浅谈 Ethernet/IP 协议
浅谈 Ethernet/IP 协议
Ethernet/IP协议是一种基于以太网的工业通信协议，主要用于工业自动化和控制系统中。它由ODVA（Open DeviceNet Vendors Association）开发，并基于标准的以太网技术，结合了CIP（Common Industrial Protocol）协议，支持实时控制和信息交换。
什么是 Ethernet/IP 协议
Ethernet/IP（以太网工业协议）是一种基于以太网的工业通信协议，主要用于工业自动化和控制系统中。它由ODVA（Open DeviceNet Vendors Association）开发，并基于标准的以太网技术，结合了CIP（Common Industrial Protocol）协议，支持实时控制和信息交换。
该协议一般用于工业生产场景，用于不同的工业设备之间的通信。例如：根据产线要求，一个PLC连接多个机器人，以实现产线的整体启停等。部分焊机设备也使用该协议用于焊机的控制，例如：麦格米特焊接电源。
目前支持该协议的厂家有：汇川，欧姆龙，Rockwell，codesys，三菱，纳博特等。
Ethernet/IP协议内容
具体的协议规范需要加入ODVA的会员才能获取，由于版权问题，这里无法提供具体的协议细节。这里讲述一下对Ethernet/IP协议的理解。
这个协议可以简单理解为TCP/IP + CIP协议。
Ethernet/IP协议基于标准以太网，它在TCP和UDP的基础上，添加应用层协议CIP。
应用层协议CIP规定了Ethernet/IP从站设备的四个部分：对象模型（Object Model）、服务（Services）、消息路由（Message Routing）、连接管理（Connection Management）。其中最关键的是对象模型。
CIP中的每个设备都是由多个对象（Objects）组成，每个对象都有以下属性：
- Class（类）：定义对象的类型，例如Identity Object、Connection Object等。
- Instance（实例）：类的具体实现，表示实际的设备组件。
- Attributes（属性）：描述对象的状态或配置参数。
- Services（服务）：提供对对象的操作（如读写、配置等）。
Ethernet/IP的消息主要有两种，显式消息（ExplicitMessage）和隐式消息（ImplicitMessage）。
所有的通信都是由主站发起，从站响应的。从站无法主动发起通信。
显式消息使用TCP进行传输，端口一般是44818，通信模式是请求响应模式。主站向从站发送消息，从站回应主站的消息。例如主站向从站发送显示消息。针对Class 1(Identity)的Instance 1的Attributes 1 Vendor ID (供应商ID)执行Services 0x0E Get_Attribute_Single(获取单个属性)操作，从站在收到该信息后将自己的供应商ID返回给主站。这就是一次完整的显式消息。
隐式消息（有些厂商也叫做IO消息）使用UDP进行传输，端口一般是2222。通信的模式是连接式的。首先主站通过显式消息向从站发起连接请求。主要是针对Class 6 (Connection Manager)的Instance 1执行Services 0x54 Forward_Open，主站发送连接请求时会附带连接参数等信息。从站在收到这些Forward_Open之后，会根据自身的状态判断是否可以建立连接，如果可以会通过显式消息返回给主站连接成功的信息。随后主站和从站会按照连接参数中约定的通信周期，周期性通过UDP的2222端口向对方发送数据。
Ethernet/IP的性能
Ethernet/IP总线的实时性是通过设置消息的Qos来实现的。市面上常见的Ethernet/IP设备的实时性大部分在5-10ms。相比起EtherCAT等电机控制协议的1ms通信周期，这个实时性还是较差的。所以Ethernet/IP协议只能用作过程控制，无法用于运动控制。
Ethernet/IP协议的使用方法
在工业场景中，很少有使用显式消息的情况，大部分情况都是主站和从站间通过隐式消息通信（部分厂家把这个叫做IO连接）。这里介绍较为通用的主站连接从站的方法。
对于任何一个Ethernet/IP从站设备，都会配套有一份eds文件（设备描述文件）。该文件记录了从站设备中所实现的CIP对象模型中的类的信息，以及进行IO连接时所需参数信息。
首先将从站的eds文件导入主站，然后主站通过扫描网络中从站的方式（或者手动输入的方式）获取从站的IP地址信息。
随后正常启动主站即可建立Ethernet/IP网络连接。
不同的主站厂商提供的导入eds文件和扫描从站的方式不一样，请以主站厂商的用户手册为准。
Ethernet/IP协议的实现
Ethernet/IP的主站和从站都有开源的实现。
从站 OpENer：GitHub - EIPStackGroup/OpENer：OpENer is an EtherNet/IP stack for I/O adapter devices. It supports multiple I/O and explicit connections and includes objects and services for making EtherNet/IP-compliant products as defined in the ODVA specification.
主站 EIPScanner：GitHub - nimbuscontrols/EIPScanner：Free implementation of EtherNet/IP in C++
本文原文来自CSDN