现场总线技术标准化进程分析思考

I/O Connection：主要是针对传送用于监视、控制等有一定的实时性要求的数据时的通讯关系，其中绝大部分应该是传送传统上用于实时监控的I/O数据，故以此命名。这种“连接(Connection)”关系的特点是必须预先通过配置工具逐一对与该“连接(Connection)”相关联的应用对象及整个数据链路上的各个节点进行配置和分配固定的资源后才能建立起来，其优势就是一旦建立起这一“连接(Connection)”，则所有加入这一通讯关系的应用对象之间已经对数据内容达成共识，因此所有传送数据均为“元数据”，无需对数据类型或数据本身作任何标识说明或功能描述，传输效率最高，而且整个数据链路已预分配资源，传输可靠性也最高，所以可以满足“实时”控制数据的传送要求。

Explicit Message Connection：主要是针对传送用于工程设计组态、集中管理维护、故障诊断调试等过程中所需传送的非实时信息。它通常是通过点对点的报文传送在两个应用对象之间以相互交互的方式传送，由于报文中的数据内容会随着双方的状态变化和交互过程而变化，因此报文本身必须同时携带对传送数据的类型标识和功能描述，因此将其命名为“显式报文连接(Explicit Message Connection)”。这种“连接(Connection)”关系的特点是通讯双方的任何一方应用对象均可应自身的信息传送需求动态发起和建立这种“连接(Connection)”关系，而且是“点对点”的“双工”通讯模式，非常便于应用对象之间的“交互式对话”。通讯过程结束后即拆除“连接(Connection)”并回收资源，这一模式对“阵发式”信息类数据传送是非常合适的。

Bridged Connection：由于在任何一个较大规模的系统中都不可能或不会将所有的控制元器件集中在一个物理网段中，即一般都可能配置成多个网段互连，可能是“同构网段”，也可能是“异构网段”。而当若有数据需从某一个网段传送到另一网段时，不论是I/O数据还是Explicit Message，则其所要经过的跨网段的中间节点(Bridge)必须承担路由所需的“连接(Connection)”关系，实际上即是该节点必须在其内部分别创建与每个网段“Link Object”相应的“背靠背”的“连接(Connection)”对象。

纵观整个CIP协议规范，其中最具特色的是其“Connection”这一抽象对象，以及非常符合“控制和信息”传送需求的“Connection”分类模型：“I/O Connection”、“Explicit Message Connection”、“Bridged Connection”。这使得CIP协议真正成为一个“与网络硬件无关的具有路由功能的跨网络的网络通讯协议”，同时也使得它成为在“异构网络”环境下实现系统的“互连”、“互通”，直至“互换”功能的核心技术规范。

五、结 论

通过对目前各种现场总线技术通讯协议的研究分析认为，现场总线技术的标准不应该设定为一个从物理层/数据链路层直至应用层和用户层的“垂直一体化”的单一标准，而应该是按照技术元素发展变化的特点，分层次构筑各层次的既相互配合又相互独立的技术标准，这样既允许多种技术协议并存竞争，又能促进实现标准化进程的“互连”、“互通”，直至“互换”的目标。其核心部分或许可以放在与TCP/IP协议功能相当的“网络传输层”，CIP协议规范中“连接(Connection)”这一模型是一个很好的范例。