工业控制网络常用通信协议
工業(yè)控制網(wǎng)絡常用通信協(xié)議
干貨：工業(yè)控制網(wǎng)絡常用通信協(xié)議.xmind
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傳統(tǒng)控制網(wǎng)絡
CCS
概述：計算機集中控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從最初的CCS（計算機集中控制系統(tǒng)），到第二代的DCS（分散控制系統(tǒng)），發(fā)展到現(xiàn)在流行的FCS（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）。
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DCS
概述：分散控制系統(tǒng)/分布式控制系統(tǒng)
DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫（Distributed Control System），在國內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。是相對于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計算機控制系統(tǒng)，它是在集中式控制系統(tǒng)CCS的基礎上發(fā)展、演變而來的。
DCS它是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡為紐帶的多級計算機系統(tǒng)，綜合了計算機，通信、顯示和控制等4C技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態(tài)方便。
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FCS
概述：現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
現(xiàn)場總線（Field bus）是近年來迅速發(fā)展起來的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，它主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構(gòu)等現(xiàn)場設備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。由于現(xiàn)場總線簡單、可靠、經(jīng)濟實用等一系列突出的優(yōu)點，因而受到了許多標準團體和計算機廠商的高度重視。
它是一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，是自動化領域中底層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡。
簡單說，現(xiàn)場總線就是以數(shù)字通信替代了傳統(tǒng)4-20mA模擬信號及普通開關(guān)量信號的傳輸，是連接智能現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)的全數(shù)字、雙向、多站的通信系統(tǒng)。
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參考鏈接：https://www.cnblogs.com/yaoyaojcy/p/9304239.html
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現(xiàn)場總線
CAN
概述：控制器局域網(wǎng)絡(Controller Area Network, CAN)
是由以研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國BOSCH公司開發(fā)的，并最終成為國際標準（ISO 11898），是國際上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。 在北美和西歐，CAN總線協(xié)議已經(jīng)成為汽車計算機控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標準總線，并且擁有以CAN為底層協(xié)議專為大型貨車和重工機械車輛設計的J1939協(xié)議。
CAN 的高性能和可靠性已被認同，并被廣泛地應用于工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設備、工業(yè)設備等方面。現(xiàn)場總線是當今自動化領域技術(shù)發(fā)展的熱點之一，被譽為自動化領域的計算機局域網(wǎng)。它的出現(xiàn)為分布式控制系統(tǒng)實現(xiàn)各節(jié)點之間實時、可靠的數(shù)據(jù)通信提供了強有力的技術(shù)支持。
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參考鏈接：https://baike.baidu.com/item/CAN%E6%80%BB%E7%BA%BF/297754?fr=aladdin
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DeviceNet
概述
DeviceNet是一種用在自動化技術(shù)的現(xiàn)場總線標準，由美國的Allen-Bradley公司在1994年開發(fā)。DeviceNet使用控制器局域網(wǎng)絡（CAN）為其底層的通訊協(xié)定，其應用層有針對不同設備所定義的行規(guī)（profile）。主要的應用包括資訊交換、安全設備及大型控制系統(tǒng)。在美國的市場占有率較高。
DeviceNet通訊協(xié)定是由美國的Allen-Bradley公司（后來被洛克威爾自動化公司合并）所開發(fā)，以Bosch公司開發(fā)的控制器局域網(wǎng)絡（CAN）為其通訊協(xié)定的基礎。DeviceNet移植了來自ControlNet（另一個由Allen-Bradley公司開發(fā)的通訊協(xié)定）的技術(shù)，再配合控制器局域網(wǎng)絡的使用，因此其成本較傳統(tǒng)以RS-485為基礎的通訊協(xié)定要低，但又可以有較好的強健性。
為了要推展DeviceNet在世界各地的使用，洛克威爾公司決定將此技術(shù)分享給其他廠商。后來DeviceNet通訊協(xié)定是由位在美國的獨立組織開放DeviceNet廠商協(xié)會（ODVA）管理。ODVA維護DeviceNet的規(guī)格、也提供一致化測試），確保廠商的產(chǎn)品符合DeviceNet通訊協(xié)定的規(guī)格。
后來ODVA將DeviceNet通訊和其他相關(guān)的通訊協(xié)定整合成通用工業(yè)協(xié)定（CIP），其中包括以下的通訊協(xié)定
EtherNet/IP（其N為大寫，此處的IP不是網(wǎng)際協(xié)議，為“Industrial Protocol”的簡稱）
ControlNet
DeviceNet
CompoNet
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參考鏈接：https://baike.baidu.com/item/devicenet/2962110?fr=aladdin
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CCL-Link
概述
CC-Link是Control&Communication Link(控制與通信鏈路系統(tǒng))的縮寫,在1996年11月,由三菱電機為主導的多家公司推出。在其系統(tǒng)中,可以將控制和信息數(shù)據(jù)同時以10Mbit/s高速傳送至現(xiàn)場網(wǎng)絡,具有性能卓越、使用簡單、應用廣泛、節(jié)省成本等優(yōu)點。其不僅解決了工業(yè)現(xiàn)場配線復雜的問題,同時具有優(yōu)異的抗噪性能和兼容性。
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CC-Link是一個以設備層為主的網(wǎng)絡,同時也可覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感層。
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參考鏈接：http://www.360doc.com/content/18/0422/19/33221031_747861674.shtml
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Profibus
概述
PROFIBUS – DP的DP即Decentralized Periphery。它具有高速低成本，用于設備級控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信。它與PROFIBUS－PA（Process Automation ）、PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )共同組成了PROFIBUS標準。
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PROFIBUS是一個用在自動化技術(shù)的現(xiàn)場總線標準，在1987年由德國西門子公司等十四家公司及五個研究機構(gòu)所推動，PROFIBUS是程序總線網(wǎng)絡（PROcess FIeld BUS）的簡稱。PROFIBUS和用在工業(yè)以太網(wǎng)的PROFINET是二種不同的通信協(xié)議。
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Profibus-DP
概述
PROFIBUS–DP協(xié)議明確規(guī)定了用戶數(shù)據(jù)怎樣在總線各站之間傳遞，但用戶數(shù)據(jù)的含義是在PROFIBUS行規(guī)中具體說明的。另外，行規(guī)還具體規(guī)定了PROFIBUS－DP如何用于應用領域。使用行規(guī)可使不同廠商所生產(chǎn)的不同設備互換使用，而工廠操作人員毋須關(guān)心兩者之間的差異。因為與應用有關(guān)的含義在行規(guī)中均作了精確的規(guī)定說明。
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Profibus-DP用于現(xiàn)bai場層的高速數(shù)據(jù)傳送。du在這一級，中央處理器（如PLC，PC）通過高zhi速串行線同分散dao的現(xiàn)場設備（i/0，驅(qū)動器、閥門等）進行通訊。
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PROFIBUS DP（分布式周邊，Decentralized Peripherals）用在工廠自動化的應用中，可以由中央控制器控制許多的傳感器及執(zhí)行器，也可以利用標準或選用的診斷機能得知各模塊的狀態(tài)。
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參考鏈接：https://baike.baidu.com/item/PROFIBUS-DP/310845?fr=aladdin
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Profibus-PA
概述
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Profibus-PA 適用于Profibus過程自動化。PA 將自動化系統(tǒng)和過程控制系統(tǒng)與壓力、溫度和液位變送器等現(xiàn)場設備連接起來，并可用來替代4-20mA的模擬技術(shù)。
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PROFIBUS PA（過程自動化，Process Automation）應用在過程自動化系統(tǒng)中，由過程控制系統(tǒng)監(jiān)控量測設備控制，是本質(zhì)安全的通信協(xié)議，可適用于防爆區(qū)域（工業(yè)防爆危險區(qū)分類中的Ex-zone 0及Ex-zone 1）。其物理層（纜線）匹配IEC 61158-2，允許由通信纜線提供電源給現(xiàn)場設備，即使在有故障時也可限制電流量，避免制造可能導致爆炸的情形。因為使用網(wǎng)絡供電，一個PROFIBUS PA網(wǎng)絡所能連接的設備數(shù)量也就受到限制。PROFIBUS PA的通信速率為31.25 kbit/s。PROFIBUS PA使用的通信協(xié)議和PROFIBUS DP相同，只要有轉(zhuǎn)換設備就可以和PROFIBUS DP網(wǎng)絡連接，由速率較快的PROFIBUS DP作為網(wǎng)絡主干，將信號傳遞給控制器。在一些需要同時處理自動化及過程控制的應用中就可以同時使用PROFIBUS DP及PROFIBUS PA。
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Profibus-FMS
概述
Profibus-FMS的設計旨在解決車間監(jiān)控級通信任務，提供大量的通信服務。可編程序控制器
（如如PLC，PC機等）之間需要比現(xiàn)場層更大量的數(shù)據(jù)傳送，用以完成中等傳輸速度進行的循環(huán)與非循環(huán)的通信服務，但通信的實時性要求低于現(xiàn)場層。
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工業(yè)以太網(wǎng)
EtherNet/IP
概述
工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議 (Ethernet/IP) 是由ODVA所開發(fā)并得到了羅克韋爾自動化的強大支持。它使用已用于ControlNet和DeviceNet的控制和信息協(xié)議 (CIP) 為應用層協(xié)議。
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EtherNet/IP指的是"以太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議"(Ethernet Industrial Protocol)。它定義了一個開放的工業(yè)標準，將傳統(tǒng)的以太網(wǎng)與工業(yè)協(xié)議相結(jié)合。該標準是由國際控制網(wǎng)絡(CI, ControlNet International)和開放設備網(wǎng)絡供應商協(xié)會 (ODVA)在工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)會 (IEA, Industrial Ethernet Association)的協(xié)助下聯(lián)合開發(fā)的，并于2000年3月推出。EtherNet/IP是基于TCP/IP系列協(xié)議，因此采用以原有的形式OSI層模型中較低的4層。所有標準的以太網(wǎng)通信模塊，如PC接口卡、電纜、連接器、集線器和開關(guān)都能與 EtherNet/IP 一起使用。
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CIP提供了一系列標準的服務，提供“隱式”和“顯示”方式對網(wǎng)絡設備中的數(shù)據(jù)進行訪問和控制。 CIP數(shù)據(jù)包必須在通過以太網(wǎng)發(fā)送前經(jīng)過封裝，并根據(jù)請求服務類型而賦予一個報文頭。這個報文頭指示了發(fā)送數(shù)據(jù)到響應服務的重要性。通過以太網(wǎng)傳輸?shù)腃IP數(shù)據(jù)包具有特殊的以太網(wǎng)報文頭，一個IP頭、一個TCP頭和封裝頭。封裝頭包括了控制命令、格式和狀態(tài)信息、同步信息等。這允許CIP數(shù)據(jù)包通過TCP或UDP傳輸并能夠由接收方解包。相對于DeviceNet或ControlNet，這種封裝的缺點是協(xié)議的效率比較低。以太網(wǎng)的報文頭可能比數(shù)據(jù)本身還要長，從而造成網(wǎng)絡負擔過重。因此，EtherNet/IP更適用于發(fā)送大塊的數(shù)據(jù) ( 如程序 ) ，而不是DeviceNet和ControlNet更擅長的模擬或數(shù)字的I/O數(shù)據(jù)。
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參考鏈接：http://www.sibotech.net/sibofaq/relatedtech/ethernet-ip.php
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EtherCAT
概述
EtherCAT（以太網(wǎng)控制自動化技術(shù)）是一個開放架構(gòu)，以以太網(wǎng)為基礎的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，其名稱的CAT為控制自動化技術(shù)（Control Automation Technology）字首的縮寫。EtherCAT是確定性的工業(yè)以太網(wǎng)，最早是由德國的Beckhoff公司研發(fā)。
自動化對通訊一般會要求較短的資料更新時間（或稱為周期時間）、資料同步時的通訊抖動量低，而且硬件的成本要低，EtherCAT開發(fā)的目的就是讓以太網(wǎng)可以運用在自動化應用中。
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一般工業(yè)通訊的網(wǎng)絡各節(jié)點傳送的資料長度不長，多半都比以太網(wǎng)幀的最小長度要小。而每個節(jié)點每次更新資料都要送出一個幀，造成帶寬的低利用率，網(wǎng)絡的整體性能也隨之下降。EtherCAT利用一種稱為“飛速傳輸”（processing on the fly）的技術(shù)改善以上的問題。 [1]
在EtherCAT網(wǎng)絡中，當資料幀通過EtherCAT節(jié)點時，節(jié)點會復制資料，再傳送到下一個節(jié)點，同時識別對應此節(jié)點的資料，則會進行對應的處理，若節(jié)點需要送出資料，也會在傳送到下一個節(jié)點的資料中插入要送出的資料。每個節(jié)點接收及傳送資料的時間少于1微秒，一般而言只用一個幀的資料就可以供所有的網(wǎng)絡上的節(jié)點傳送及接收資料。
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參考鏈接：https://baike.baidu.com/item/EtherCAT/10779904?fr=aladdin
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HSE
概述
HSE（高速以太網(wǎng)）連接主機、I/O子系統(tǒng)、網(wǎng)關(guān)和現(xiàn)場設備，運行速度為100 Mbps。基金會現(xiàn)場總線協(xié)議Fieldbus已經(jīng)作為IEC 61804中的現(xiàn)場總線標準。
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參考鏈接：https://baijiahao.baidu.com/s?id=1651135998281213858&wfr=spider&for=pc
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Profinet
概述
PROFINET由PROFIBUS國際組織（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動化總線標準。
PROFINET為自動化通信領域提供了一個完整的網(wǎng)絡解決方案，囊括了諸如實時以太網(wǎng)、運動控制、分布式自動化、故障安全以及網(wǎng)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(shù)，可以完全兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場總線（如PROFIBUS）技術(shù)，保護現(xiàn)有投資。
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參考鏈接：
https://baike.baidu.com/item/Profinet/2310540?fr=aladdin
https://blog.csdn.net/wise18146705004/article/details/82344827
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EPA
概述
EPA是Ethernet for Plant Automation的縮寫，它是Ethernet、TCP/IP等商用計算機通信領域的主流技術(shù)直接應用于工業(yè)控制現(xiàn)場設備間的通信，并在此基礎上，建立的應用于工業(yè)現(xiàn)場設備間通信的開放網(wǎng)絡通信平臺。
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發(fā)展歷程
2005年 12月EPA被正式列入現(xiàn)場總線國際標準IEC 61158（第四版）中的第十四類型，并列為與IEC 61158相配套的實時以太網(wǎng)應用行規(guī)國際標準IEC 61784-2中的第十四應用行規(guī)簇（Common Profile Family 14，CPF14）。
2005年 02月我國自主研發(fā)的實時以太網(wǎng)EPA通信協(xié)議Real time Ethernet EPA (Ethernet for Plant Automation) 順利通過IEC各國家委員會的投票，正式成為IEC/PAS 62409文件。
2005年 01月 “2004年度工控及自動化領域十大新聞”評選結(jié)果揭曉，“EPA為IEC收錄，作為PAS國際標準予以發(fā)布”榮膺十大新聞之列。
2004年 11月“EPA基于高速以太網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)場總線控制設備”榮獲第六屆上海國際工業(yè)博覽會創(chuàng)新獎。
2004年 10月EPA實時以太網(wǎng)在第六屆中國國際高新技術(shù)成果交易會上廣受關(guān)注。
2004年 09月浙大中控EPA實時以太網(wǎng)震撼MICONEX2004――第十五屆多國儀器儀表展覽會MICONEX2004。
2004年 05月浙江大學、浙大中控主持制定的《EPA標準》（征求意見稿）通過國家標委會的審核。
2003年 04月在EPA標準的基礎上，課題組開發(fā)了基于EPA的分布式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)原型驗證系統(tǒng)，并在杭州龍山化工廠的聯(lián)堿碳化裝置上成功試用。
2003年 01月浙江大學、浙大中控主持制定的《用于工業(yè)測量與控制系統(tǒng)的EPA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與通信標準》通過專家評審。
2003年 01月EPA國家標準起草工作組成立。
2002年 10月浙大中控“基于以太網(wǎng)的EPA網(wǎng)絡通信技術(shù)及其控制系統(tǒng)”項目通過了浙江省科技廳組織的技術(shù)鑒定。
2001年 10月由浙江大學牽頭，以浙大中控為主，清華大學、大連理工大學、中科院沈陽自動化所、重慶郵電學院、TC124等單位聯(lián)合承擔國家“863”計劃CIMS主題重點課題“基于高速以太網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)場總線控制設備”，開始制定EPA標準。
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參考鏈接：https://baike.baidu.com/item/EPA/1153036?fr=aladdin
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PowerLink
概述
開源實時通信技術(shù)Ethernet POWERLINK 是一項在標準以太網(wǎng)介質(zhì)上，用于解決工業(yè)控制及數(shù)據(jù)采集領域數(shù)據(jù)傳輸實時性的最新技術(shù)。本文介紹它的基本原理、相關(guān)特性如冗余、直接交叉通信、拓撲結(jié)構(gòu)、安全性設計，并定義其物理層與介質(zhì)等內(nèi)容。
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POWERLINK=CANopen+Ethernet
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鑒于以太網(wǎng)的蓬勃發(fā)展和CANopen在自動化領域里的廣闊應用基礎，EthernetPOWERLINK 融合了這兩項技術(shù)的優(yōu)點和缺點，即擁有了Ethernet的高速、開放性接口，以及CANopen在工業(yè)領域良好的SDO 和PDO 數(shù)據(jù)定義，在某種意義上說POWERLINK就是Ethernet 上的CANopen，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層使用了Ethernet介質(zhì)，而應用層則保留了原有的SDO 和PDO對象字典的結(jié)構(gòu)，這樣的好處在于：
- POWERLINK 無需做較多的改動即可實現(xiàn)；
-保護原有投資的利益；
-開放性的接口；
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參考鏈接：https://baike.baidu.com/item/Ethernet%20POWERLINK/8262369?fr=aladdin
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Modbus
概述
modbus協(xié)議定義了一個控制器能認識使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡進行通信的。它描述了一個控制器請求訪問其它設備的過程，如何回應來自其他設備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。
Modbus是采用請求/應答方式的應用層消息協(xié)議，非常方便實現(xiàn)在低級設備和高級設備間通信，它包含三個獨特的協(xié)議數(shù)據(jù)單元：modbus請求、modbus應答以及modbus異常應答。modbus請求中包含功能碼和請求。modbus功能碼有公共功能碼、用戶定義功能碼和保留功能碼三種類型。
modbus可以采用多種通信方式，如modbus RTU與Modbus ASCII、Modbus TCP、Modbus Plus。
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NDP3
概述
DNP3全稱是Distributed Network Protocol 3，分布式網(wǎng)絡協(xié)議3，這個協(xié)議在各種工業(yè)系統(tǒng)中都應用很多。它比起s7comm大刀闊斧做的協(xié)議棧要簡單的多，是完全基于TCP/IP的，只是修改了應用層（但比modbus的應用層要復雜得多），在應用層實現(xiàn)了對傳輸數(shù)據(jù)的分片、校驗、控制等諸多功能。
DNP借助TCP在以太網(wǎng)上運行，使用的端口是20000端口，是一種應用于自動化組件之間的通信協(xié)議。
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OPC
概述
OPC（OLE for Process Control，用于過程控制的OLE）是世界上最廣為應用的信息交換的互操作標準，它具有安全性、可靠性以及平臺獨立性。
工業(yè)網(wǎng)絡協(xié)議總體上可以歸類為內(nèi)部私有網(wǎng)絡協(xié)議，其協(xié)議規(guī)約是由廠商根據(jù)自己的設備自行規(guī)定的，沒有統(tǒng)一的協(xié)議標準。
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Tcnet
概述
TCnet is a network technology certified as an international standard by the International Electrotechnical Commission (IEC) and approved for publication as the Public Available Specification (PAS). It features both real-time capability and high reliability based on Ethernet.
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參考鏈接：https://www.toshiba.co.jp/sis/en/seigyo/tcnet/tcnet.htm
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Wnet
概述
WNET (a.k.a. NetBEUI) protocol no longer performs client impersonation.
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In all previous Firebird versions, remote requests via WNET are performed in the context of the client security token. Since the server serves every connection according to its client security credentials, this means that, if the client machine is running some OS user from an NT domain, that user should have appropriate permissions to access the physical database file, UDF libraries, etc., on the server filesystem. This situation is contrary to what is generally regarded as proper for a client-server setup with a protected database.
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參考鏈接：
http://blog.chinaunix.net/uid-13438841-id-2891672.html
https://firebirdsql.org/rlsnotesh/new-win-protocol.html
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工業(yè)無線網(wǎng)
IEEE 802.11(a/b/g/n)
概述
802.11a，1999年，物理層補充(54Mbit/s工作在5GHz) 。
802.11b，1999年，物理層補充(11Mbit/s工作在2.4GHz) 。
802.11g，2003年，物理層補充(54Mbit/s工作在2.4GHz) 。
802.11n，更高傳輸速率的改善。
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參考鏈接：https://blog.csdn.net/wo41521/article/details/89490801
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Rfieldbus
概述
Wireless Fieldbus-RFieldbus
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參考鏈接：
http://wiki.cnki.com.cn/HotWord/3134574.htm
http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-JSJH200303005.htm
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ZigBee
概述
ZigBee，也稱紫蜂，是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)上協(xié)議，底層是采用IEEE 802.15.4標準規(guī)范的媒體訪問層與物理層。主要特色有低速、低耗電、低成本、支持大量網(wǎng)上節(jié)點、支持多種網(wǎng)上拓撲、低復雜度、快速、可靠、安全。
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參考鏈接：https://baike.baidu.com/item/zigbee/2114780?fr=aladdin
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各行業(yè)工業(yè)控制系統(tǒng)通信協(xié)議簡介
概述
在工業(yè)控制系統(tǒng)ICS中使用的通信協(xié)議在不同的行業(yè)、不同的區(qū)域和不同的供應商之間差別很大。
參考鏈接：https://baijiahao.baidu.com/s?id=1651135998281213858&wfr=spider&for=pc
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電力行業(yè)
IEC 60870-5
IEC 60870-5可能是國際上最流行的變電站自動化協(xié)議。在美國，它在功能上等同于DNP3，它使用IEC 60870-5的部分來為數(shù)據(jù)鏈路層提供基礎。已經(jīng)制定了許多配套標準，包括以下內(nèi)容：
IEC 60870-5-101：用于遠程控制、遠程保護相關(guān)的電力系統(tǒng)，是具有監(jiān)視、控制功能的通信傳輸協(xié)議
IEC 60870-5-103：實現(xiàn)安全保護裝置和變電站控制系統(tǒng)設備之間互操作性的傳輸協(xié)議
IEC 60870-5-104：是IEC 60870-5-101的擴展，包括傳輸、網(wǎng)絡、鏈路和物理層服務的變化，以及與TCP/IP和其他傳輸（ISDN、X.25幀中繼等）連接的套件
IEC 60870-5典型的通信介質(zhì)包括以太網(wǎng)和串行，典型端口為2404/UDP和2404/TCP。
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分布式網(wǎng)絡協(xié)議3.0（DNP3）
DNP3廣泛應用于北美地區(qū)，主要用于替代IEC 60870-5系列協(xié)議。它是在20世紀90年代早期開發(fā)的一種串行協(xié)議，但現(xiàn)在也存在UDP/IP和TCP/IP變體版本。DNP3和IEC 60870-5之間存在許多相似之處，因為IEC 60870-5開發(fā)委員會的幾個成員在開發(fā)過程中離開，創(chuàng)建了后來的DNP3。因此，DNP3和IEC 60870-5的數(shù)據(jù)鏈路層非常相似，但協(xié)議的上層差異性較大。
DNP3主要應用于北美電力行業(yè)，但該協(xié)議也滲透到自來水和污水處理行業(yè)。根據(jù)牛頓-埃文斯研究公司調(diào)查，2008年北美電力公司中有一半以上使用DNP3協(xié)議的UDP/IP或TCP/IP變體版本。
目前，研究者正在開發(fā)DNP3的安全擴展，預計這些擴展將提供鏈接加密和密鑰管理服務。
DNP3協(xié)議典型的通信介質(zhì)包括以太網(wǎng)和串行連接，DNP3通常使用端口有20000/UDP，20000/TCP，19999/UDP和19999/TCP。
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基金會現(xiàn)場總線（FOUNDATION Fieldbus）
基金會現(xiàn)場總線協(xié)議是不同工業(yè)進程中的主要現(xiàn)場總線協(xié)議。它主要用于過程/工廠自動化，已部署在各種裝置中，包括發(fā)電廠/發(fā)電機控制和半導體制造的控制。Fieldbus的通信介質(zhì)包括雙絞線和光纖。典型端口包括1089/UDP，1089/TCP，1090/UDP，1090/TCP，1091/UDP和1091/TCP。
現(xiàn)場總線基金會網(wǎng)站上提供了基金會現(xiàn)場總線協(xié)議支持設備的公共列表。現(xiàn)場總線基金會的成員包括350多家領先的控制系統(tǒng)和儀表供應商以及一些最終用戶。
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控制中心間通信協(xié)議（ICCP）
ICCP（IEC 60870-6/TASE.2）用于控制中心之間的通信，主要用于電力行業(yè)。在美國，ICCP網(wǎng)絡經(jīng)常被用于公用事業(yè)公司的協(xié)同 -- 通常是具有傳輸業(yè)務的公用事業(yè)，如輸電、配電和不同區(qū)域的發(fā)電廠，將這些不同區(qū)域的服務商連接在一起，可以以協(xié)調(diào)不同地區(qū)之間的電力輸入和輸出。ICCP通常使用端口102/TCP。
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Modbus協(xié)議
由于其使用簡單、可免費下載以及免版權(quán)費部署等特性，Modbus成為所有領域中最受歡迎的控制協(xié)議。
PLC和繼電器等智能設備通常使用Modbus協(xié)議或者其變體與遠程RTU等簡單設備進行通信。除Modbus標準協(xié)議外，Modbus +是最普遍的一個變體。Modbus網(wǎng)站上提供了Modbus成員列表（屬于Modbus開發(fā)人員組的公司和開發(fā)人員）。此列表包括各個成員以及每個成員制造的產(chǎn)品的簡要說明。還提供了Modbus供應商列表、Modbus設備列表以及提供Modbus系統(tǒng)集成服務的公司列表。
現(xiàn)在有許多Modbus變體，Modbus RTU是一種開放標準、允許通過串行連接進行通信的二進制編碼協(xié)議。Modbus ASCII也是一種開放標準、支持串行連接的ASCII編碼協(xié)議。Modbus/TCP是一種開放標準、它將Modbus RTU有效負載封裝在TCP數(shù)據(jù)包中，并對功能碼進行了一些限制。Modbus/UDP因供應商而異，但最常見的是通過UDP傳輸Modbus/TCP。Modbus +是一種擴展的高速（1Mbps）版本，它使用令牌傳遞技術(shù)進行傳輸介質(zhì)訪問控制，但Modbus +是Modicon的專有協(xié)議。Enron（或Daniels）Modbus是標準的Modbus協(xié)議，具有供應商擴展，將32位值視為一個寄存器而不是兩個。JBus是具有較小的尋址變化的Modbus協(xié)議版本。
Modbus典型的通信介質(zhì)包括以太網(wǎng)和串口（RS485雙線非常常見）。Modbus通常在端口502/TCP上通信。
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石油和天然氣行業(yè)
概述
石油和天然氣行業(yè)沒有明顯的主流專用協(xié)議。該行業(yè)使用各種協(xié)議，如DNP3，IEC 60870-5和Modbus。第1節(jié)更深入地討論了這些協(xié)議。多種現(xiàn)場總線協(xié)議，如基金會現(xiàn)場總線協(xié)議Feildbus，也能在許多石油和天然氣設施中也能看到。
石油和天然氣行業(yè)的通信經(jīng)常通過無線進行傳輸，通過RTU和傳感器為PLC提供流量和壓力數(shù)據(jù)，PLC運行安全保護系統(tǒng)和油井控制系統(tǒng)等。
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DNP3和IEC 60870-5
關(guān)于DNP3和IEC 60870-5的討論在5.2節(jié)的電力行業(yè)部分中已經(jīng)給出。在Triangle Microworks Inc.網(wǎng)站上，列出了使用DNP3和IEC 60870-5的石油和天然氣公司的清單，在該網(wǎng)站還可以找到關(guān)于協(xié)議的白皮書。
典型的通信介質(zhì)包括以太網(wǎng)和串行連接。DNP3通常使用端口20000/UDP，20000/TCP，19999/UDP和19999/TCP，而IEC 60870-5通常使用2404/UDP和2404/TCP。
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Modbus協(xié)議
如第5.2節(jié)中對Modbus的描述所述，Modbus是石油和天然氣領域的流行控制協(xié)議。另外基金會現(xiàn)場總線協(xié)議在石化領域也很受歡迎。
典型的通信介質(zhì)包括以太網(wǎng)和串口（RS485雙線非常常見）。Modbus通常在端口502/TCP上運行。
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水處理行業(yè)
DNP3協(xié)議
如第5.2節(jié)中對DNP3的描述所述，該協(xié)議在水處理領域也很受歡迎。典型的通信介質(zhì)包括以太網(wǎng)和串行連接。DNP3通常使用端口20000/UDP，20000/TCP，19999/UDP和19999/TCP。
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Modbus協(xié)議
在上文關(guān)于電力行業(yè)部分，對Modbus的描述中提到過，Modbus是水處理行業(yè)中比較流行控制協(xié)議。典型的通信介質(zhì)包括以太網(wǎng)和串行總線。Modbus通常在端口502/TCP上運行。
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建筑自動化領域
概述
在建筑自動化領域，LonWorks（也稱為LonTalk或ANSI/CEA 709.1B）是主流的通信協(xié)議，其次是DyNet，還有一些其他通信協(xié)議。典型的通信介質(zhì)包括電力線載波、雙絞線/以太網(wǎng)、光纖和RF。主要通信端口包括2540/UDP，2540/TCP，2541/UDP和2541/TCP。
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LonWorks (LonTalk, 或ANSI/CEA 709.1-B)
美國埃施朗公司（Echelon）基于LonWorks協(xié)議了一個網(wǎng)絡平臺，也叫做LonWorks平臺。該平臺廣泛應用于許多行業(yè)，包括半導體制造、照明控制系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)、HVAC系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、家庭自動化、消費電器控制、公共街道照明/監(jiān)控/控制和加油站控制。LonWorks的典型應用是用作恒溫器，通過LonTalk協(xié)議與PC和PLC通信，來協(xié)調(diào)建筑物內(nèi)部的空調(diào)和通風系統(tǒng)（HVAC）。
ISO和IEC已授予LonWorks平臺兼容性標準號ISO/IEC 14908-1，-2，-3和-4（ANSI/CEA-852）。LonWorks還構(gòu)成了IEEE 1473-L（列車網(wǎng)絡，Locomotive networking）以及其他幾個特定的應用領域的應用。中國已批準LonWorks作為國家控制標準（GB/Z 20177.1-2006）并作為建筑和智能社區(qū)標準（GB/T 20299.4-2006）。歐洲設備制造商委員會也已將LonWorks作為其家用電器控制和監(jiān)控 - 應用互通規(guī)范標準的一部分。
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DyNet
DyNet是由Dynalite（現(xiàn)為飛利浦電子公司所有）開發(fā)的專有協(xié)議。DyNet設備包括自己的可編程控制器，并通過點對點模型通信。
DyNet典型的通信介質(zhì)包括RS-485串行總線、RS-232串行總線、以太網(wǎng)和紅外。
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其他協(xié)議
還有許多協(xié)議用于建筑自動化系統(tǒng)。最受歡迎的包括INSTEON，X10，ZigBee，X-Wave和KNX/Konnex。
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過程自動化（制造業(yè)）領域
概述
過程自動化領域的以現(xiàn)場總線協(xié)議為主，包括PROFINET、基金會現(xiàn)場總線協(xié)議Fieldbus和通用工業(yè)協(xié)議CIP及其衍生協(xié)議。IEC 61158和IEC 61784包含每種主要現(xiàn)場總線協(xié)議及其變體的詳細說明。
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DF1協(xié)議
DF1是ANSI X3.28協(xié)議中D1和F1部分中定義的串行通信協(xié)議。該協(xié)議最初由Allen-Bradley（現(xiàn)為羅克韋爾自動化公司所有）開發(fā)，通常用作向Allen-Bradley PLC傳輸可編程控制器通信命令（PCCC）。
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基金會現(xiàn)場總線協(xié)議Fieldbus
基金會現(xiàn)場總線協(xié)議Fieldbus適用于基本和高級調(diào)節(jié)控制的應用，以及與這些功能相關(guān)的大部分離散控制場景。基金會現(xiàn)場總線協(xié)議Fieldbus有兩種不同速度和不同傳輸媒介運行的實現(xiàn)方式：H1是最常見的實現(xiàn)方式，通常連接現(xiàn)場設備并以31.25Kbps運行; HSE（高速以太網(wǎng)）連接主機、I/O子系統(tǒng)、網(wǎng)關(guān)和現(xiàn)場設備，運行速度為100 Mbps。基金會現(xiàn)場總線協(xié)議Fieldbus已經(jīng)作為IEC 61804中的現(xiàn)場總線標準。
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過程現(xiàn)場總線協(xié)議Profibus
Profibus由德國教育和研究部門BMBF開發(fā)。它有兩種變體，其中較常見的變體是分散式外圍設備（DP）協(xié)議，通常用于集中控制器與傳感器/執(zhí)行器的通信；另一種變體是過程自動化（PA）協(xié)議，用于過程控制系統(tǒng)PCS監(jiān)控測量設備。PA變體設計并用于爆炸性或危險區(qū)域，并使用符合IEC 61158-2的物理傳輸鏈路。PA和DP相同的基本相同的通信規(guī)約，但PA的運行速度為31.25Kpbs。DP網(wǎng)絡和PA網(wǎng)絡可以通過一個耦合器連接起來，DP用作骨干網(wǎng)。Profibus現(xiàn)場總線協(xié)議包含在IEC 61158和IEC 61784標準中。
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Profinet IO協(xié)議
PROFINET概念具有兩個視角：PROFINET CBA和PROFINET IO，兩者都可以在同一總線系統(tǒng)上進行通信。它們可以單獨操作或組合使用，PROFINET IO子系統(tǒng)可以從另一個角度作為PROFINET CBA系統(tǒng)。POFINET IO開發(fā)用于與分布式外圍設備的實時（RT）和等時（IRT）通信，實時通信RT的周期時間為10毫秒，等時通信IRT驅(qū)動循環(huán)時間為1ms或更短。PROFINET CBA適用于通過TCP/IP進行基于組件的通信，以及用于模塊化系統(tǒng)工程中的實時通信。兩種通信通信模式可以并行使用。PROFINET CBA的反應時間范圍為100ms。
PROFINET現(xiàn)場總線協(xié)議包含在IEC 61158和IEC 61784標準中。
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CC-Link協(xié)議
CC-Link是由日本三菱電機開發(fā)，并被其他日本供應商廣泛采用的一種現(xiàn)場總線協(xié)議。目前，使用CC-Link設備總數(shù)超過600萬臺，涵蓋1000多種不同的設備。使用CC-Link協(xié)議的工業(yè)以太網(wǎng)可以很方便的跟傳統(tǒng)的IT網(wǎng)絡進行集成。
有四種CC-Link格式：
CC-Link
CC-Link LT（用于低通信需求設備的輕量化版本）
CC-Link Safety（高可靠性版本，符合IEC 61508 SIL3和ISO13849-1 Cat 4標準）
CC-Link IE（工業(yè)以太網(wǎng)版）
典型的CC-Link通信介質(zhì)包括雙絞線和光纖，CC-Link合作伙伴協(xié)會提供合作伙伴名單。
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通用工業(yè)協(xié)議（CIP）
通用工業(yè)協(xié)議（CIP）嘗試為整個制造業(yè)提供統(tǒng)一的通信架構(gòu)。CIP是EtherNet/IP、DeviceNet、CompoNet和ControlNet的等協(xié)議的統(tǒng)一應用層協(xié)議。CIP包含一整套消息和服務，用于收集制造自動化應用程序的控制、安全、同步、運動、配置等信息。該協(xié)議由Open DeviceNet Vendors Association (ODVA)管理。
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ControlNet協(xié)議
ControlNet是由Allen-Bradley開發(fā)的一種CIP實現(xiàn)。ControlNet具有支持完全冗余鏈路電纜的內(nèi)置功能，所有通信都經(jīng)過嚴格的安排從而具有高度確定性。
ControlNet物理層是使用BNC連接器的RG-6同軸電纜或光纖。ControlNet使用曼徹斯特編碼，總線速度為5 Mbps。鏈路層的運行周期稱為網(wǎng)絡更新時間（NUT），每個NUT具有兩個階段，第一階段預留給的常規(guī)流量傳輸，以保證傳輸機會，第二階段用于沒有任何保證的計劃外流量傳輸。ControlNet的最大幀大小為510字節(jié)。
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DeviceNet協(xié)議
DeviceNet是由Allen-Bradley開發(fā)的另一個CIP實現(xiàn)版本。DeviceNet位于控制器區(qū)域網(wǎng)絡（CAN）物理層之上，并采用ControlNet技術(shù)，與傳統(tǒng)的基于RS-485的協(xié)議相比，它的成本更低和健壯更高。
DeviceNet的波特率分別為125 Kbps、250 Kbps和500 Kbps，主干線長度與總線速度成反比，即分別為500米、250米和125米。大多數(shù)部署使用主/從模式，但也可以使用點對點傳輸。多個主設備在單個邏輯網(wǎng)絡上共存。DeviceNet經(jīng)過精心設計，可以在復雜的電磁環(huán)境下穩(wěn)定運行。
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EtherNet/IP協(xié)議
EtherNet/IP是由羅克韋爾自動化開發(fā)的CIP協(xié)議的實現(xiàn)版本。協(xié)議的應用層是CIP。EtherNet/IP是在標準TCP/IP堆棧上構(gòu)建的應用層協(xié)議，它將網(wǎng)絡上的所有設備統(tǒng)一視為一系列“對象”，底層利用現(xiàn)有的以太網(wǎng)基礎設施（無論速度如何）。整個EtherNet/IP堆棧可以在通用處理器上通過軟件實現(xiàn)，無需ASIC或現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）。EtherNet/IP利用44818/TCP進行顯式消息傳遞和2222/UDP用于隱式消息傳遞。
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EtherCAT協(xié)議
EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）是用于控制自動化技術(shù)的以太網(wǎng)協(xié)議，其Ethertype為0x88A4，通過將幀數(shù)據(jù)插入UDP數(shù)據(jù)包可以實現(xiàn)IP可路由。EtherCAT沒有采用每個周期每個節(jié)點處理一個幀（更新時間）的模式，而是使用“即時處理”模式。EtherCAT不是簡單的從設備接收以太網(wǎng)幀，而是在數(shù)據(jù)報通過設備時讀取發(fā)往它們的數(shù)據(jù)，并在每個節(jié)點處作為過程數(shù)據(jù)進行解釋和復制，類似地，在數(shù)據(jù)報通過時插入輸入數(shù)據(jù)。許多節(jié)點可以用一幀尋址。
EtherCAT網(wǎng)絡可以通過網(wǎng)關(guān)與CANopen，DeviceNet，PROFIBUS和其他協(xié)議集成。EtherCAT技術(shù)組是國際用戶和供應商組建的組織; 截至2009年8月，它由來自47個國家的1100多家公司組成。EtherCAT作為現(xiàn)場總線協(xié)議包含在IEC 61158和IEC 61784標準中。EtherCAT使用端口34980/UDP和34980/TCP在以太網(wǎng)LAN之間進行路由。
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EGD協(xié)議（Ethernet Global Data）
以太網(wǎng)全局數(shù)據(jù)（EGD）協(xié)議是一種通信機制，它使一個CPU能夠以定期調(diào)度的周期速率與一個或多個其他CPU共享其內(nèi)部存儲器的一部分。某些GE發(fā)那科的PLC使用EGD協(xié)議。
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FINS協(xié)議
FINS是歐姆龍（一家日本控制公司）開發(fā)的協(xié)議，并在其新的PLC中使用。它通常使用端口9600/UDP在支持IP的系統(tǒng)上運行。
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Host Link協(xié)議
Host Link是歐姆龍為其舊PLC系列開發(fā)的協(xié)議，但是，許多新的歐姆龍PLC仍然可以使用HostLink協(xié)議進行通信。它是基于ASCII碼的RS-232總線協(xié)議。
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SERCOS協(xié)議（Serial Real-Time Communication System）
SERCOS具有嚴格的實時要求，尤其適用于運動控制，例如金屬切割和成型、機械裝配、包裝、機器人、印刷和材料處理等領域。該協(xié)議由SERCOS International管理，目前的版本是SERCOS III。SERCOS在IEC 61158和IEC 61784標準中有詳細的定義。
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SRTP協(xié)議（Service Request Transfer Protocol）
SRTP是一種用于通過PC向PLC進行命令和數(shù)據(jù)通信的協(xié)議。它被GE發(fā)那科PLC用作應用層通信協(xié)議。
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Sinec H1協(xié)議
Sinec H1是西門子開發(fā)的傳輸層協(xié)議，不同的應用層協(xié)議可以在其上運行。該協(xié)議的大帶寬特性使其成為大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)睦硐脒x擇。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的工业控制网络常用通信协议的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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