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CompoNet

随着制造业自动化、信息化的快速发展， 生产现场越来越多地采用智能设备， 其中大量应用的是传感器和执行器。它们不需要高度的智能， 也没有大容量的数据。然而， 为了获得生产现场的设备信息， 这些设备需要连接到网络上， 同时要求网络具备如下特点：

为了满足这些要求，ODVA 以OMRON公司原有的CompoBus/S为基础， 采用CIP（Common Industrial Protocol）协议作为其应用层，推出了一种新的现场总线———CompoNet。

由于共享CIP协议， CompoNet可以很容易地集成到现有的CIP网络构架中。CIP是ODVA以前推出的工业网络DeviceNet、ControlNet和EtherNet/IP公用的应用层协议。

CompoNet 是一个底层网络，它提供较高层设备（如控制器）和简单工业设备（如传感器和执行器）之间的高速通信。CompoNet 用于连接控制器、传感器和执行器。控制器作为主站， 传感器和执行器作为从站。它提供两种类型的从站： 一种是位从站， Zui多是4 点数据； 另一种是字从站， 带有16 点数据。中继器用于扩展通信长度。

1. CIP 的优势

CIP 可与任何数据链路层和物理层协同工作， 具有介质独立性。这意味着用户可以根据具体环境和应用要求选择网络型式和传输介质， 如为信息层选择EtherNet/IP，为控制层选择ControlNet，为设备层选择DeviceNet，为传感器、执行器选择CompoNet。由于EtherNet/IP、ControlNet、DeviceNet 和CompoNet 使用相同的应用层协议，所有设备可以在层次内或跨层次通信，而不需要昂贵的网关，也不需要大量的组态或编程，并且不会损失性能。这不仅减少了设备制造商的产品开发费用，也减少了用户的培训和维护费用；而且随着技术的发展，CIP可以移植到新兴的工厂层网络上，使设备制造商和用户能采纳和集成新的技术， 也保护了他们先前的投资。

CIP定义了一种允许报文经过多个网络传输的机制，报文中包含了传输机制方面的完整信息（特别是传输超时和路径信息）。第一个接收到报文的路由设备将取得它的内容，并按报文中路径字段的规定将它传送到下一个网络。在报文被继续发送前，路径中已经“用过”的部分被删除，但又被中间的路由设备保存，为响应的返回作好了准备。每一“跳”（Hop）中这个过程被执行一次，直到Zui终的目标网络。一旦报文到达目标网络，内部的显式报文被发送到目标设备，由它执行所请求的服务并产生响应。然后响应沿着原来的路径返回，直到发起节点（Originating Node）。

通过这种机制， 路由设备不需要事先知道报文路经的任何信息， 而且也不要在路由设备中编程。这就是通常所说的“无缝路由”。利用这种特性，用户可以从网络的Zui顶层“看到” Zui底层的传感器的诊断信息， 或改变它的组态。

大多数工业网络协议被都设计为源/目的的通信。在源/目的模式的通信中， 节点只接收包含它们目标节点的数据包。如果不止一个节点需要同样的数据， 它就需要发送多次。这自然是低效率的， 也无法实现多个节点的同步。

然而，CIP在数据链路层加入了生产者/消费者技术， 从而提供了一个超级的报文传输机制。生产者/消费者通信模式定义了信息传送到数据链路层的方式。数据生产者把一个数字放到数据包的前部， 这个数字就是通常所说的数据标识或连接ID。用户能设置每个设备倾听网络上的报文，并根据特定的连接ID消费数据。当报文发送到网络上时，每个设备过滤连接ID，由此决定是否消费数据。如果是，设备就变成消费者。结果，一对多通信在生产者/消费者环境里自然而高效地发生了。多个节点可以从同一个生产者那里在同一时间消费相同的数据，这不仅可以实现多个节点的jingque同步， 也有效地利用了带宽。

与生产者/ 消费者通信模式相结合， CIP 允许主/从、对等、一对多以及广播通信。由于它支持所有对自动化有用的主要的通信关系， 所以它是一个真正Zui灵活和完全的协议。 

CompoNet 的特点

CompoNet 通常由多个网段组成， 每一段都由一个中继器隔开， 每一段也都连接在网络上， 但从物理层观点来看是分级的。如图1所示， 有主站的网段称为第一段， 第二段和第三段通过中继器加入到网络中， 但是这样外加的段Zui多不能多于两个。这样， 主站和从站之间间隔Zui多不超过两个中继器或者3个网段。一个网络中能Zui多使用64 个中继器， 所有的段应在同一传输速率下运行。

图1　CompoNet 的段层

CompoNet 具有如下特点：

多年来， 低成本的底层工业网络市场一直由AS - i 总线技术所主导， 目前已经安装了超过1000 万个的AS - i 节点。CompoNet 可以看做是对AS - i 以前优势应用领域的有力挑战。尽管AS - i 和CompoNet 都具有低成本的优点， 但相比较而言， CompoNet 的关键优势在于其更佳的网络性能。

CompoNet 的网络规范见表1。

表1　CompoNet 的网络规范

CompoNet 的网络部件

 CompoNet 网络由下列网络部件构成， 如图2所示。

图2　CompoNet 网络部件构成

1） 主站：控制通信的设备， 一个CompoNet 网络中只有一个主站。

2） 从站：生产和消费实际I/ O 数据的设备。有两种类型的从站：字从站和位从站。字从站处理8 位的数据字， 位从站处理2 或4 位的数据单元， 以此提高简单设备的通信效率。

3） 中继器：提供网络扩展和通信信号整形的设备。每个中继器有一个节点地址， 它能与主站进行通信， 并执行一些提高网络通信效率的智能功能。它们不是无源设备。

4） 电源：提供DC 24V 的设备。在4 导线网段， 应在主站端口供给电源；在2 导线网段， 每一个从站都要使用独立的电源。

5） 终端器：改善通信性能的无源设备。终端器应安装在距离主站或中继器的主站端口干线Zui远的端点， 所有的终端器应包含一个连接在信号线之间的电阻， 并且4 导线电缆终端器还应包含一个连接在电源线之间的电容。

CompoNet 的通信模型

一个CompoNet 节点的面向对象的抽象通信模型包括下列各项：

CompoNet 上层使用的是通用工业协议CIP 的一个子集以及IEC 61158 - 5 - 2—2010 和IEC 61158 -6 -2—2010 中规定的服务。

CompoNet 和OSI 参考模型（ISO/ IEC 7498 -1） 的关系见表2。

表2　CompoNet 和OSI 参考模型的关系