CODESYS Fieldbus：现场总线协议栈概述

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CODESYS Fieldbus概述

在CODESYS 开发系统中集成了 从 CAN 、Profibus 到实时的Ethernet 等多种现场总线支持。除了基于 IEC61131-3 的控制器开发的功能外，CODESYS 还提供广泛的现场总线支持， 包括从通信 POU 到配置器和可移植协议栈的所有功能。

CODESYS 为各种现场总线系统提供无缝集成的配置器，来配置控制器的过程镜像：包括 Profibus、Profinet、EtherCAT、CANopen、J1939、EtherNet/IP、Sercos、AS-i、Modbus、IO-Link、BACnet、IEC 61850等。

总线配置工具优点如下：

（1）具有统一的工具来进行编程和现场总线的配置，这有效降低了发生错误的风险。

（2）用户可根据应用来自由选择总线。

（3）配置更加简单，更快编程。

（4）可移植协议栈：便携式CODESYS库实现了CANopen、J1939、EtherCAT、EtherNet / IP、Profinet和Sercos III的现场总线协议栈。此外，CODESYS还提供Modbus通信库（TCP和串行）。

（5）实时以太网系统不需要额外的硬件：设备上的标准以太网端口可用于EtherCAT，EtherNet / IP或Profinet。

（6）集成的调试和诊断功能：现场总线系统可以在没有应用的情况下进行调试。可以直接在开发系统中访问和使用诊断功能，或将其编码到应用程序中执行。

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Profibus

在CODESYS中集成Profibus主站和从站，Profibus是工业自动化中首屈一指的现场总线系统，由Profibus用户组织推动和维护。Codesys开发系统中具有完全集成组件用以支持Profibus DP。

CODESYS Profibus支持：

(1)完全集成在CODESYS开发系统中的基于GDS文件的Profibus主从站配置器：无需外部工具就能配置总线系统和嵌入式I / O模块，或将I / O数据嵌入到控制器应用中。除了主站之外，还可以配置Profibus DP设备；

(2)基于NetX技术的现场总线连接驱动，具有来自Hilscher的集成Profibus通信堆栈。可以在嵌入式和基于PC的设备上灵活实现Profibus接口；

(3)无需任何其他工具就可以实现综合诊断功能。

CODESYS Profibus主站和Profibus DP设备的功能范围：

（1）网络扫描（仅适用于Hilscher CIFX卡）：识别并插入连接的从站；

（2）导入PROFIBUS GSD配置文件；

（3）在I/O从站、I/O设备及其I/O上配置Profibus参数；

（4）总线诊断：在集成在CODESYS IDE的总线配置器和PLC应用程序中进行总线诊断；

（5）用户体验友好的变量映射方式，可单独访问位通道。

系统要求：

（1）操作系统：Windows、Linux、VxWorks、Windows CE，嵌入式系统等；

（2）带集成协议栈的Hilscher EC1或基于netX的Profibus主站。

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CAN总线

异步串行总线系统CAN可用于不同的工业应用，并在自动化市场中发挥重要作用。CODESYS通过集成的不同层次的功能和产品来提供全面的CAN总线支持。包括:1.CANopen主站；2.CANopen从站；3.J1900。

特点：

（1）集成现场总线配置：在上位IEC 61131-3编程工具中可直接实现总线配置和对I/O通道的变量分配。

（2）用于CAN layer 7通信的协议栈：将CANopen和J1939的协议栈与PLC程序一起编译并传送到目标平台。

CAN通讯要求：

（1）采用适合CAN芯片的29位标识符（“扩展帧格式”或CAN 2.0B）的CAN微型驱动器的实现，例如可用SJA和SocketCAN参考实现；

（2）使用可用的驱动程序，例如PeakCAN、SocketCAN、netX CAN和EL6751 EtherCAT-to-CAN-clamp。

可用的通信机制：

（1）CANL2接口用于访问CAN芯片（发送和接收Raw CAN以及IEC应用中的芯片诊断）；

（2）CAN块驱动程序：通过CAN接口在CODESYS和运行系统之间进行通信。

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CODESYS CANopen Master/Slave

CODESYS CANopen：在IEC 61131-3开发系统中配置和使用的主站和从站。CODESYS中的CANopen支持基于CAN接口（3S CAN驱动程序接口）的标准实现。

CODESYS CANopen提供：

（1）基于EDS和DCF文件的CANopen主/从配置器完全集成在CODESYS 开发环境（CODESYS IDE）中；⇒配置总线或I / O不需要额外的工具；

（2）CODESYS CiA 301库形式的CANopen通讯栈⇒协议栈可跨不同平台移植；⇒IEC 61131-3开发系统将堆栈和应用程序代码编译为本地机器代码并将其加载到控制器上；

（3）用于诊断和使用SDO的CiA 405应用程序界面⇒丰富的功能，无需任何额外的软件工具。

CODESYS CANopen 主站和从站特点：

（1）CiA 302状态机；

（2）错误控制：心跳/节点保护；

（3）显示诊断数据和紧急报文；

（4）支持多种PDO传输类型。

CANopen Master特点：

（1）静态PDO映射；

（2）自动创建PDO映射定义I/O区域；

（3）SDO参数区域的定义；

（4）用于操作NMT状态机的API；

（5）生成符合CiA 306标准的EDS文件；

（6）通过CANLowLevel库访问CAN芯片。

CANopen Slave特点：

（1）支持多个SDO频道；

（2）可导入CANopen EDS和DCF文件；

（3）根据CiA 401进行模块化从站的自动PDO映射；

（4）可配置的堆栈行为；

（5）CiA405 FB作为API；

（6）将SDO添加到配置列表。

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CODESYS J1939

在CODESYS中集成了SAE J1939的总线支持。CODESYS中的SAE J1939支持基于CAN接口的标准实现。如果您的目标设备可以通过CODESYS进行编程，那么您就可以使用CODESYS J1939。

（1）在CODESYS开发系统（CODESYS IDE）中完全集成有CODESYS J1939总线配置器，用于定义信号和参数组（PG）该配置器还包含完整的PG数据库，包括SAE信号文档。

（2）直接访问信号格式文件。

（3）以CODESYS库的形式的SAE J1939通信堆栈⇒协议栈可跨平台移植。

（4）IEC 61131-3开发系统将堆栈和应用程序代码编译为本地机器代码并将其加载到控制器上。

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工业以太网

没有以太网支持的IT或工业通信是不可想象的，Codesys支持实时以太网系统，并为不同的任务提供集成的功能和产品。

工业以太网总线包括：EtherCAT、Profinet、EtherNet/IP、Sercos III等。

功能包括：

（1）集成现场总线配置：在上位IEC 61131-3编程工具中可直接实现总线配置和对I/O通道的变量分配。

（2）用于CAN layer 7通信的协议栈：将EtherCAT和Sercos 3的协议栈与PLC程序一起编译并传输到目标平台。

（3）诊断功能：检查总线状态，错误代码，或直接从控制器检查应用程序，无需任何其他工具。

CODESYS中的工业以太网通信要求：

对于EtherCAT：

⇒网卡与操作系统相关的驱动程序，例如Linux（libcap）和Windows（wincap）

替代方案：基于Windows系统的CODESYS Control RTE的特定的驱动程序（例如Intel ET1000，I210）

替代方案：通过一个适合以太网芯片的微型驱动。例如Intel和Realtek的参考实现。

对于SERCOS III:

⇒自动装置（SERCOS 3 Master-Karte）

对于Profinet / EtherNet IP：

⇒使用工业以太网现场总线卡，例如Hilscher（基于EC1或netX的卡）或Automata（SERCOS 3主卡）

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CODESYS EtherCAT Master

EtherCAT的配置器、协议栈和诊断功能完全集成在IEC 61131-3开发系统中。EtherCAT是一个具有开放协议的强大的实时以太网现场总线系统。该系统具有周期短、抖动值低、网络拓扑不同等优点，是当今许多工业自动化应用的标准配置。

EtherCAT主站配置完全集成在CODESYS IEC 61131-3开发系统中，包括：

1、主站和连接从站的集成配置器；

2、以CODESYS库形式的便携式协议栈；

3、用于直接访问以太网接口的实时运行系统组件；

4、集成在CODESYS开发系统中的诊断功能以及IEC 61131-3应用程序监控功能；

5、EtherCAT网关模块可选地支持其他现场总线系统，如IO-Link，Profibus等。

无缝集成的优势：

应用程序开发工具与总线配置工具都集成在基于IEC 61131-3编程标准的CODESYS开发系统（CODESY IDE）中。

⇒配置步骤更简单

⇒有效减少错误来源

⇒提高工程实施效率

支持的功能：

分布式时钟；

不同的总线拓扑；

热点连接；

总线诊断：在配置器和PLC应用程序中；

网络扫描：识别并插入连接的从站；

EtherCAT冗余：用于具有两个物理以太网接口的系统。

支持的第7层协议：CoE（基于EtherCAT的CANopen / CAN应用层）/ SDO通信、EoE（基于EtherCAT的以太网）、SoE（基于EtherCAT的伺服驱动器）、FSoE（EtherCAT上的安全性或EtherCAT失效保护） ）、VoE（EtherCAT上的供应商）。

功能配置器：

在专家模式下主站的半自动配置

⇒全面的配置选项

使用EtherCAT XML文件组态从站

⇒过程映像和设备特定参数的灵活配置

支持第三方EtherCAT堆栈

⇒尽可能导出EtherCAT XML文件（ENI）

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CODESYS EtherNet/IP Scanner/Adapter

用于EtherNet/IP的配置器、协议堆栈和诊断完全集成在基于IEC 61131-3标准的CODESYS开发系统。

实时以太网系统EtherNet/IP（或EtherNet工业协议或EIP）是ODVA组织推广和维护的开放性总线标准。EtherNet/IP构建在“通用工业协议”（CIP）的应用层上，扩展了标准协议TCP或UDP，使标准网络和自动化网络可以并行运行。

借助集成在CODESYS中的产品，可以扩展带有可用以太网端口的工业控制器（PLC），无需额外的硬件即可提供EtherNet/IP扫描器和/或适配器功能。

CODESYS EtherNet/IP Scanner（Originator/Master）:

扫描器和可连接适配器的集成配置器（目标设备/从站）；

支持适配器EDS文件的导入；

集成扫描器（主）协议栈作为CODESYS库，采用IEC 61131-3编程编写；

另外：用于Hilscher EC1或基于netX的以太网连接的EtherNet/ IP堆栈驱动程序，以及用于直接访问以太网/ IP主卡的运行系统组件；

用于以太网/ IP服务的用户库（用于连接的EtherNet/IP设备的远程控制的消息）；

扫描仪的诊断功能以及CODESYS开发系统中的连接适配器（从站）或其I/O；

成功测试ODVA一致性。

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CODESYS EtherNet/IP Adapter （Target/Slave）

适配器和连接的EtherNet/IP模块的集成配置器

适配器协议栈作为CODESYS库，使用IEC 61131-3编程标准，将PLC变成模块化的EtherNet/ IP设备

包含EDS适配器文件

可以与CODESYS EtherNet/IP扫描器组合使用

在基于IEC 61131-3标准的CODESYS开发系统（CODESYS IDE）中集成有配置器及EtherNet/IP模块的诊断功能

成功测试ODVA一致性

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CODESYS Profinet

实时以太网系统的配置和诊断完全集成在基于IEC 61131-3标准的CODESYS开发系统中。

PROFINET（过程自动化现场总线）是自动化技术实时工业以太网系统的开放标准。它由用户组织PI（PROFIBUS & PROFINET International作为PROFIBUS用户组织PNO的团体）推广，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。

PROFINET使用UDP/IP和IEEE 802.3（标准以太网）进行非周期性服务或I/O通信。

CODESYS Profinet控制器（IEC）

Profinet控制器的集成配置器

集成有具有输入和输出、报警、诊断等配置功能的从站配置器

以基于IEC语言的库的形式，集成Profinet控制器协议栈

用于标准网络接口卡的驱动程序，用于I / O数据和非周期性服务的通信

编程系统中的诊断功能以及通过IEC 61131-3应用程序进行运行时监控

CODESYS Profinet控制器（CIFX）

PROFINET控制器的集成配置器

集成有具有输入和输出、报警、诊断等配置功能的从站配置器

基于Hilscher netX的以太网连接驱动程序，带有Profinet控制器堆栈

运行系统组件直接访问Hilscher CIFX卡

编程系统中的诊断功能以及通过IEC 61131-3应用程序进行实时监控

CODESYS Profinet设备

用于Profinet设备和连接的Profinet模块的集成配置器

Profinet设备协议栈基于IEC61131-3编程语言库的形式，将PLC变成模块化的EtherNet/IP设备

CODESYS兼容控制器可与其它任何控制器集成在一个PROFINET网络中

包含示例GSDML文件

可以与CODESYS PROFINET控制器组合使用

集成在CODESYS 开发系统中的PROFINET设备和连接的PROFINET模块的诊断功能

CODESYS Profinet设备（CIFX）

Profinet设备的集成配置器

运行系统组件直接访问Hilscher CIFX卡

编程系统中的诊断功能以及通过IEC 61131-3应用程序进行实时监控

配置器的功能：

导入PROFINET GSDML配置文件（PROFINET XML格式）

网络扫描：识别并插入连接的从站

在I/O从站模块，I/O设备及其I/O上配置PROFINET参数

总线诊断：在配置器和PLC应用程序中

用户友好的变量映射方式，可单独访问位通道

直接从配置器调用PROFINET服务，例如读取I＆M数据、设置站名和IP配置等。

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CODESYS Sercos

在基于IEC 61131-3编程标准的CODESYS开发系统中集成了Sercos III主站支持。Sercos III是基于标准以太网的第三代Sercos接口。该系统正在等待国际标准化，主要用于访问具有运动控制功能的自动化系统。Sercos International e.V.是负责Sercos接口标准化和市场营销的用户组织。

CODESYS Sercos包括：

在IEC 61131-3开发系统中集成有主站和连接从站的配置器；

一个CODESYS库形式的便携式协议栈；

用于直接访问Sercos主站卡的实时运行系统组件（CoSeMa）；

集成在CODESYS开发系统中的诊断功能以及基于IEC 61131-3应用程序的监控功能；

支持的功能：

总线系统启动及过程数据传输；

诊断、重新启动IEC 61131-3应用程序的主站；

用于读写IDN的各种功能块。

功能配置器：

导入/导出Sercos III XML文件（SDDML或SCI）

网络扫描：识别并插入连接的从站/模块

Sercos III主站的配置：总线周期时间

Sercos III从站的配置：地址、用户参数等。检查供应商代码和DeviceID

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I/O Link

一个IO-Link主站允许在自动化系统中访问和操作传感器和执行器。CODESYS通过集成的IO-Link主站配置器来支持IO-Link。可以使用CODESYS IO-Link，来配置具有IO-Link接口的控制器或IO-Link的现场总线网关。

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Modbus RTU/TCU

CODESYS提供了基于主/从或客户端/服务器架构的Modbus通信协议的支持。包括：

（1）一个通用的Modbus配置器；

（2）用于Modbus RTU主站和从站应用程序的协议库；

（3）Modbus TCP主站和从站应用程序的协议库。

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BACnet

BACnet是楼宇自动化和楼宇控制网络的标准化数据通信协议。

CODESYS中集成的BACnet包括：

（1）一个集成配置器。

（2）以CODESYS库形式的协议栈。

（3）实时运行系统Runtime组件。

（4）BACnet服务器，BACnet对象和BACnet客户端的设备描述。

BACnet优点：

（1）跨平台通信协议，特别为楼宇自动化设计。

（2）完全集成的BACnet配置器：轻松将BACnet对象作为设备连接到CODESYS开发系统中，无需其他工具。

（3）通过设备属性直接访问BACnet属性。

（4）BACnet设备和应用程序可以轻松地在现有网络中集成，无需额外的实施工作。

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CODESYS IEC 61850服务器

IEC 61850标准定义了电厂、变电站中自动化设备之间的通信。根据本标准开发的CODESYS IEC 61850服务器，是专为设备制造商设计的，旨在使其设备用户在电厂、变电站环境中进行通信。

它以扩展包的形式完全集成在CODESYS开发系统中，可以配置并使用符合IEC 61850（第1版）标准的智能电子设备（IED）作为能源网络中的服务器。已配置的服务器将来自网络单元（IED）的实际生成数据转换成可被IEC 61850客户端进一步处理的数据。