MPI通訊協議5

　　MPI協議，其英文全名為Multi-point-Interface。在PLC之間可組態為主／主協議或主／從協議．如何操作依賴于設備類型：如果控制站都是s7—300／400系列PLC，那么就建立主／主連接關系，因為MPI協議支持多主站通訊，所有的s7—300 CPU都可配置為網絡主站，通過主／主協議可以實現PLC之間的數據交換。如果某些控制站是s7—200系列PLC，則可以建立主／從連接關系，因為s7—200 CPU是從站，用戶可以通過網絡指令實現s7—300 CPU對s7200 CPU的數據讀寫操作。

　　PROFIBUS通訊協議6

　　PROFIBUS，是一種國際化．開放式．不依賴于設備生產商的現場總線標準。PROFIBUS傳送速度可在 9.6kbaud~12Mbaud范圍內選擇且當總線系統啟動時，所有連接到總線上的裝置應該被設成相同的速度。廣泛適用于制造業自動化、流程工業自動化和樓宇、交通電力等其他領域自動化。PROFIBUS是一種用于工廠自動化車間級監控和現場設備層數據通信與控制的現場總線技術。可實現現場設備層到車間級監控的分散式數字控制和現場通信網絡，從而為實現工廠綜合自動化和現場設備智能化提供了可行的解決方案。

　　PROFIBUS協議結構是根據ISO7498國際標準，以開放式系統互聯網絡（Open System Interconnection-OSI）作為參考模型的。該模型共有七層。 （1）PROFIBUS－DP：定義了第一．二層和用戶接口。第三到七層未加描述。用戶接口規定了用戶及系統以及不同設備可調用的應用功能，并詳細說明了各種不同PROFIBUS－DP設備的設備行為。 （2）PROFIBUS－FMS：定義了第一．二．七層，應用層包括現場總線信息規范（Fieldbus Message Specification - FMS）和低層接口（Lower Layer Interface － LLI）。FMS包括了應用協議并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通信服務。LLI協調不同的通信關系并提供不依賴設備的第二層訪問接口。 （3） PROFIBUS－PA：PA的數據傳輸采用擴展的PROFIBUS－DP協議。另外，PA還描述了現場設備行為的PA行規。根據IEC1158－2標準，PA的傳輸技術可確保其本征安全性，而且可通過總線給現場設備供電。使用連接器可在DP上擴展PA網絡。 注：第一層為物理層，第二層為數據鏈路層，第三－六層末使用，第七層為應用層。

　　TCP/UDP協議7

　　TCP （Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）協議屬于傳輸層協議。其中TCP提供IP環境下的數據可靠傳輸，它提供的服務包括數據流傳送、可靠性、有效流控、全雙工操作和多路復用。通過面向連接、端到端和可靠的數據包發送。通俗說，它是事先為所發送的數據開辟出連接好的通道，然后再進行數據發送；而UDP則不為IP提供可靠性、流控或差錯恢復功能。一般來說，TCP對應的是可靠性要求高的應用，而UDP對應的則是可靠性要求低、傳輸經濟的應用。TCP支持的應用協議主要有：Telnet、FTP、SMTP等；UDP支持的應用層協議主要有：NFS（網絡文件系統）、SNMP（簡單網絡管理協議）、DNS（主域名稱系統）、TFTP（通用文件傳輸協議）等。

　　TCP：

　　TCP是面向連接的通信協議，通過三次握手建立連接，通訊完成時要拆除連接，由于TCP是面向連接的所以只能用于端到端的通訊。

　　TCP提供的是一種可靠的數據流服務，采用“帶重傳的肯定確認”技術來實現傳輸的可靠性。TCP還采用一種稱為“滑動窗口”的方式進行流量控制，所謂窗口實際表示接收能力，用以限制發送方的發送速度。

　　如果IP數據包中有已經封好的TCP數據包，那么IP將把它們向‘上’傳送到TCP層。TCP將包排序并進行錯誤檢查，同時實現虛電路間的連接。TCP數據包中包括序號和確認，所以未按照順序收到的包可以被排序，而損壞的包可以被重傳。

　　TCP將它的信息送到更高層的應用程序，例如Telnet的服務程序和客戶程序。應用程序輪流將信息送回TCP層，TCP層便將它們向下傳送到IP層，設備驅動程序和物理介質，最后到接收方。

　　面向連接的服務（例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP）需要高度的可靠性，所以它們使用了TCP。DNS在某些情況下使用TCP（發送和接收域名數據庫），但使用UDP傳送有關單個主機的信息。

　　UDP：

　　UDP是面向無連接的通訊協議，UDP數據包括目的端口號和源端口號信息，由于通訊不需要連接，所以可以實現廣播發送。

　　UDP通訊時不需要接收方確認，屬于不可靠的傳輸，可能會出現丟包現象，實際應用中要求程序員編程驗證。

　　UDP與TCP位于同一層，但它不管數據包的順序、錯誤或重發。因此，UDP不被應用于那些使用虛電路的面向連接的服務，UDP主要用于那些面向查詢---應答的服務，例如NFS。相對于FTP或Telnet，這些服務需要交換的信息量較小。使用UDP的服務包括NTP（網絡時間協議）和DNS（DNS也使用TCP）。

　　欺騙UDP包比欺騙TCP包更容易，因為UDP沒有建立初始化連接（也可以稱為握手）（因為在兩個系統間沒有虛電路），也就是說，與UDP相關的服務面臨著更大的危險。

　　數據格式：

　　數據幀：幀頭+IP數據包+幀尾 （幀頭包括源和目標主機MAC初步地址及類型，幀尾是校驗字）

　　IP數據包：IP頭部+TCP數據信息（IP頭包括源和目標主機IP地址、類型、生存期等）

　　TCP數據信息：TCP頭部+實際數據 （TCP頭包括源和目標主機端口號、順序號、確認號、校驗字等）

　　UDP（User Data Protocol，用戶數據報協議）是與TCP相對應的協議。它是面向非連接的協議，它不與對方建立連接，而是直接就把數據包發送過去！

　　PPI通訊協議8

　　是西門子公司專為S7-200系列PLC開發的通訊協議。內置于S7-200CPU中。PPI協議物理上基于RS-485口，通過屏蔽雙絞線就可以實現PPI通訊。PPI協議是一種主-從協議。主站設備發送要求到從站設備，從站設備響應，從站不能主動發出信息。主站靠PPI協議管理的共享連接來與從站通訊。PPI協議并不限制與任意一個從站的通訊的主站的數量，但在一個網絡中，主站不能超過32個。PPI協議最基本的用途是讓西門子STEP7-Micro/WIN編程軟件上傳和下載程序和西門子人機界面與PC通信。

　　pofinet通訊協議9

　　PROFINET由PROFIBUS國際組織（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工業以太網技術的自動化總線標準。

　　PROFINET由PROFIBUS國際組織（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工業以太網技術的自動化總線標準。作為一項戰略性的技術創新，PROFINET為自動化通信領域提供了一個完整的網絡解決方案，囊括了諸如實時以太網、運動控制、分布式自動化、故障安全以及網絡安全等當前自動化領域的熱點話題，并且，作為跨供應商的技術，可以完全兼容工業以太網和現有的現場總線（如PROFIBUS）技術，保護現有投資。

　　PROFINET是適用于不同需求的完整解決方案，其功能包括8個主要的模塊，依次為實時通信、分布式現場設備、運動控制、分布式自動化、網絡安裝、IT標準和信息安全、故障安全和過程自動化。

　　分布式現場設備：

　　通過集成PROFINET接口，分布式現場設備可以直接連接到PROFINET上。

　　對于現有的現場總線通訊系統，可以通過代理服務器實現與PROFINET的透明連接。例如，通過IE/PB Link（PROFINET和PROFIBUS之間的代理服務器）可以將一個PROFIBUS網絡透明的集成到PROFINET當中，PROFIBUS各種豐富的設備診斷功能同樣也適用于PROFINET。對于其他類型的現場總線，可以通過同樣的方式，使用一個代理服務器將現場總線網絡接入到PROFINET當中。

　　運動控制：

　　通過PROFINET的同步實時（IRT）功能，可以輕松實現對伺服運動控制系統的控制。

　　在PROFINET同步實時通訊中，每個通訊周期被分成兩個不同的部分，一個是循環的、確定的部分，稱之為實時通道；另外一個是標準通道，標準的TCP/IP數據通過這個通道傳輸。

　　在實時通道中，為實時數據預留了固定循環間隔的時間窗，而實時數據總是按固定的次序插入，因此，實時數據就在固定的間隔被傳送，循環周期中剩余的時間用來傳遞標準的TCP/IP數據。兩種不同類型的數據就可以同時在PROFINET上傳遞，而且不會互相干擾。通過獨立的實時數據通道，保證對伺服運動系統的可靠控制。

　　網絡安裝：

　　PROFINET支持除星形、總線形和環形拓撲結構。為了減少布線費用，并保證高度的可用性和靈活性，PROFINET提供了大量的工具幫助用戶方便的實現PROFINET的安裝。特別設計的工業電纜和耐用連接器滿足EMC和溫度要求，并且在PROFINET框架內形成標準化，保證了不同制造商設備之間的兼容性。

　　根據響應時間的不同，PROFINET支持下列三種通訊方式。

　　TCP/IP標準通訊

　　PROFINET基于工業以太網技術，使用TCP/IP和IT標準。TCP/IP 是IT 領域關于通信協議方面事實上的標準，盡管其響應時間大概在100 ms的量級，不過，對于工廠控制級的應用來說，這個響應時間就足夠了。

　　實時（RT）通訊

　　對于傳感器和執行器設備之間的數據交換，系統對響應時間的要求更為嚴格，大概需要5－10ms的響應時間。目前，可以使用現場總線技術達到這個響應時間，如PROFIBUS DP。

　　對于基于TCP/IP的工業以太網技術來說，使用標準通信棧來處理過程數據包，需要很可觀的時間，因此，PROFINET提供了一個優化的、基于以太網第二層（Layer 2）的實時通訊通道，通過該實時通道，極大地減少了數據在通訊棧中的處理時間，因此，PROFINET獲得了等同、甚至超過傳統現場總線系統的實時性能。

　　同步實時（IRT）通訊

　　在現場級通訊中，對通訊實時性要求最高的是運動控制（Motion Control），PROFINET的同步實時（Isochronous Real-Time， IRT）技術可以滿足運動控制的高速通訊需求，在100個節點下，其響應時間要小于1ms，抖動誤差要小于1μs，以此來保證及時的、確定的響應。

　　DEVICENET通訊協議10

　　Devicenet是90年代中期發展起來的一種基于CAN（Controller Area Network）技術的開放型、符合全球工業標準的低成本、高性能的通信網絡，最初由美國Rockwell公司開發應用。

　　Devicenet是一種低成本的通訊總線。它將工業設備（如：限位開關，光電傳感器，閥組，馬達啟動器，過程傳感器，條形碼讀取器，變頻驅動器，面板顯示器和操作員接口）連接到網絡，從而消除了昂貴的硬接線成本。直接互連性改善了設備間的通訊，并同時提供了相當重要的設備級診斷功能，這是通過硬接線I/O接口很難實現的。

　　Devicenet的優點：

　　1、提高設計的彈性

　　· 通過提供網絡數據流的能力來提供無限制的IO端口

　　· 提供互操作性和即插即用能力

　　2、改善的過程數據管理

　　· 提供對等（Peer-to-Peer）或主/從（Master/Slave）管理

　　· 作為一個快速響應處理元的結果，提高了吞吐量和可重復性

　　· 包含在位置刻度和預先事件及報警通知中的隱含診斷信息

　　· 在診斷中可延長定期檢修的間隔周期

　　3、降低安裝成本

　　· 簡化配線，避免了潛在的錯誤點，減少了所需的文件，減少勞動力資源并節省了安裝空間

　　Devicenet協議是一個簡單、廉價而且高效的協議，適用于最低層的現場總線，例如：過程傳感器、執行器、閥組、電動機起動器、條形碼讀取器、變頻驅動器、面板顯示器、操作員接口和其他控制單元的網絡。可通過DeviceNet連接的設備包括從簡單的擋光板到復雜的真空泵各種半導體產品。DeviceNet也是一種串行通信鏈接，可以減少昂貴的硬接線。DeviceNet所提供的直接互連性不僅改善了設備間的通信，而且同時提供了相當重要的設備級診斷功能，這是通過硬接線I/O接口很難實現的。除了提供OSI模型的第7層（應用層）定義之外，DeviceNet規范還定義了部分第1層（物理收發器）和第0層（傳輸介質）。圖為DeviceNet在ISO模型中的相關層。對DeviceNet節點的物理連接也作了清楚的規定。連接器、電纜類型和電纜長度，以及與通信相關的指示器、開關、相關的室內銘牌都作了詳細規定。

　　Ethernet通訊協議11

　　以太網（Ethernet）指的是由Xerox公司創建并由Xerox、Intel和DEC公司聯合開發的基帶局域網規范，是當今現有局域網采用的最通用的通信協議標準。以太網絡使用CSMA/CD（載波監聽多路訪問及沖突檢測）技術，并以10M/S的速率運行在多種類型的電纜上。以太網與IEEE802.3系列標準相類似。

　　Ethernet的工作原理：

　　以太網（Ethernet）采用帶沖突檢測的載波幀聽多路訪問（CSMA/CD）機制。以太網中節點都可以看到在網絡中發送的所有信息，因此，我們說以太網是一種廣播網絡。

　　以太網的工作過程如下：

　　當以太網中的一臺主機要傳輸數據時，它將按如下步驟進行：

　　1、監聽信道上是否有信號在傳輸。如果有的話，表明信道處于忙狀態，就繼續監聽，直到信道空閑為止。

　　2、若沒有監聽到任何信號，就傳輸數據

　　3、傳輸的時候繼續監聽，如發現沖突則執行退避算法，隨機等待一段時間后，重新執行步驟1（當沖突發生時，涉及沖突的計算機會發送會返回到監聽信道狀態。

　　注意：每臺計算機一次只允許發送一個包，一個擁塞序列，以警告所有的節點）

　　4、若未發現沖突則發送成功，所有計算機在試圖再一次發送數據之前，必須在最近一次發送后等待9.6微秒（以10Mbps運行）。