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基金會現場總線通信協議

基金會現場總線通信協議

現場總線通信實體的結構和ISOOSI參考模型中的指定的概念是一致的,但是其中有很重要的一點差別,此處定義的結構只包括三層,而不是ISOOSI參考模型中的七層。此體系結構的說明和描述如下。

各層協議的基本目標是提供虛擬通信關系(VCRs, Virtual Communication Relationships)。FMS提供VCR應用消息服務,例如讀和寫變量。一些設備AP不使用FMS,而是直接訪問FASSMK除了使用FMS服務,當同它的SMKP通信時直接訪問數據鏈路層。FASFMSAP提供了消息傳輸服務。

通信實體的協議是由網絡管理代理NMA來管理的。從概念上講,NMA通過和各層相關層管理實體來管理協議內的對象。從互操作的角度看,NMA是如何訪問信息從網絡上看是不可見的。

1.  網絡管理代理

NMA提供了對協議棧的組態和統計信息的訪問。這些信息在網絡管理信息庫(NMIB, Network Management Information Base)中表示。一些信息由網絡管理規范文件定義為可寫的,一些定義為只讀的。網絡可見的,只讀的信息是從網絡上只讀的。NMA提供了對三種信息的訪問:

通信棧實體的整體信息          

VCR的信息

各協議層的信息

2. 總線報文規范層FMS

FF中的應用層服務是由FMS定義的,該層描述了應用所需要的通信服務、信息格式、行為狀態等。FMS提供了一組服務和標準的報文格式。用戶應用可采用這種標準格式在總線上相互傳遞信息,并通過FMS 服務,訪問AP對象以及它們的對象描述。FMS服務指明了訪問AP對象和這些對象的OD描述的服務和消息格式。一個AP的網絡可見實體和它們的相應OD描述在FMS中表示為虛擬現場設備(VFD, Virtual Field Device)。FMS服務是在VCR端點處提供給AP

 3. 總線訪問子層FAS

    FAS提供了VCR端點對DLL的訪問。VCR的類型有三類:客戶/服務器( Client/Server )VCR、報告分發( Report Distribution )VCR、發布者/訂閱者( Publisher/Subscriber)VCR。客戶/服務器型VCR是一種排隊式、非調度通信的、用戶觸發的、一對一的設備間的通信方式此類VCR常用于設置參數或實現某些操作,如改變給定值,對調節器參數的訪問與調整,對報警的確認,設備的上載與下載;調度報告分發型VCR是一種排隊式、非調度通信的、用戶觸發的、一對多的設備間的通信方式此類VCR常用于將報警狀態、趨勢數據等通知操作臺;發布者/訂閱者型VCR是一種緩沖區式的、一對多的通信方式,此類VCR常用于按周期性的調度方式,為用戶應用模塊的輸入輸出刷新數據,如刷新過程變量、操作輸出等。

4. 數據鏈路層DLL

現場總線數據鏈路層是IEC定義中的子集。選用此子集來支持所定義的VCR類型。

為在應用之間傳送消息,DLLSMKPFAS提供了對總線介質的訪問。訪問是由一個叫做LAS的特定數據鏈路層實體來控制,它提供兩種對總線的訪問:調度通信和非調度通信。

DLL分為兩級操作,一是提供對總線的訪問,一是控制數據在數據鏈路用戶間傳輸。這兩級操作為提高性能而集成在一起,因此不能看作是獨立的子層。

a)  DLL介質訪問功能

每個總線有一個集中的介質訪問控制點,即LAS,和一個或多個令牌持有設備,即基本設備。網上的每個總線就是一條鏈路。當網絡包括多于一條的鏈路時,就稱為擴展鏈路(Extended Link)。擴展鏈路網絡中的鏈路由網橋來連接。因此,擴展鏈路網絡有時被稱為橋接網絡。

基本設備是那些能夠接收令牌并能對其作出響應的設備。所有設備包括LAS和網橋都有基本設備的能力,也就是說,它們都有權力接收令牌(發起數據傳輸)。

令牌授權給設備在總線上發送的權力。在某一時刻只有一個設備持有令牌。LAS可以將兩種令牌授權給設備。設備接收到第一種令牌時必須立即返回帶地址的數據,這種令牌是由CDCompel Data)發出的。第二種令牌授權設備以三種優先級中的一種優先級在指定的時間段對總線進行訪問。這種令牌是由PTPass Token)發布的。

 CD DLPDUFF中用來支持發布者/訂閱者VCR。每個發布者VCR端點通過DL-BUFFER發布其數據。緩沖區中的內容是作為CD DLPDU的響應發出的。通常CDLAS發給發布者的緩沖區的數據鏈路層地址。在這種情況下,CD是由LAS根據其調度周期地發出。CD也可由訂閱者VCR端點發出,在這種情況下,只有當設備收到PT DLPDU 時才能發送CD

PT DLPDU用來發送設備中的所有其它數據。當設備收到PT DLPDU時,它就被授權向鏈路上發送一段時間的數據。這個時間段在PT DLPDU中指定。

設備瀏覽FASSMK向其DL服務訪問點(DL-SAPs, DL Service Access Points)和其DL連接端點(DLCEPs)發出的傳送請求選擇要發送的DLPDU的類型。DL-SAPs用來使用無連接DLL服務來發送所有的SMKP消息和所有的報文發布VCR消息。DL-SAPs也用來傳送為發布者/訂閱者VCRs和客戶/服務器VCRs服務的連接建立消息。DLCEPs是用來傳送所有其它的發布者/訂閱者VCRs和客戶/服務器VCRs消息。

所選擇的要發送的請求是最早的,優先級最高的(大于等于PT DLPDU中指定優先級)能在令牌剩余持有時間內發出的的請求。

當設備沒有數據可發,它顯式地將令牌返回給LAS;如果它還有請求要發送,它將向LAS請求更多的令牌持有時間。

鏈路主設備是能夠成為LAS的設備。每條鏈路有多于一個的鏈路主設備。

橋設備將鏈路連接成樹狀網絡。橋設備總是鏈路主設備且必須是LAS,它包括每條其下游鏈路的系統管理時間發布者。當橋設備不是這些角色時,數據鏈路時間和應用時鐘時間不能被再發布。

b)  DLL高級功能(數據傳輸功能)

FF提供了三種傳送數據的DLL機制:無連接的數據傳輸和兩種面向連接的數據傳輸。無連接的數據傳輸支持報文發布VCRs。一種類型面向連接的數據傳輸支持發布者/訂閱者 VCRs,一種類型面向連接的數據傳輸支持客戶/服務器VCRs

無連接的數據傳輸是在DL-SAP地址間的互相獨立的DLPDU的排隊式的傳輸。在DLL中不用保留上下文來控制數據傳輸。這種類型的數據傳輸用來進行報文發布是因為其目的地址可以配置為一個組(多個)DLSAP地址,允許多個報文源發送到同一組地址。這也同樣允許報文接收者對報文源的標識和位置不敏感。

因為所有的無連接的數據傳輸是獨立的,每個DLPDU的優先級是分別指定的,所有對每個VCR,只指定一種優先級。

面向連接的發布數據傳輸是從發布者發出的緩沖區式的數據傳輸。發布者不用知道訂閱者的標識,并且要發送的DT DLPDU只包含一個地址,即發布者的地址。訂閱者知道發布者的地址,偵聽發布者發送的數據。

當一個發布者開始啟動時,它向本地鏈路上的所有訂閱者廣播一個建立連接ECEstablish ConnectionDLPDU。這個EC DLPDU不需要響應。訂閱者進行相似的操作,它們發送一個帶地址的EC DLPDU給發布者以請求一個響應。當發布者收到從一個訂閱者發出的EC DLPDU時,它向本地鏈路上再發布一個EC DLPDU。訂閱者使用它發出完成開放其連接的請求后所收到的第一個EC DLPDU。它使用的EC DLPDU可能是發布者一開始發出的,也有可能是發布者作為訂閱者的EC DLPDU的響應所發出。連接建立后,訂閱者開始偵聽由發布者發送的數據,并且忽略由發布者后來發送的EC DLPDU

發布數據傳輸是在由發布者收到一個帶有發布者DLCEP地址的CD DLPDU并發送DT DLPDU作為其響應時開始的。如果此DLCEP還未開放,或者相關的緩沖區還未更新,此時就不會有DT DLPDU發出。

發布數據傳輸可能是調度的(由LASCD DLPDU觸發的),也可能是非調度的(由訂閱者發CD DLPDU觸發的)。對于某一個連接而言,所有的DT DLPDU以同一優先級傳送。此傳送可能是有次序的,使得數據重復的現象能被監測到。當一個發布者在傳送數據期間不能更新其緩沖區時就會發生數據重復的現象。

調度發布數據傳輸只是在本鏈路上發送。當發布者和訂閱者位于不同的鏈路上時,在發布者和橋之間以及橋和訂閱者之間都要分別建立相關的連接。因此,當它們位于同一條鏈路上時,由訂閱者發出的EC DLPDU必須發給發布者DLCEP,或者當它們不在同一條鏈路上時,由訂閱者發出的EC DLPDU必須發給網橋的再發布者DLCEP

非調度的發布是不同的。在這種情況下,網橋配置成在發布者和訂閱者之間轉發ECCDDT DLPDU。因此,此時就不會有再發布了。

面向連接的請求/響應數據傳輸是在客戶與服務器之間的排隊式的數據傳輸。客戶端的VCR端點或者對等VCR端點做為發起者,發送EC DLPDU請求和服務器的連接,服務器響應指示服務器AP是否接收這個連接請求。一旦在這個連接上開始數據傳輸,所有的DT DLPDU將用同一優先級進行傳輸。

5.  物理層

現場總線物理層由物理媒體和用于傳送數據的信號協議組成。所有的設備至少包括一個物理層實體。

物理層協議為數據鏈路層提供了發送和接收數據獨立于物理層媒體類型的能力。一個設備所支持的物理層媒體的類型可以是IEC物理層規范文件中定義的任何一種。

FF網絡中,使用三種傳輸速率:31.25kbps1Mbps2.5Mbps

                           

                             基金會現場總線通信協議:www.gawmhl.tw

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