解析不同以太網有哪些區別呢
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發表時間2017-12-01 10:38:36
隨著時代的不斷進步，如今工業產業中，越來越多的人使用工業三防平板電腦，想必專業人士應該會了解各種工業以太網的區別其實就是協議區別，其中主要的還是應用層協議區別。 都是以太網通訊，只是每個公司的叫法不一樣，施耐德的MODBUS TCP/IP、西門子用PROFINET、AB用Ethernet IP。
例如，以太網就像高速公路，Ethernet/IP、Profinet、Modbus TCP/IP分別像高速公路上的寶馬、奔馳、奧迪車，都可以從一個城市把物品運送到另一城市。但每個車上安裝的零件無法和另一車上的零件進行更換。
以太網控制自動化技術是一個以以太網為基礎的開放架構的現場總線系統，EterCAT名稱中的CAT為ControlAutomation Technology（控制自動化技術）字母的縮寫。初是由德國倍福自動化有限公司(Beckhoff AutomationGmbH)研發。EtherCAT為系統的實時性能和拓撲的靈活性樹立了新的標準，同時，它還符合甚至降低了現場總線的使用成本。EtherCAT的特點還包括高精度設備同步，可選線纜冗余，和功能性安全協議(SIL3)。
Ethernt/IP屬于ODVA組織，Rockwell只是其中一個推廣力度比較大的公司而已。施耐德也是ODVA組織的成員，施耐德所有PLC都可以支持Ethernt/IP協議。Ethernt/IP協議是十大總線之一，和Controlnet、Devicenet一起稱為CIP總線。可以實現協議間路由，但是需要Rslinx軟件進行配置。通訊時需要設置RPI參數，沒有任何客戶端的反饋信息，因此不管現場客戶端是否收到數據，數據一致由服務器不斷的發，缺少相應的檢測。
Ethernet/IP是一個面向工業自動化應用的工業應用層協議。它建立在標準UDP/IP與TCP/IP協議之上，利用固定的以太網硬件和軟件，為配置、訪問和控制工業自動化設備定義了一個應用層協議西蒙公司開發。
PROFINET是適用于不同需求的完整解決方案，其功能包括8個主要的模塊，依次為實時通信、分布式現場設備、運動控制、分布式自動化、網絡安裝、IT標準和信息安全、故障安全和過程自動化。
PROFINET由PROFIBUS國際組織（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工業以太網技術的自動化總線標準。作為一項戰略性的技術創新，PROFINET為自動化通信領域提供了一個完整的網絡解決方案，囊括了諸如實時以太網、運動控制、分布式自動化、故障安全以及網絡安全等當前自動化領域的熱點話題，并且，作為跨供應商的技術，可以完全兼容工業以太網和現有的現場總線（如PROFIBUS）技術，保護現有投資。
MODBUS/TCP協議是作為一種（實際的）自動化標準發行的。既然MODBUS已經廣為人知，該規范只將別處沒有收錄的少量信息列入其中。然而，本規范力圖闡明MODBUS中哪種功能對于普通自動化設備的互用性有價值，哪些部分是MODBUS作為可編程的協議交替用于PLC’s的“多余部分”。 它通過將配套報文類型“一致性等”，區別那些普遍適用的和可選的，特別是那些適用于特殊設備如PLC’s的報文。
MODBUS/TCP是簡單的、中立廠商的用于管理和控制自動化設備的MODBUS系列通訊協議的派生產品。顯而易見，它覆蓋了使用TCP/IP協議的 “Intranet”和“Internet”環境中MODBUS 報文的用途。協議的通用用途是為諸如PLC’s，I/O模塊，以及連接其它簡單域總線或I/O模塊的網關服務的。
POWERLINK=CANopen+Ethernet 鑒于以太網的蓬勃發展和CANopen在自動化領域里的廣闊應用基礎，EthernetPOWERLINK 融合了這兩項技術的優點和缺點，即擁有了Ethernet的高速、開放性接口，以及CANopen在工業領域良好的SDO 和PDO 數據定義，在某種意義上說POWERLINK就是Ethernet 上的CANopen，物理層、數據鏈路層使用了Ethernet介質，而應用層則保留了原有的SDO和PDO對象字典的結構。
Modbus TCP/IP由Modbus IDA組織提出，有施耐德旗下的Modicon公司主推，在目前施耐德所有PLC產品中都支持，同時也支持Ethernet/IP協議，Modbus TCP/IP是免費的、全開放協議，可以用VB等高編程語言調用winsock控件即可實現與PLC的數據通訊，因此，很多產品都支持該協議。同時利用該協議進行通訊時，可以得到客戶端的數據校驗返回，因此可靠性和安全性較高，當然犧牲了數據量。
雖說這些工業以太網都是國際標準，但是指的是IEC 61784里的標準，但這些工業以太網不都是標準的以太網。即這些工業以太網并不都是符合IEEE802.3U的標準，這當中只有Modbus-TCP和EtherNet/IP是符合 IEEE802.3U的，只有符合IEEE802.3U標準的，才能與IT和以太網將來的發展相兼容。而不符合IEEE802.3U標準的，基本上可以講不是以太網，它們都對以太網進行了修改，或者是硬件或者是軟件，已經不是以太網了。
A、EtherCat這種工業以太網也很奇怪，它們不使用標準的芯片，一般不使用交換機，軟件也不是標準的，對以太網的數據幀進行了一些修改，我們知道一個數據幀只有一個源節點，但是對于EtherCat一個數據可能有多個源節點，即一個數據是由多個節點發送的數據組合而成的。所以對于這樣的網絡，標準的以太網設備也不能接入這樣的網絡。
我認為Ethernet/IP和ProfiNet這兩種工業以太網都適合各個行業。先這兩種工業以太網都用于傳輸非實時數據，還可傳輸實時數據，即可以用于離散控制，也可用于過程控制(當然現在還不能用于本安應用)。其次，這兩種工業以太網都可用于網絡功能安全傳輸，Ethernet/IP有CIP Safety協議，而ProfiNet有Profisafe協議,還有在運動控制方面ProfiNet有 ProfiNet IRT，而EtherNet/IP則有CIP Safety,二者都可以用于中高端的運動控制。后兩者都有基于IEEE1588的高精度時鐘同步。而Modbus TCP,EtherCat和PowerLink,都只能完成部分控制任務，如Modbus TCP一般只作常規IO實時和非實時數據。而EtherCat和PowerLink則更象是為運動控制而開發的，這二者好像沒有功能安全、在PLC和DCS控制方面也沒有得到大自動化公司的支持，況且這兩者又對以太網進行修改，一個在軟件，另一個在軟件和硬件方面都進行了修改，都不能兼容標準的以太網設備，個人認為這樣做得不償失，為滿足運動控制而不能兼容已有的標準的以太網設備而開發的工業以太網并不是以太網，與其說是工業以太網還不如說是另一種現場總線。
B、Modbus TCP和EtherNet/IP的區別主要是應用層不相同，ModbusTCP的應用層采用Modbus協議，而EtherNet/IP采用CIP協議，這兩種工業以太網的數據鏈路層采用的是CSMA/CD，因此是標準的以太網，另外，這兩種工業以太網的網絡層和傳輸層采用TCP/IP協議族。還有一個區別是，Modbus協議中迄今沒有協議來完成功能安全、高精度同步和運功控制等，而EtherNet/IP有CIPSafety、CIP Sync和CIP Motion來完成上述功能，所以才有Schneider加入ODVA，成為ODVA的核心成員來推廣EtherNet/IP。由于這兩種網絡都是標準的TCP/IP以太網，所以所有標準以太網節點都可以接入這兩種網絡。
C、PROFINET分為原來劃分為v1,v2,v3，現在一般稱為ProfiNetCBA、ProfiNet IO和ProfiNet IRT.也就是通過以太網來實現對等通訊、實時控制和運動控制。v1采用TCP/IP協議，采用標準的以太網，而V2和V3不采用tcp/ip協議，這兩種都繞過tcp/ip協議，采用另外的網絡層和傳輸層協議，開發ProfiNet采用開發人員人員認為tcp/ip協議增加了數據在網絡中的傳輸延遲，其實這是一種誤解，據美國密歇根大學的教授研究后認為數據在TCP/IP中的傳輸延遲很小，他們研究得出數據在經過TCP,IP棧時延遲只有不到100微秒，如果采用UDP/IP時就更小，同時他們研究也得出數據在不同應用層延時比較大，不同的協議延遲不一樣，但是相差不是很大，從200us-800us不等，他們經過實驗后認為以太網的基礎設施(指交換機、網卡等）和TCP/IP協議并不是影響工業以太網實時性的主要原因，而認為應用層協議才是主要原因。所以密歇根大學的教授認為繞開TCP/IP協議沒有絲毫的意義，反而由于缺少了TCP/IP協議，使得設備也就缺少了IT功能，與其它現場總線沒有區別。 ProfiNet V3就更特別了，它不完全采用標準以太網的數據鏈路層，有一不時間采用以太網的數據鏈路層(CSMA/CD)，而另外一部分時間采用自己的數據鏈路層，通過一個高精度的時間來完成。所以ProfiNet V3也就不是標準的以太網了，也就給Profinet v3帶來如下的問題：不能采用標準的交換機、不能采用標準的以太網芯片、與企業網相連可能會出現問題，與標準以太網相連還要特殊的網關、添加和刪除一個節點都需要重新組態網絡和重新啟動網絡、至今沒有千兆網絡，還有重要的是，當標準以太網以后發展了后，它不能與標準以太網相兼容，不具有將來以太網所應具有的功能。
以上便是工業以太網的相關知識，希望對您有所了解，如您還有疑問，或有采購需求，請聯系我們的客服。我們致力于工業平板電腦、三防筆記本、三防加固平板電腦等。
例如，以太網就像高速公路，Ethernet/IP、Profinet、Modbus TCP/IP分別像高速公路上的寶馬、奔馳、奧迪車，都可以從一個城市把物品運送到另一城市。但每個車上安裝的零件無法和另一車上的零件進行更換。
以太網控制自動化技術是一個以以太網為基礎的開放架構的現場總線系統，EterCAT名稱中的CAT為ControlAutomation Technology（控制自動化技術）字母的縮寫。初是由德國倍福自動化有限公司(Beckhoff AutomationGmbH)研發。EtherCAT為系統的實時性能和拓撲的靈活性樹立了新的標準，同時，它還符合甚至降低了現場總線的使用成本。EtherCAT的特點還包括高精度設備同步，可選線纜冗余，和功能性安全協議(SIL3)。
Ethernt/IP屬于ODVA組織，Rockwell只是其中一個推廣力度比較大的公司而已。施耐德也是ODVA組織的成員，施耐德所有PLC都可以支持Ethernt/IP協議。Ethernt/IP協議是十大總線之一，和Controlnet、Devicenet一起稱為CIP總線。可以實現協議間路由，但是需要Rslinx軟件進行配置。通訊時需要設置RPI參數，沒有任何客戶端的反饋信息，因此不管現場客戶端是否收到數據，數據一致由服務器不斷的發，缺少相應的檢測。
Ethernet/IP是一個面向工業自動化應用的工業應用層協議。它建立在標準UDP/IP與TCP/IP協議之上，利用固定的以太網硬件和軟件，為配置、訪問和控制工業自動化設備定義了一個應用層協議西蒙公司開發。
PROFINET是適用于不同需求的完整解決方案，其功能包括8個主要的模塊，依次為實時通信、分布式現場設備、運動控制、分布式自動化、網絡安裝、IT標準和信息安全、故障安全和過程自動化。
PROFINET由PROFIBUS國際組織（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工業以太網技術的自動化總線標準。作為一項戰略性的技術創新，PROFINET為自動化通信領域提供了一個完整的網絡解決方案，囊括了諸如實時以太網、運動控制、分布式自動化、故障安全以及網絡安全等當前自動化領域的熱點話題，并且，作為跨供應商的技術，可以完全兼容工業以太網和現有的現場總線（如PROFIBUS）技術，保護現有投資。
MODBUS/TCP協議是作為一種（實際的）自動化標準發行的。既然MODBUS已經廣為人知，該規范只將別處沒有收錄的少量信息列入其中。然而，本規范力圖闡明MODBUS中哪種功能對于普通自動化設備的互用性有價值，哪些部分是MODBUS作為可編程的協議交替用于PLC’s的“多余部分”。 它通過將配套報文類型“一致性等”，區別那些普遍適用的和可選的，特別是那些適用于特殊設備如PLC’s的報文。
MODBUS/TCP是簡單的、中立廠商的用于管理和控制自動化設備的MODBUS系列通訊協議的派生產品。顯而易見，它覆蓋了使用TCP/IP協議的 “Intranet”和“Internet”環境中MODBUS 報文的用途。協議的通用用途是為諸如PLC’s，I/O模塊，以及連接其它簡單域總線或I/O模塊的網關服務的。
POWERLINK=CANopen+Ethernet 鑒于以太網的蓬勃發展和CANopen在自動化領域里的廣闊應用基礎，EthernetPOWERLINK 融合了這兩項技術的優點和缺點，即擁有了Ethernet的高速、開放性接口，以及CANopen在工業領域良好的SDO 和PDO 數據定義，在某種意義上說POWERLINK就是Ethernet 上的CANopen，物理層、數據鏈路層使用了Ethernet介質，而應用層則保留了原有的SDO和PDO對象字典的結構。
Modbus TCP/IP由Modbus IDA組織提出，有施耐德旗下的Modicon公司主推，在目前施耐德所有PLC產品中都支持，同時也支持Ethernet/IP協議，Modbus TCP/IP是免費的、全開放協議，可以用VB等高編程語言調用winsock控件即可實現與PLC的數據通訊，因此，很多產品都支持該協議。同時利用該協議進行通訊時，可以得到客戶端的數據校驗返回，因此可靠性和安全性較高，當然犧牲了數據量。
雖說這些工業以太網都是國際標準，但是指的是IEC 61784里的標準，但這些工業以太網不都是標準的以太網。即這些工業以太網并不都是符合IEEE802.3U的標準，這當中只有Modbus-TCP和EtherNet/IP是符合 IEEE802.3U的，只有符合IEEE802.3U標準的，才能與IT和以太網將來的發展相兼容。而不符合IEEE802.3U標準的，基本上可以講不是以太網，它們都對以太網進行了修改，或者是硬件或者是軟件，已經不是以太網了。
A、EtherCat這種工業以太網也很奇怪，它們不使用標準的芯片，一般不使用交換機，軟件也不是標準的，對以太網的數據幀進行了一些修改，我們知道一個數據幀只有一個源節點，但是對于EtherCat一個數據可能有多個源節點，即一個數據是由多個節點發送的數據組合而成的。所以對于這樣的網絡，標準的以太網設備也不能接入這樣的網絡。
我認為Ethernet/IP和ProfiNet這兩種工業以太網都適合各個行業。先這兩種工業以太網都用于傳輸非實時數據，還可傳輸實時數據，即可以用于離散控制，也可用于過程控制(當然現在還不能用于本安應用)。其次，這兩種工業以太網都可用于網絡功能安全傳輸，Ethernet/IP有CIP Safety協議，而ProfiNet有Profisafe協議,還有在運動控制方面ProfiNet有 ProfiNet IRT，而EtherNet/IP則有CIP Safety,二者都可以用于中高端的運動控制。后兩者都有基于IEEE1588的高精度時鐘同步。而Modbus TCP,EtherCat和PowerLink,都只能完成部分控制任務，如Modbus TCP一般只作常規IO實時和非實時數據。而EtherCat和PowerLink則更象是為運動控制而開發的，這二者好像沒有功能安全、在PLC和DCS控制方面也沒有得到大自動化公司的支持，況且這兩者又對以太網進行修改，一個在軟件，另一個在軟件和硬件方面都進行了修改，都不能兼容標準的以太網設備，個人認為這樣做得不償失，為滿足運動控制而不能兼容已有的標準的以太網設備而開發的工業以太網并不是以太網，與其說是工業以太網還不如說是另一種現場總線。
B、Modbus TCP和EtherNet/IP的區別主要是應用層不相同，ModbusTCP的應用層采用Modbus協議，而EtherNet/IP采用CIP協議，這兩種工業以太網的數據鏈路層采用的是CSMA/CD，因此是標準的以太網，另外，這兩種工業以太網的網絡層和傳輸層采用TCP/IP協議族。還有一個區別是，Modbus協議中迄今沒有協議來完成功能安全、高精度同步和運功控制等，而EtherNet/IP有CIPSafety、CIP Sync和CIP Motion來完成上述功能，所以才有Schneider加入ODVA，成為ODVA的核心成員來推廣EtherNet/IP。由于這兩種網絡都是標準的TCP/IP以太網，所以所有標準以太網節點都可以接入這兩種網絡。
C、PROFINET分為原來劃分為v1,v2,v3，現在一般稱為ProfiNetCBA、ProfiNet IO和ProfiNet IRT.也就是通過以太網來實現對等通訊、實時控制和運動控制。v1采用TCP/IP協議，采用標準的以太網，而V2和V3不采用tcp/ip協議，這兩種都繞過tcp/ip協議，采用另外的網絡層和傳輸層協議，開發ProfiNet采用開發人員人員認為tcp/ip協議增加了數據在網絡中的傳輸延遲，其實這是一種誤解，據美國密歇根大學的教授研究后認為數據在TCP/IP中的傳輸延遲很小，他們研究得出數據在經過TCP,IP棧時延遲只有不到100微秒，如果采用UDP/IP時就更小，同時他們研究也得出數據在不同應用層延時比較大，不同的協議延遲不一樣，但是相差不是很大，從200us-800us不等，他們經過實驗后認為以太網的基礎設施(指交換機、網卡等）和TCP/IP協議并不是影響工業以太網實時性的主要原因，而認為應用層協議才是主要原因。所以密歇根大學的教授認為繞開TCP/IP協議沒有絲毫的意義，反而由于缺少了TCP/IP協議，使得設備也就缺少了IT功能，與其它現場總線沒有區別。 ProfiNet V3就更特別了，它不完全采用標準以太網的數據鏈路層，有一不時間采用以太網的數據鏈路層(CSMA/CD)，而另外一部分時間采用自己的數據鏈路層，通過一個高精度的時間來完成。所以ProfiNet V3也就不是標準的以太網了，也就給Profinet v3帶來如下的問題：不能采用標準的交換機、不能采用標準的以太網芯片、與企業網相連可能會出現問題，與標準以太網相連還要特殊的網關、添加和刪除一個節點都需要重新組態網絡和重新啟動網絡、至今沒有千兆網絡，還有重要的是，當標準以太網以后發展了后，它不能與標準以太網相兼容，不具有將來以太網所應具有的功能。
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