IV.    网络内及网络间的数据交换
虽然EtherNet/IP网络具备直接利用以太网进行设备数据采集和配置的功能，但也不要指望单一的网络能够满足所有的需要。某些自动化设备厂商未必提供支持EtherNet/IP网络的设备。另外，较短时期内，如果需要在光电传感器、接近开关等简单的设备中集成EtherNet/IP网络连接功能，可能费用还比较高。

    但是，这些困难并不意味着会阻碍用户将EtherNet/IP网络作为首选网络来使用。相反，用户可以充分利用EtherNet/IP的远程联网能力，像使用本地网络一样来操作远程设备。更为关键的原因在于，网络的应用不需要编制任何程序或者使用中间计算机设备。

为了实现上述目的，整个工业自动化系统的网络（请看"EtherNet/IP工业以太网白皮书"的图1）必须使用一系列通用的服务，所有网路设备均采用通用的对象模型来组织数据。只有实现了数据的一致性，才能够让数据在不同的网络之间进行路由。

A.    面向对象的数据结构
未来的Internet将采用一种分布式的对象通讯模型，用于点对点的数据交换，实现企业内部Intranet网络与Internet的相互连接。与DCOM和CORBA等“中间件”标准相比较，虽然两者的实现机理有所不同，但是它们关于分布式对象模型的互操作方法是一致的。分布式对象模型的结构具有显著的优势，它为软件开发者和最终用户提供了方便的手段，无需考虑设备的具体物理位置，利用简单、面向对象和网络化的方法就可以管理设备数据。用户可以通过对象命名和寻址方法，对网络设备地址及其内部数据结构实现透明访问，获得详细信息。

沿用至今的源/目标通讯模式可能不会在未来的Internet网络环境中继续流行。因为在车间现场的以太网设备需要具备互操作性，既要支持信息应用软件，又要满足实时控制要求，而且通常需要在同一网络中实现。所以，用户需要让不同厂商的设备在同一网络中实现互操作。为了达到这一目的，所使用的应用层协议必须满足一系列的要求，从而在基于TCP/IP协议的以太网上实现设备之间的互操作。
    运行于TCP/IP和UDP/IP协议之上
    实现分布式对象模型
    提供有效的传输模式用于实时I/O数据
    允许控制数据和信息数据在同一个以太网中共存
    满足工业自动化系统的各项要求
    能够被广大自动化设备厂商接受并实施

B.    通用对象库
CIP协议家族定义了一系列对象（目前有46个对象）。只有少数对象是针对专门的数据链路层而制定的，其中DeviceNet有1个，ControlNet有3个，EtherNet/IP有1个。其余的对象都是通用的，能够在上述三种网络中使用。

    根据某一类设备所需的功能，今后可以加入新的对象，这将有利于对设备功能的扩充。比如，一个工作在DeviceNet网络上的接近传感器并不支持其它的功能。然而，开发者在使用已定义的公共对象时，还可以在设备供应商自定义寻址范围内（类代码100~199，8位对象类代码空间）创建自己的对象。当然，强烈推荐开发者与ODVA和ControlNet International的特别兴趣小组（SIG）合作，制定更多的通用对象，进一步取代自行开发的专用对象。

作为必须的公共对象，标识对象（类代码：1）的实例属性如表1所示：

表1 标识对象的实例属性
C.    通常情况下，不需要改变设备的标识内容。因此，所有这些属性（除心跳信号间隔属性以外）都是“只读”属性。

D.    电子数据表

如果没有相应的机制去识别某一设备到底为外部应用程序提供了哪些对象，那么保持对象模型的一致性也就无从谈起。因此，CIP协议提供了多种方案，用于配置设备：
    打印出来的数据表
    参数对象和参数对象存根
    电子数据表（EDS）
    电子数据表与参数对象存根相结合
    设备配置信息集合与上述方法相结合

在使用打印出来的数据表进行设备配置时，配置软件只能提示用户该设备需要用到的服务、类的实例、属性数据以及其它相关信息。虽然这样也能够完成配置工作，但是很不方便，因为这种方法不能判断上下参数的关联，数据的格式以及内容正确与否。

    参数对象提供了另外一种方法，它将设备所有可以配置的数据进行了全面的描述。这样一来，由于设备能够提供所需的信息，使得配置软件可以方便地访问这些参数，并且操作界面也十分友好。参数的属性包括数据类型、工程单位、最小值、最大值、缺省值、比例系数等内容，而且这些内容都保存在设备的非易失性存储芯片中，可以进行读写（或只读）操作。

    由于参数对象方法将所需的全部参数信息都保存在设备中，无疑增加了小型设备的负担，尤其是DeviceNet从设备。因此，开发人员对参数对象方法进行了简化，称为参数对象存根。这种方法也支持对参数数据进行访问，但是它并不描述这一数据的任何含义。这时，就需要使用EDS电子数据表。在电子数据表中保存有全部参数对象的信息以及与之相对应的存根。因此，电子数据表与参数对象存根的配合使用，既能够方便地实现参数对象方法的全部功能，又避免给单个设备造成负担。

    另外，设备配置信息集合方法可以允许对大批量的参数数据进行上传和下载。

E.    报文协议

     如图5所示，通过网络访问任何设备的内部对象都需要使用非连接通讯管理对象或连接通讯管理对象。

由于EtherNet/IP是基于连接的网络。因此，一个CIP协议连接数据包会发送到网络上。一旦连接建立成功，就会对该连接分配一个连接标识（CID）。如果这种连接是双向的数据交换，就会给它分配两个连接标识，如图6所示。

既然大多数基于CIP协议的报文都采用连接方式进行通讯，就需要对两个尚未连接的设备进行连接初试化的方法做出定义。这一工作是通过名为非连接通讯管理对象（UCMM）来实现的，它专门用于处理连接请求。一旦通讯连接建立成功，设备所需的全部通讯资源，包括中间CIP协议的桥接和路由，都将被保留。这样一来，使得数据交换过程所需的网络负载和带宽占用降低到最小限度。

图5 CIP协议对象模型

所有在CIP协议中的网络连接分为两大类：显式报文连接和隐式（I/O数据）报文连接。

    显式报文连接用于两个设备之间的普通信息传输，可以使用多用途的通讯路径。这类连接在网络仲裁机制中被认为是消息连接。显式报文使用典型的请求/应答网络通讯模式，通常需要访问报文路由对象。每一个请求报文包含有明确的显式信息，例如接收方的网络地址、需要执行的动作以及产生适当的响应等内容。
    隐式报文连接通过专用的特殊通讯路径或端口，在生产者应用对象和多个消费者应用对象之间建立连接。这类报文专门用于传输I/O数据，在网络仲裁机制中被认为是I/O连接。在控制层网络中，隐式报文有着大量的应用。隐式报文数据的含义已经在通讯连接建立、分配连接标识的时候完成了定义。因此，隐式报文中只包含具体应用对象的数值。也就是说，通过连接标识“含蓄”地定义了报文数据的具体含义，因此称为“隐式报文”。

这两种报文连接方式都支持网络间的桥接，详细内容将在后续章节中讨论。

F.&nb