openSAFETY基础引导（二）

openSAFETY应用于EtherNet/IP的层级式模型。
用户组织
Open DeviceNet Vendors Association (ODVA) and ControlNet International这两个组织联合负责CIP技术的维护和发展。
openSAFETY
openSAFETY的黑色通道原理可以让其轻松实施于EtherNet/IP之上。通过EtherNet/IP，openSAFTY可以通过它自己的组件建立连接。安全通信便在此之上进行。在这种方案里，安全设备自己既做“生产者”也做“消费者”，因此可以监听网络中的安全数据。

典型的安全EtherNet/IP网络的星形拓扑

4. Modbus-TCP上的openSAFETY
早在1979年美国PLC生产商Gould Modicon（现为施耐德电气的一个部门）就开发Modbus协议。它被认为是最早现场总线协议之一，可以实现不同厂家的系统和设备之间的通信。后来Modbus差不多成为工业标准。它是一个纯应用层协议，即它不依赖于传输介质。
Modbus-TCP由施耐德自动化设计和发起，采用与之前总线相同的服务和模型，即Modbus ASCII, MODBUS RTU（异步数据通过RS232或RS485的传输）和Modbus Plus （令牌传递）。只是新版使用的数据传输协议是以太网，使用TCP/IP包传递数据。
原理
Modbus-TCP不像标准以太网那样在数据链路层使用CSMA/CD方式来控制节点对网络的接入，而是通过应用层的客户端/服务器原理来处理访问的控制。也就是说网络上每个节点都被分配一个独一无二的地址，且只有当主站通过明文提示通知节点发送数据，节点才能发送。
参数和数据在发送前被封装，并被嵌入到TCP报文的有效载荷数据容器中。同时“Modbus Application Header”(MBAP)也被放到载荷数据中，以确保服务器在接受到信息时能够正确解析Modbus参数和指令。每个TCP/IP报文中只能嵌入一个Modbus应用报文。
和任何使用TCP的协议（TCP——传输控制协议）一样，Modbus-TCP也是基于连接的。在实际数据传输之前，主站和从站之间必须建立一个可靠的连接，以确保数据能够被完整的、顺序正确地接受。连接一旦建立，客户端和服务器可以传输任意多的载荷数据。对于周期性输入输出数据传输，连接是常在的。对于服务数据来说，只在实际使用时候才建立。服务器和客户端的节点可以同时建立和维持多个TCP/IP连接。

在Modbus-TCP上实现openSAFETY的层级式模型

用户组织
总部在美国的Modbus组织(Modbus-IDA)负责为其用户和Modbus-TCP设备生产商的发展服务。
openSAFETY
Modbus-TCP并不例外，在黑色通道原理下，数据传输机制和安全层完全分离，互不影响。加入了以太网的Modbus不局限于TCP/IP通信，也会使用UDP/IP。openSAFETY利用这一点，非周期性安全数据通过TCP/IP帧传播，周期性数据，根据openSAFETY保障机制在复制之后，通过UPD/IP传输。

安全Modbus-TCP网络

5. POWERLINK上的openSAFETY
POWERLINK是2001年由贝加莱(B&R)开发的实施工业台网协议。其特点包括微妙级的循环周及，普遍可用性，和网络配置的高度灵活性。而且它是一个完全无需授权、独立于供应商的、基于软件的实时系统，并且从2008年开始完全开源。同时POWERLINK无需专用硬件，可以让用户从版权和供应商中独立出来。POWERLINK给予用户完整的CANopen机制，同时又100%符合IEEE802.3以太网标准。也因此，POWERLINK可以实现一切标准以太网的特性，包括交叉通信，热插拔，灵活的网络拓扑。
原理
POWERLINK使用时间槽和轮询方式来达到同步的输出传输。为了确保协同，使用一个PLC或工控机来作为管理几点（MN）。它负责管理同步所有设备的循环周期，控制周期性数据通信。其他设备都以受控节点（CN）的方式工作。在一个时钟周期里，MN以固定顺序一个一个地发送“轮询查询”到各个CN。每个CN立即发出“轮询响应”，其他所有节点也都可以听到这个响应。
一个POWERLINK周期由3个阶段组成：在开始阶段，MN发送一个“周期帧开始”（SoC）给所有CN以时期同步。抖动，即周期波动导致的时钟率的偏差能达到100纳秒左右。周期性同步数据的交换在第二阶段机型（周期阶段）。在这个极端，复用技术可以使带宽获得优化。第三阶段是异步数据阶段，可以用来传输体积较大、对时间不敏感的数据。用户数据之类被分到几个周期内的异步数据传输阶段传输。POWERLINK区分实时和非实时域。由于异步阶段的数据传输支持标准IP帧，路由器可以将数据从实时域中安全而透明地分离出来。

openSAFEY应用于POWERLINK的层级式结构

用户组织
有着民主章程的独立组织，Ethernet POWERLINK Standardization Group（EPSG）在2003年由自动化行业领导者创立，将POWERLINK技术的标准化和不断发展、增强作为基本目标。EPSG与领先的标准化组织，比如CAN in Automation(CIA)和Open Source Automation Development Lab (OSADL)合作。
openSAFETY
openSAFETY可以简便的在POWERLINK上实施，对底层通信协议没有影响。POWERLINK提供程序的交叉通信机制，并籍此达到极短的安全反应时间。所用用于初始化和对系统参数化都走在POWERLINK的异步通信通道中。