各种工业以太网的区别

　　各种工业以太网的区别_工程科技_专业资料。各种工业以太网的区别其实就是协议的区别，其中最主要的还是应用层协议的区别。 都是以太网通讯，只是每个公司的叫法不一样，西门子用 PROFINET、AB 用 Ethernet IP、施 耐德的 MODB

　　各种工业以太网的区别其实就是协议的区别，其中最主要的还是应用层协议的区别。 都是以太网通讯，只是每个公司的叫法不一样，西门子用 PROFINET、AB 用 Ethernet IP、施 耐德的 MODBUS TCP/IP。 取个例子，以太网就像高速公，Ethernet/IP、Profinet、Modbus TCP/IP 分别像高速公上 的宝马、奔驰、奥迪车，都可以从一个城市把物品运送到另一城市。但是每个车上安装的零 件无法和另一车上的零件进行更换。 EtherCAT（以太网控制自动化技术）是一个以以太网为基础的架构的现场总线系统， EterCAT 名称中的 CAT 为 ControlAutomation Technology（控制自动化技术）首字母的缩写。 最初由倍福自动化有限公司(Beckhoff AutomationGmbH)研发。 EtherCAT 为系统的实时性 能和拓扑的灵活性树立了新的标准，同时，它还符合甚至降低了现场总线的使用成本。 EtherCAT 的特点还包括高精度设备同步，可选线缆冗余，和功能性安全协议(SIL3)。 Ethernet/IP 是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议。它建立在标准 UDP/IP 与 TCP/IP 协议之上，利用固定的以太网硬件和软件，为配置、访问和控制工业自动化设备定义了一个 应用层协议西蒙公司开发 Ethernt/IP 属于 ODVA 组织，Rockwell 只是其中一个推广力度比较大的公司而已。施耐德也 是 ODVA 组织的， 施耐德所有 PLC 都可以支持 Ethernt/IP 协议。Ethernt/IP 协议是十大总 线之一，和 Controlnet、Devicenet 一起称为 CIP 总线。可以实现协议间由，但是需要 Rslinx 软件进行配置。通讯时需要设置 RPI 参数，没有任何客户端的反馈信息，因此不管现场客户 端是否收到数据，数据一致由服务器不断的发，缺少相应的检测。 PROFINET 由 PROFIBUS 国际组织（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工业以 太网技术的自动化总线标准。作为一项战略性的技术创新，PROFINET 为自动化通信领域提 供了一个完整的网络解决方案，囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安 全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题，并且，作为跨供应商的技术，可以完全兼容 工业以太网和现有的现场总线（如 PROFIBUS）技术，现有投资。 PROFINET 是适用于不同需求的完整解决方案，其功能包括 8 个主要的模块，依次为实时通 信、分布式现场设备、运动控制、分布式自动化、网络安装、IT 标准和信息安全、故障安全 和过程自动化。 MODBUS/TCP 是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的 MODBUS 系列通讯协议 的派生产品。 显而易见， 它覆盖了使用 TCP/IP 协议的 “Intranet” 和 “Internet” 中 MODBUS 报文的用途。协议的最通用用途是为诸如 PLC’s，I/O 模块，以及连接其它简单域总线或 I/O 模块的网关服务的。 MODBUS/TCP 协议是作为一种（实际的）自动化标准发行的。既然 MODBUS 已经广为人知， 该规范只将别处没有收录的少量信息列入其中。然而，本规范力图阐明 MODBUS 中哪种功 能对于普通自动化设备的互用性有价值，哪些部分是 MODBUS 作为可编程的协议交替用于 PLC’s 的“多余部分” 。 它通过将配套报文类型“一致性等级” ，区别那些普遍适用的和可选的，特别是那些适用于 特殊设备如 PLC’s 的报文。 Modbus TCP/IP 由 Modbus IDA 组织提出，有施耐德旗下的 Modicon 公司主推，在目前施耐 德所有 PLC 产品中都支持，同时也支持 Ethernet/IP 协议，Modbus TCP/IP 是免费的、全 协议，可以用 VB 等高级编程语言调用 winsock 控件即可实现与 PLC 的数据通讯，因此，很 多产品都支持该协议。同时利用该协议进行通讯时，可以得到客户端的数据校验返回，因此 可靠性和安全性较高，当然了数据量。 POWERLINK=CANopen+Ethernet 鉴于以太网的蓬勃发展和 CANopen 在自动化领域里的广阔应用基础，EthernetPOWERLINK 融合了这两项技术的优点和缺点，即拥有了 Ethernet 的高速、性接口，以及 CANopen 在工业领域良好的 SDO 和 PDO 数据定义，在某种意义上说 POWERLINK 就是 Ethernet 上的 CANopen， 物理层、 数据链层使用了 Ethernet 介质， 而应用层则保留了原有的 SDO 和 PDO 对象字典的结构 虽然这些工业以太网都是国际标准，但是指的是 IEC 61784 里的标准，但是这些工业以太网 不都是标准的以太网。即这些工业以太网并不都是符合 IEEE802.3U 的标准，这当中只有 Modbus-TCP 和 EtherNet/IP 是符合 IEEE802.3U 的，只有符合 IEEE802.3U 标准的，才能与 IT 和以太网将来的发展相兼容。而不符合 IEEE802.3U 标准的，基本上可以讲不是以太网，它 们都对以太网进行了修改，或者是硬件或者是软件，已经不是以太网了。 a. Modbus TCP 和 EtherNet/IP 的区别主要是应用层不相同，ModbusTCP 的应用层采用 Modbus 协议，而 EtherNet/IP 采用 CIP 协议，这两种工业以太网的数据链层采用的是 CSMA/CD，因此是标准的以太网，另外，这两种工业以太网的网络层和传输层采用 TCP/IP 协议族。还有一个区别是，Modbus 协议中迄今没有协议来完成功能安全、高精度同步和运 功控制等，而 EtherNet/IP 有 CIPSafety、CIP Sync 和 CIP Motion 来完成上述功能，所以才有 维基解密黄菊Schneider 加入 ODVA，成为 ODVA 的核心来推广 EtherNet/IP。由于这两种网络都是标准 的 TCP/IP 以太网，所以所有标准以太网节点都可以接入这两种网络。 b. PROFINET 分为原来划分为 v1,v2,v3， 现在一般称为 ProfiNetCBA、 ProfiNet IO 和 ProfiNet IRT. 也就是通过以太网来实现对等通讯、实时控制和运动控制。v1 采用 TCP/IP 协议，采用标准 的以太网，而 V2 和 V3 不采用 tcp/ip 协议，这两种都绕过 tcp/ip 协议，采用另外的网络层和 传输层协议， 开发 ProfiNet 采用开发人员人员认为 tcp/ip 协议增加了数据在网络中的传输延 迟，其实这是一种，据美国密歇根大学的教授研究后认为数据在 TCP/IP 中的传输延迟 很小，他们研究得出数据在经过 TCP,IP 栈时延迟只有不到 100 微秒，如果采用 UDP/IP 时就 更小，同时他们研究也得出数据在不同应用层延时比较大，不同的协议延迟不一样，但是相 差不是很大，从 200us-800us 不等，他们经过实验后认为以太网的基础设施(指交换机、网卡 等）和 TCP/IP 协议并不是影响工业以太网实时性的主要原因，而认为应用层协议才是主要 原因。 所以密歇根大学的教授认为绕开 TCP/IP 协议没有丝毫的意义， 反而由于缺少了 TCP/IP 协议，使得设备也就缺少了 IT 功能，与其它现场总线没有区别。 ProfiNet V3 就更特别了， 它不完全采用标准以太网的数据链层，有一不时间采用以太网的数据链层(CSMA/CD)， 而另外一部分时间采用自己的数据链层，通过一个高精度的时间来完成。所以 ProfiNet V3 也就不是标准的以太网了，也就给 Profinet v3 带来如下的问题：不能采用标准的交换机、不 能采用标准的以太网芯片、 与企业网相连可能会出现问题， 与标准以太网相连还要特殊的网 关、添加和删除一个节点都需要重新组态网络和重新启动网络、至今没有千兆网络，还有最 重要的是，当标准以太网以后发展了后，它不能与标准以太网相兼容，不具有将来以太网所 应具有的功能。 c. EtherCat 这种工业以太网也很奇怪，它们不使用标准的芯片，一般不使用交换机，软件也 不是标准的，对以太网的数据帧进行了一些修改，我们知道一个数据帧只有一个源节点，但 是对于 EtherCat 一个数据可能有多个源节点， 即一个数据是由多个节点发送的数据组合而成 的。所以对于这样的网络，标准的以太网设备也不能接入这样的网络。 我认为 Ethernet/IP 和 ProfiNet 这两种工业以太网都适合各个行业。首先这两种工业以 太网都用于传输非实时数据，还可传输实时数据，即可以用于离散控制，也可用于过程控制 (当然现在还不能用于本安应用 )。其次，这两种工业以太网都可用于网络功能安全传输， Ethernet/IP 有 CIP Safety 协议，而 ProfiNet 有 Profisafe 协议,还有在运动控制方面 ProfiNet 有 ProfiNet IRT，而 EtherNet/IP 则有 CIP Safety,二者都可以用于中高端的运动控制。最后两者都 有基于 IEEE1588 的高精度时钟同步。而 Modbus TCP,EtherCat 和 PowerLink,都只能完成部分 控制任务，如 Modbus TCP 一般只作常规 IO 实时和非实时数据。而 EtherCat 和 PowerLink 则 更象是为运动控制而开发的，这二者好像没有功能安全、在 PLC 和 DCS 控制方面也没有得 到大自动化公司的支持，况且这两者又对以太网进行修改，一个在软件，另一个在软件和硬 件方面都进行了修改，都不能兼容标准的以太网设备，个人认为这样做得不偿失，为满足运 动控制而不能兼容已有的标准的以太网设备而开发的工业以太网并不是以太网， 与其说是工 业以太网还不如说是另一种现场总线。 我认为工业以太网的竞争将会在 Ethernet/IP 和 ProfiNet 间进行，其中 EtherNet/IP 以后 将由罗克韦尔自动化、Omron、施耐德和思科公司来推动，而 ProfiNet 将由业界老大西门子 公司带领，不知谁将引导未来。最后一定是大西洋两岸的两大巨人之间的角力，就像以前的 现场总线战争，最后还不是 Profibus 和 DeviceNet，别的都只能当陪衬的角色？ 当然， 现在大家都在这个大西洋两岸以外的单一最大市场， 中国把砝码放在谁这一边， 可能会使天平倾斜一点。但最后，肯定两者都会存在的。 现实中选择什么厂家的 PLC，选择对应的以太网协议，除了施耐德和 Rockwell 的 PLC 都 支持 Ethernet 和 Modbus TCP/IP 协议外（施耐德在两个协议支持上做的更好） ，目前都没有 任何网关产品可以实现 Profinet 与其它协议的转换。即便有相应的网关，不论成本增加了多 少，还了实时性。因此，选择什么 PLC，选择相应的以太网即可。性能在目前的所 有控制系统中差别不大。