三. ControlNet 网络ControlNet 是基于工业控制的需求而设计的网络，控制系统通讯的两大类信息，预定性（Scheduled）和非预定性（Unscheduled）的数据1. 网段结构及媒介质ControlNet的物理结构的合理直接影响到网络的活动性能，是数据传送可靠的基本保证，人们往往重视网络的组态而忽略了网络物理结构，在网络工作出现不稳定状态，多半是由于物理结构的欠缺和安装的问题，要获得稳定可靠的网络，必须了解ControlNet的物理结构及其限量，从而才能正确地安装网络。一个最多可达99个逻辑工作站的ControlNet网络是由一个或一个以上的物理网段组成，网络物理结构的基本单位是网段。网段是同轴电缆及相应的媒介质构成的。1-1 网段的构成及限量网段的构成是： 主干线同轴电缆 节点连接头 从同轴电缆连接到节点设备 （同轴电缆端有T头和Y头之分，节点端有直头和弯头之分，故可组合4种选型。） 主干线终端电阻 75欧电阻内置于专用的接头，作为网络的终端电阻。 图8为保证网络的物理性能，网段的电缆安装连接要注意以下几点： 不要将同轴电缆直接接在主干线的末端设备上，也不要用以太网的T型连接头代替ControlNet的节点连接头，这样将使得信号变得很差。 网段的两头末端节点的连接头必须正确地连接终端电阻，不要使用其它代用品。 使用专用工具制作同轴电缆的接头，否则可能因接触不良引起信号的时断时续。 制作电缆连接头之前，正确地调节切割刀片，使得每一层切割适当，否则引起信号得时断时续。 连接头的中心点不能太高或太低，外部套环和中心针必须压紧，否则引起信号的时断时续。 当网段的限量超出时，必须增加中继器以扩展新的网段。一个网段的主干线电缆长度最长可达1000米，此时限连接2个节点；一个网段的节点最多可有48个节点，此时电缆长度限为250M，这是限量的两种极端情形，网段的同轴电缆的长度随着节点的个数增加而缩短，每增加一个站点，电缆的长度便缩短16.3米，其规律满足下列关系： 图81-2 网段和网段的连接设备网段和网段之间必须用中继器来连接，中继器在网段中相当于一个节点，一个不占用网络逻辑地址的节点，同样用连接头来连接，其连接形式分为： 并联连接 最多可连接48个中继器， 其距离限于250米，等同于一个网段的节点计算。 串联连接 最多可连接5个（1786-RPA 系列 A and 1786-RPT(D)）或20个（1786-RPA 系列 B ）中继器。 并联和串联的混和连接。 中继器有同轴电缆中继器和光纤中继器，用以扩展同轴电缆网段或增加光纤的长度，它们应用于不同的场合。 同轴电缆中继器一个网段的同轴电缆不够长时，用以延伸长度。网段的节点超过限量时，延伸新的网段。 光纤中继器用于穿过户外的电缆，可防雷击。网络处于高噪音环境，防止干扰。用于长距离的网络。中继器的产品分类： 产品编号说明网段距离连接头电缆1786-RPA中继适配器BNCRG-61786RPFS短距离光纤中继器0-300米Versalin-V200/300 micron1786RPFM中距离光纤中继器0-3000米ST陶瓷或塑料62.5/125 micron1786RPFRL长距离光纤环网中继器0-10000米ST陶瓷或塑料62.5/125 micron1786RPFRXL超长距离光纤环网中继器0-20000米ST陶瓷或塑料62.5/125 micron1786-RPCD同轴电缆中继器0-1000米BNCRG-6 表81786-RPA 作为各个中继器的适配器，为中继器供电， 最多可以带4个1786-RPCD、1786-RPFS或1786-RPFM 最多可以带2个1786-RPFRL或1786-RPFRXL同轴电缆中继器1786-RPCD 较小距离的信号传送 可建立多种形式的网络拓扑结构 短中距离光纤中继器1786-RPFS和1786-RPFM 可以： 建立星形和总线拓扑结构 允许最多到99个站点 支持冗余媒介质长（超长）距离光纤中继器1786-RPFR(X)L 有如下特点： 不支持冗余媒介质 在环网中最多只能连接20个站点 还支持线性网络和点对点的结构 1786RPT(D)已由1786-RPA 加1786-RPCD替代。搭接网络的连线分为同轴电缆和光缆，一般来说，同轴电缆用来搭接单一的网段或扩展的网段，在需要长距离的网络时，会采用光纤缆线。同轴电缆RG-6光纤缆线是传播光信息的载体，内核是圆柱体的玻璃纤维，光脉冲的导体，包住内核的是一层反射材料，以保证光波传递，最外面的两层保护层，则是为了防止玻璃纤维折断的缓冲材料。特别要警告的是，千万不要对准光纤朝里面看，这会导致眼睛受到损伤。2. ControlNet网络规划根据应用的需求，对ControlNet网络进行规划，才能确定使用什么样的媒介质来构成网络。首先， 确定有多少个节点设备要连接 确定网络的长度 决定网络的拓扑结构 确定使用什么样的中继器 计算允许的最大网段长度 确定是否需要扩充网段2-1 网络的拓扑结构不管是要扩展一个网段还是要隔离网段，都要以网段为基本单元，规划一个网络的拓扑结构，网络的拓扑结构有点对点、星形、冗余或环形结构，请注意各个拓扑结构的限制和产品选型，这是正确建网的基本规则。1 点对点拓扑结构点对点拓扑结构，或称总线结构，是用同一类型的中继器连接起来的总线，如图8- 所示： 图8中继器连接起来的总线一定要用同一种中继器，如前面采用了中继器1786-RPFM，后面的中继器不能采用1786-RPFS。作为支线的网段则由适配器引出，如没有网段需要引出，必须在适配器的同轴电缆接头端子上接上终端电阻。2 星形拓扑结构星形结构是从中心位置辐射出去的结构，通常需要一个HUB，这将由适配器支持的中继器构成，如图8- 所示：采用星形拓扑结构，要注意适配器所带的中继器的限制，不同类型的中继器，适配器可带的个数是不一样的，这在前面讨论过。3 冗余拓扑结构当ControlNet网络选择了A/B冗余网，且需要中继器扩充网段时，则选用冗余拓扑结构。如图8 所示：冗余结构的中继器之间的光纤长度不可超过650米；1786-RPFRL和1786-RPFRXL不可用作于冗余结构。4 环形拓扑结构 环形拓扑结构只用于光纤网络，是闭合的雏菊链连接，如图8- 所示： 环形拓扑结构实际上是冗余的网络，一旦其中一根光缆中断，另一条相反方向通路仍然在传送信息，只有1786R-PFRL和1786-RPFRL才能组成环形网络。1786-RPA并不关注是否为环形网，它只管传递信号包给光纤中继器，光纤中继器通过它们的双向通道传送数据包，对于1786-RPA来说，外面只是它串连连接的中继器而已，这就是环形网限于20个站点的原因。无论采用什么样的网络结构，都要注意如下几点：2-2 ControlNet网络的信号网络的信息传递依赖于物理信号，只有物理信号完好才能保证信息的正确，ControlNet网络的信号传递是一串方波信号，其幅值从0.510mV到8.2V，脉宽从80到120 ns。在信号传递过程中，幅值的衰减和信号传送的延时都有一定的限制。1 信号传送的衰减信号幅值的衰减跟缆线的类型及距离有关，网络可以由同轴电缆和光纤网线混合构成，所以它们的衰减也分别计算。同轴电缆的信号衰减跟节点的数目有关，其计算公式为： 网段电缆的最大距离（米）1000米16.3米（节点数2） 光纤的信号衰减跟光纤中继器的类型、连接头类型和使用的光缆类型有关，还跟环境温度有关。短距离光纤中继器 驱动能力在摄氏060度时为4.2dB，在摄氏25度以下可达6.9dB。 每个连接头（V-pin）的衰减是1.5dB 当光波长650nM时，光缆（200 Micron）每1千米的衰减是10dB。 其计算公式为：网线的最大距离（千米）（驱动能力连接头个数1.5）/ 10dB中距离光纤中继器 驱动能力在摄氏060度时为 13.3dB。 每个连接头（ ST ）的衰减是0.5dB。 当光波长1300nM时，光缆（62.5/125 Micron）每1千米的衰减是1dB。其计算公式为：网线的最大距离（千米）（驱动能力连接头个数0.5）/ 1dB 长距离和超长距离光纤中继器也有类似的计算，请参照相关的资料。2 信号传送的延时任何信息从一个站点到达另一个站点，所经历的媒介质都会产生 硬件延时，这个延时时间被称为 slot time，这些媒介质的延时如表8所列：产品编号延时时间同轴电缆4.07ns/m光缆5.01ns/m1786-RPA901ns1786RPFS153ns1786RPFM94ns1786RPFRL550ns1786RPFRXL550ns1786-RPCD100ns表8要计算每两个站点之间所经历的设备，将它们的延时时间累积， 总的延时时间不能超过最大传播延时时间121usec。如果是冗余网络，不但需要分别计算A通道和B通道的延时时间，还需要计算两个通道的时间差值，其差值不得超过6.4us。连接头的延时时间忽略不计。2-3 网络参数需求网络参数的设定将决定网络工作性能，所以，对参数的含义必须了解清楚。 NUT 网络更新时间 网络传送数据的周期时间，根据应用的需求，由用户定义。这是一个基本时间，很多组态参数都以此为基准。 SMAX 预定性数据传送的最大站号地址，该站号以下的地址方能使用预定性服务，预定性的服务允许并确保这些站号的设备能定时地传送或接受数据。建议设置为网络预定性数据传送站最高站号加3或4，以作将来扩展的预留。 UMAX 非预定性数据传送的最大站号地址，该站号以下的地址方能使用非预定性服务，高于该地址的设备不能在网络上通讯。建议设置为本网络的最高站号，如从1到最高站号，所有的站号都被使用，则要为编程终端预留站号（编程终端缺省设置是自动选站号）。 Slot Time 跳过一个站号或一个缺号的站点所需要的等待时间，这个时间与网络的拓扑结构有关，它是所有的电缆和中继器的延时时间的总和，从这一点看，SMAX和UMAX的设置将影响到网络资源的利用。在RSNetWorx for ControlNet 软件中，基于应用需求设置网络的参数NUT、SMAX 、UMAX以及网络物理媒介质引起的最大延时时间，软件将进行计算，决定是否能接受，如果不能通过，网络的规划应该进行修改。2-4 冗余网络 ControlNet网络可以实现媒介质冗余，冗余网络分为A通道和B通道，在规划和安装网络时，要注意： 两个通道的走线应该是不同的，以避免同时损坏。 在电缆上贴上A通道和B通道的标志，并确定正确地接到了相应的通道。 A通道和B通道的连线千万不能交叉，否则将引起错误的LED显示并出现混乱。 每一个站点的设备都必须选用冗余设备，并同时连接两个干线电缆，倘若只有一边连接，未连接的干线电缆将出现媒介质报错。 A通道和B通道每一个网段的节点和中继器的数目必须完全一样，在同一个网段A 通道和B通道的中继器必须是完全相同的类型。 在同一网段中，A通道和B通道站号的顺序可以不一样。 冗余干线电缆两边的长度可以是不同的，但其差值不能超过800米。 冗余网LED的恢复时间较长。 当A通道和B通道同时故障时，网络不能处理。A通道和B通道的数据包到达必须有一个字的交迭，如A通道的开始字和B通道的结束字交迭，出于数据链的结构，两通道数据包到达的时间相差不能超过4us，这正是两通道电缆长度相差最大值的计算依据。对于每一个冗余网络的站点来说，究竟是使用A通道还是使用B通道，判断来自内置的错误计数器，它总是取用数据传输较好的通道的数据，即错误积累数较小的通道。这在网络只有一个通道故障的时候才有效，如果两条通道同时出问题（关闭A通道的3号站和B通道的4号站）则无法处理。2-4 网络的规划核准网络规划检查： 任何两个站点之间，只能有唯一的路径，不允许两个站点之间有多个中继器连接 任何两个站点之间，所经过