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。
网络协议分析

网络协议分析网络协议是计算机网络中实现数据传输和通信的一种规则集合。
它定义了在网络中数据如何在不同计算机之间传输、路由和接收的方式。
通过分析网络协议,我们可以深入了解计算机网络中数据传输的过程和机制,进一步提高网络性能和安全。
一、概述网络协议是计算机网络中最为重要的组成部分之一。
它规定了计算机之间进行数据通信所遵循的规则和方式,类似于人与人之间的交流需要遵循一定的礼仪和语言规范。
网络协议的设计目标是确保数据能够高效地从源节点传输到目标节点,并且能够保证数据的可靠性和安全性。
二、网络协议的分类根据不同的功能和目标,网络协议可以分为多种类型。
常见的网络协议有以下几类:1. 传输层协议传输层协议主要负责在源主机和目标主机之间建立和管理数据传输的连接。
其中,TCP(Transmission Control Protocol)是最常用的传输层协议,它以可靠的方式将数据分割成多个包进行传输,并通过序列号和确认机制来保证数据的正确性和有序性。
另外,UDP(User Datagram Protocol)是无连接的传输层协议,它以较为简单的方式传输数据,不提供数据分割和重传机制,适用于实时性要求较高但可以容忍少量数据丢失的场景。
2. 网络层协议网络层协议主要负责将数据从源主机传输到目标主机。
其中,IP (Internet Protocol)是最重要的网络层协议,它通过IP地址和路由表将数据从源主机传输到目标主机,实现了互联网的通信。
此外,还有一些辅助协议如ICMP(Internet Control Message Protocol)用于网络故障诊断和错误报告,以及ARP(Address Resolution Protocol)用于IP 地址与物理地址的映射等。
3. 数据链路层协议数据链路层协议负责将数据从网络层传输到物理层,并在物理层之间建立起可靠的数据链路。
以太网协议是最常见的数据链路层协议,它使用MAC地址来标识每个网络设备,并通过帧传输方式实现数据的可靠传输。
常见的网络协议网络协议大全图最全的细分7层协议

常见的网络协议网络协议大全图最全的细分7层协议网络协议是指计算机网络通信中所使用的约定和规则。
它可以被认为是网络通信的一种语言,用于确保不同设备之间的互联和信息的传输。
在计算机网络中,有许多种不同的协议,每种协议都有不同的功能和目的。
本文将介绍一些常见的网络协议,并对七层协议进行详细解析。
一、物理层协议物理层协议负责将数字信号转化为物理信号,以便在计算机网络中传输。
最常见的物理层协议包括以太网协议、无线协议(如Wi-Fi)、蓝牙协议等。
以太网协议是一种广泛应用于局域网中的协议,它定义了计算机通过网络线缆传输数据的方式和规则。
Wi-Fi协议则是被广泛应用于无线局域网中的协议,它依靠无线信号传输数据。
二、数据链路层协议数据链路层协议用于定义数据在物理层的传输过程中的一些规则和流程。
其中最常见的协议是以太网协议的数据链路层协议,即以太网帧格式。
它规定了数据在传输过程中如何被分割为帧的形式,并定义了帧的头部和尾部的格式。
此外,还有其他的数据链路层协议,如无线局域网中的Wi-Fi数据链路层协议等。
三、网络层协议网络层协议负责将数据从源主机发送到目标主机之间的路由选择和分组转发的过程。
其中最有名的网络层协议是互联网协议(IP协议),它是一个面向无连接的协议,负责将数据从源主机分组发送到目标主机。
IP协议主要关注的是主机之间的通信。
除了IP协议外,还有一些其他的网络层协议,如网际控制报文协议(ICMP)和互联网组管理协议(IGMP)等。
四、传输层协议传输层协议负责提供端到端的通信服务,确保数据的可靠传输。
其中最常用的协议是传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)。
TCP是一个可靠的、面向连接的协议,它基于数据流的概念,在传输数据之前需要建立连接,并提供错误检测和重传机制。
UDP是一种无连接的协议,不提供可靠性和错误检测,但传输效率高。
除了TCP和UDP外,还有一些其他的传输层协议,如传输流控制协议(SCTP)和数据报传输协议(DTP)等。
TCPIP MODBUS区别

(3)PROFIBUS–DP:是一种高速低成本通信,用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。使用PROFIBUS-DP可取代办24VDC或4-20mA信号传输。
(4) PORFIBUS-PA:专为过程自动化设计,可使传感器和执行机构联在一根总线上,并有本征安全规范。
(5) PROFIBUS-FMS:用于车间级监控网络,是一个令牌结构.实时多主网络。
网络接口层:它定义了将资料组成正确帧的规程和在网络中传输帧的规程,帧是指一串资料,它是资料在网络中传输的单位。
互联网层:本层定义了互联网中传输的“信息包”格式,以及从一个用户通过一个或多个路由器到最终目标的"信息包"转发机制。
传输层:为两个用户进程之间建立、管理和拆除可靠而又有效的端到端连接。
TCP/IP其实是两个网络基础协议:IP协议、TCP协议名称的组合。
IP协议
IP(InternetProtocol)协议的英文名直译就是:因特网协议。从这个名称我们就可以知道IP协议的重要性。在现实生活中,我们进行货物运输时都是把货物包装成一个个的纸箱或者是集装箱之后才进行运输,在网络世界中各种信息也是通过类似的方式进行传输的。IP协议规定了数据传输时的基本单元和格式。如果比作货物运输,IP协议规定了货物打包时的包装箱尺寸和包装的程序。除了这些以外,IP协议还定义了数据包的递交办法和路由选择。同样用货物运输做比喻,IP协Hale Waihona Puke 规定了货物的运输方法和运输路线。
标准的Modbus口是使用一RS-232C兼容串行接口,它定义了连接口的针脚、电缆、信号位、传输波特率、奇偶校验。控制器能直接或经由Modem组网。控制器通信使用主—从技术,即仅一设备(主设备)能初始化传输(查询)。其它设备(从设备)根据主设备查询提供的数据作出相应反应。典型的主设备:主机和可编程仪表。典型的从设备:可编程控制器。主设备可单独和从设备通信,也能以广播方式和所有从设备通信。如果单独通信,从设备返回一消息作为回应,如果是以广播方式查询的,则不作任何回应。Modbus协议建立了主设备查询的格式:设备(或广播)地址、功能代码、所有要发送的数据、一错误检测域。从设备回应消息也由Modbus协议构成,包括确认要行动的域、任何要返回的数据、和一错误检测域。如果在消息接收过程中发生一错误,或从设备不能执行其命令,从设备将建立一错误消息并把它作为回应发送出去。
应用层协议本质区别解析

应用层协议本质区别解析好的,以下是为您生成的一篇说明文:嘿,朋友!想象一下,你正在使用手机和朋友愉快地聊天,或者在电脑上浏览着丰富多彩的网页,又或者在网上轻松购物。
你有没有想过,这一切能够如此顺畅地进行,背后都有一些神秘的“小助手”在帮忙呢?这些“小助手”就是应用层协议啦。
应用层协议,听起来是不是有点高大上,让人摸不着头脑?其实啊,它们就像是一群分工明确的小管家,默默地为我们的网络世界服务。
比如说,HTTP 协议就像是一个热情的快递员,负责把网页的内容快速准确地送到我们面前;SMTP 协议呢,则像个贴心的邮差,专门帮我们传递电子邮件。
咱们先来说说 HTTP 协议吧。
当你在浏览器里输入一个网址,然后迫不及待地按下回车键时,就好像给HTTP 协议下达了一个“出征令”。
它立刻马不停蹄地出发,去寻找对应的网页资源。
它不辞辛劳,穿越网络的千山万水,把网页的文字、图片、视频等内容一股脑儿地给你带回来。
这时候,你就能看到精彩的网页内容啦。
你说,它是不是很厉害?再看看 SMTP 协议。
当你想给远方的朋友写一封情真意切的邮件时,SMTP 协议就登场了。
它会小心翼翼地把你的邮件“打包”好,然后找到通往朋友邮箱的最佳路径,确保邮件能够安全送达。
要是没有它,你的那些心里话可就没办法及时传递给朋友啦。
那这些应用层协议之间到底有啥本质区别呢?这就好比不同的厨师,虽然都是做菜,但擅长的菜品和手法可大不一样。
HTTP 协议主要是为了在网络上传输网页数据,它更注重的是快速和准确;而 SMTP 协议则专注于电子邮件的传递,要保证邮件的完整性和可靠性。
FTP 协议又像是一个勤劳的搬运工,专门负责在不同的计算机之间传输文件。
如果你想从远程服务器上下载一个大文件,FTP 协议就会发挥它的作用,把文件稳稳当当地给你搬过来。
POP3 和 IMAP 协议呢,它们就像是邮件收件箱的管理员。
POP3 协议比较简单直接,把邮件取回来就完事了;而IMAP 协议更智能一些,能让你在不同设备上同步查看邮件,还能对邮件进行更灵活的管理。
工业以太网介绍

---OMRON:邹竹
现场总线的结构
• 物理层:定义了现场总线的 传输介质(双绞线、同轴电缆、 光纤和无线电)、传输速率最 大传输距离、拓扑结构及信 号类型等 数据链路层:为所有连接封 同一物理通道上的应用进程 提供实时协调管理,规定物 理层与应用层之间的接口, 信息传输的差错校验等。 应用层:定义现场总线的命 令、响应、数据和事件。分: 为用户层提供服务的FMS (Fieldbus Messaging Speeication)和与数据链路层 连接的FAS(F|eld bus Aeee~Sublaye)两个子层。
Ethernet应用于工业现场尚需解决的主要问题
• Ethernet实时通信服务质量(Quality of Service,QoS)支持策略
所谓实时通信服务质量,是指以太网应用于工业控制现场时,为满足工业自动化实时 控制要求,而提出的一系列通信特征需求,这些特征包括响应延迟、传输延迟、吞吐 量、可靠性、传输失败率、优先级
•
三层网络架构的缺点
1.三层网络没有通用的路由服务支持,必须借助于控制器或者网关设备完成不同层次之间 的信息传递 。 2.传统的主从模式的网络是基于轮询或者主从扫描方式工作的,控制器必须要占用其宝贵 的处理能力来管理通讯,同时用户必须调用相应的功能块,或编写特定的路由表来完 成通讯的任务。这样不仅加重了处理器的负荷,影响系统实时控制性能,而且非专业 人员很难达到底层的深度透明访问。这也就是传统系统只能提供有限诊断,甚至网络 的浏览也只能限定在静态访问的原因 3.拓展性较差,对于大规模应用有较高限制,特别是对于后期追加拓展,面临系统容量限 制。 4.对于形成整体的网络,存在风险节点,网络生存性差。 5.信息集成能力不强。控制站所获取的管理信息有限,大量的数据如设备参数、故障及故 障记录等数据很难得到,难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交换与信息共享 可靠性不易保证。只是将控制分散到若干局部,而未能实现危险的彻底分散。大量I/O 电缆敷设施工,不仅增加了成本,也增加了系统的不可靠性。 6.可维护性不高。由于现场设备信息不全,其在线故障诊断、报警、记录功能不强,很难 完成现场设备的远程参数设定、修改等参数化功能,影响了系统的可维护性
计算机网络中的互联网协议与应用层协议

计算机网络中的互联网协议与应用层协议计算机网络是现代社会中不可或缺的一部分,而互联网作为计算机网络的核心,使得人们能够实现全球范围内的信息传递与资源共享。
而为了能够实现这一功能,互联网需要依赖一系列的协议来确保数据的传输正确和高效。
在这些协议中,互联网协议(IP协议)和应用层协议扮演着至关重要的角色。
互联网协议是计算机网络中的一种协议,它定义了数据在网络中的传输方式和路由规则。
互联网协议的核心是IP地址,通过IP地址,不同的计算机能够在互联网中唯一地定位和通信。
IP协议使用了IPv4和IPv6两种不同的地址格式,其中IPv4是目前广泛使用的。
除了IP地址,互联网协议还定义了数据报的格式和传输方式,通过将数据划分为小块进行传输,使得数据在互联网中能够高效地传输。
除了互联网协议,应用层协议是计算机网络中另一个重要的协议。
应用层协议是在互联网协议之上的协议,它定义了不同应用程序之间的通信规则和数据格式。
常见的应用层协议有HTTP、FTP、SMTP等。
HTTP协议是用于在Web浏览器和Web服务器之间传输HTML页面的协议,它定义了Web页面的请求和响应的格式规则。
FTP协议是用于在客户端和服务器之间进行文件传输的协议,通过FTP协议,用户可以方便地上传和下载文件。
SMTP协议是用于电子邮件的传输,它规定了电子邮件的发送和接收过程。
互联网协议和应用层协议的结合,使得人们能够在互联网上实现各种各样的应用。
无论是浏览网页、发送电子邮件还是下载文件,都需要依赖这些协议的支持。
这些协议的工作原理复杂而精巧,通过在网络中建立连接、传输数据和断开连接的过程,实现了信息在全球范围内的传递。
在当今互联网高度发达的时代,了解互联网协议和应用层协议的原理和功能显得尤为重要。
只有通过深入理解这些协议,才能更好地应用它们,解决网络中出现的问题,并更好地保护个人隐私和信息安全。
总之,互联网协议和应用层协议是计算机网络中不可或缺的一部分。
各种工业以太网的区别

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EthernetIP、施耐德的MODBUSTCP/IP.取个例子,以太网就像高速公路,Ethernet/IP、Profinet、ModbusTCP/IP分别像高速公路上的宝马、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开放架构的现场总线系统,EterCAT名称中的CAT为ControlAutomationTechnology控制自动化技术首字母的缩写.最初由德国倍福自动化有限公司BeckhoffAutomationGmbH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组织的成员,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.可以实现协议间路由,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PROFIBUSInternational,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,保护现有投资.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”环境中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.ModbusTCP/IP由ModbusIDA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,ModbusTCP/IP是免费的、全开放协议,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,当然牺牲了数据量.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、开放性接口,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、数据链路层使用了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IEC61784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.ModbusTCP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路层采用的是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、CIPSync和CIPMotion来完成上述功能,所以才有Schneider 加入ODVA,成为ODVA的核心成员来推广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、ProfiNetIO和ProfiNetIRT.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,其实这是一种误解,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.ProfiNetV3就更特别了,它不完全采用标准以太网的数据链路层,有一不时间采用以太网的数据链路层CSMA/CD,而另外一部分时间采用自己的数据链路层,通过一个高精度的时间来完成.所以ProfiNetV3也就不是标准的以太网了,也就给Profinetv3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CIPSafety协议,而ProfiNet有Profisafe协议,还有在运动控制方面ProfiNet有ProfiNetIRT,而EtherNet/IP则有CIPSafety,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ModbusTCP,EtherCat和PowerLink,都只能完成部分控制任务,如ModbusTCP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,现在大家都在看中国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,建议选择对应的以太网协议,除了施耐德和Rockwell的PLC都支持Ethernet和ModbusTCP/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,还牺牲了实时性.因此,建议选择什么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.。
5种主流的以太网的比较

V o l u m e 6, I s s u e PROFINET POWERLINK EtherNet/IP EtherCAT SERCOS III系统如何运行用户组织背景一览投资可行性及性能您需要知道的每件事系统比较五大主流技术S t e f a n S c h ön e g g e rB h a g a t h S i n g h K a r u n a k a r a nH u a z h e n S o n gS t ép h a n e P o t i e rA n t o n M e i n d lC h r i s t i a n S c h l e g e l对局外人而言,工业以太网存在很多让他们混淆的问题-而且并非孤立,即使那些专家有时候也被各种风起云涌的竞争系统所困扰,尽管制造商们提供了很多信息,描述他们的技术性能和特定的功能,并希望给出易于理解的解释,然而,用户仍然发现他们无法从这里获得比较全面信息以支持他们进行这个方面的投入。
我们也的确经常会遇到这方面的需求-寻求一个概要性的对于主流系统的评价:“在哪些方面存在差异?”,因此,我们觉得有必要出版一个专刊用来探讨这个话题,在创建这个话题时,我们试图去尽力保持客观与公正的角色,我们的综述聚焦于技术本身及其商业意义,也同时考虑了评估系统的战略要素-这主要是对那些考虑长期以太网设备投资安全性的决策者而言的。
在这个刊物中的观点来源于与多个领域中的开发者及决策制定者的交流与探讨而获前言1 s 10 00 s 1 ms 10 ms 100 ms 1 s 10 s高性能同步处理,电子传动机床,高速过程,机器人输送系统,简单控制,多数自动化系统楼宇技术,控制和自动化水平,无故障过程和仓储系统响应时间/抖动实时等级和应用领域实时的不同方法其中一个关键的区别在于不同的工业以太网如何调度并管理数据传输使得网络可以提供实时性,EtherCAT和SERCOSIII 的通信采用了集束帧方式:在每个周期,网络向所有的节点发送一个数据报文,从一个节点到另一个沿环形拓扑结构进行传输,同时采集每个节点的响应数据。
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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,以太网就像高速公路,Ethernet/IP、Profinet、Modbus TCP/IP分别像高速公路上的宝马、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开放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。
最初由德国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组织的成员,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。
可以实现协议间路由,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,保护现有投资。
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”环境中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、全开放协议,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,当然牺牲了数据量。
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、开放性接口,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、数据链路层使用了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路层采用的是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,------来源网络,仅供参考所以才有Schneider加入ODVA,成为ODVA的核心成员来推广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,其实这是一种误解,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路层,有一不时间采用以太网的数据链路层(CSMA/CD),而另外一部分时间采用自己的数据链路层,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,现在大家都在看中国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,建议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,还牺牲了实时性。
因此,建议选择什么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。
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