工業(yè)以太網(wǎng)知多少，工業(yè)以太網(wǎng)的 6 大類型解析

工業(yè)以太網(wǎng)的使用逐漸廣泛，業(yè)內(nèi)人士對于工業(yè)以太網(wǎng)也更為熟悉。在往期文章中，小編對工業(yè)以太網(wǎng)有過諸多介紹。本文中，小編將對工業(yè)以太網(wǎng)的 6 大類型加以闡述。如果你對工業(yè)以太網(wǎng)具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

目前，被廣泛應(yīng)用的工業(yè)以太網(wǎng)標準主要包括以下 6 個類型：

（1）MODBUSTCP／IP

施耐德電氣將以工業(yè)以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的協(xié)同自動化解決方案作為發(fā)展戰(zhàn)略。MODBUS 的系統(tǒng)可以很容易地升級到 MODBUSTCP／IP。而用戶并不需要對原有系統(tǒng)重新投資。在使用 MODBUS 的串行連接方式，如 RS485 的情況下，可以提供相應(yīng)的產(chǎn)品，非常容易地從現(xiàn)有的 MODBUS 系統(tǒng)更新或升級到 MODBUSTCP／IP 上。如果是使用了其他的網(wǎng)絡(luò)，也可以應(yīng)用相應(yīng)的 gateway（網(wǎng)關(guān)）使其集成或升級到以太網(wǎng)系統(tǒng)里。

（2）Ethernet／IP

Ethernet／IP 是一個面向工業(yè)自動化應(yīng)用的工業(yè)應(yīng)用層協(xié)議，是主推 ControlNet 現(xiàn)場總線的羅克韋爾自動化公司為以太網(wǎng)進入自動化領(lǐng)域所研究創(chuàng)造的以太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議。它建立在標準 UDP／IP 與 TCP／IP 協(xié)議之上，利用固定的以太網(wǎng)硬件和軟件，為配置、訪問和控制工業(yè)自動化設(shè)備定義了一個應(yīng)用層協(xié)議。Ethernet／IP 協(xié)議由 IEEE802．3 物理層、數(shù)據(jù)鏈路層標準協(xié)議和控制與信息協(xié)議 CIP 等 3 個部分組成。

（3）EthernetPOWERLINK

EthernetPOWERLINK 是一項在標準以太網(wǎng)介質(zhì)上解決工業(yè)控制及數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域數(shù)據(jù)傳輸實時性的技術(shù)。EthernetPOWERLINK 擁有 Ethernet 的高速、開放性接口，以及 CANopen 在工業(yè)領(lǐng)域良好的 SDO 和 PDO 數(shù)據(jù)定義，在某種意義上說 POWERLINK 就是 Ethernet 上的 CANopen，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層使用了 Ethernet 介質(zhì)，而應(yīng)用層則保留了原有的 SDO 和 PDO 對象字典的結(jié)構(gòu)。

（4）PROFInet

PROFINET 由 PROFIBUS 國際組織推出，是新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動化總線標準。PROFINET 囊括了諸如實時以太網(wǎng)、運動控制、分布式自動化、故障安全以及網(wǎng)絡(luò)安全等當前自動化領(lǐng)域的熱點話題，并作為跨供應(yīng)商的技術(shù)完全兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場總線（如 PROFIBUS）技術(shù)，保護現(xiàn)有投資。

（5）SERCOSIII

Sercos（SerialRealTImeCommunicaTIonSystem，串行實時通信系統(tǒng)）已在工廠自動化應(yīng)用（適合機械工程和建筑）領(lǐng)域風靡了 25 年。SercosIII 是第三代協(xié)議，制定于 2003 年。這種具有高效性和確定性的通信協(xié)議可將 Sercos 接口的實時數(shù)據(jù)交換與以太網(wǎng)相融合。SERCOSIII 是 SERCOS 成熟的通信機制和工業(yè)以太網(wǎng)相結(jié)合的產(chǎn)物，它既具有 SERCOS 的實時特性，又具有以太網(wǎng)的特性。

（6）EtherCAT

EtherCAT 最初由德國倍福自動化有限公司研發(fā)。EtherCAT 為系統(tǒng)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(xiàn)場總線的使用成本。EtherCAT 的特點還包括高精度設(shè)備同步，可選線纜冗余，和功能性安全協(xié)議（SIL3）。

根據(jù)從站設(shè)備的實現(xiàn)方式，可將工業(yè)以太網(wǎng)分為三個類型：

第一類：采用通用硬件和標準 TCP／IP 協(xié)議。Modbus／TCP、PROFInet／CbA、Ethernet／IP 均采用這種方式。使用標準 TCP／IP 協(xié)議和通用以太網(wǎng)控制器，所有的實時數(shù)據(jù)（如過程數(shù)據(jù)）和非實時數(shù)據(jù)（如參數(shù)配置數(shù)據(jù)）均通過 TCP／IP 協(xié)議傳輸。其優(yōu)點是成本低廉，實現(xiàn)方便，完全兼容標準以太網(wǎng)。在具體實現(xiàn)中某些產(chǎn)品可能通過更改或優(yōu)化 TCP／IP 協(xié)議以獲得更好的性能，但實時性始終受到底層結(jié)構(gòu)的限制。

第二類：采用通用硬件和定義實時數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。EthernetPowerlink、PROFInet／RT 采用這種方式。采用通用以太網(wǎng)控制器但不使用 TCP／IP 協(xié)議來傳輸實時數(shù)據(jù)，而是定義了一種專用的包含實時層的實時數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，用來傳輸對實時性要求很高的數(shù)據(jù)，TCP／IP 協(xié)議?？赡芤廊淮嬖冢脕韨鬏敺菍崟r數(shù)據(jù)，但是其對以太網(wǎng)的讀取受到實時層的限制，以提高實時性能。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是實時性較強，硬件與通用以太網(wǎng)兼容。

第三類：采用專用硬件和自定義實時數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。EtherCAT、PROFInet／IRT、SERCOS－III 采用這種方式。這種方式在第二類的基礎(chǔ)上使用專有以太網(wǎng)控制器以進一步優(yōu)化性能。其優(yōu)點是實時性強，缺點是成本較高，需使用專有協(xié)議芯片、交換機等。

審核編輯 黃宇