工业以太网

工业以太网是基于IEEE 802.3 (Ethernet)的强大的区域和单元网络。

自动化通讯金字塔

各个组织与工业以太网

工业以太网技术比较

IMS和ARC的调研表明，大约四分之三的工业以太网使用的Ethernet/IP，PROFINET，或Modbus/TCP，其次为POWERLINK和EtherCAT，这两个系统特别适合硬实时性要求。

（1）普通以太网：尽最大可能性投递。

（2）Modbus-TCP：把串行Modbus的数据封装在以太中进行传输，提升了modbus的实时性

（3）PROFINET V2：把实时性要求高的数据，使用RAW socket通信，跳过TCP/IP层。

（4）PROFINET V3、EPA、EthernetPowerLink：在MAC层增加了调度器，用于增加MAC层数据帧的实时性。

（5）EtherCat、SERCOS： 在MAC层增加了调度器，用于增加MAC层数据帧的实时性，支持总线拓扑结构。

profinet概述

PROFINET是一种用于工业自动化领域的创新、开放式以太网标准（IEC61158)。

• PROFINET采用TCP/IP和IT标准。也就是说PROFINET协议运行在TCP/IP协议之上。
• PROFINET基于工业以太网，是一种实时以太网。

通过PROFINET，分布式现场设备可直接连接到工业以太网，与PLC等设备通讯。

该技术由SIEMENS和PROFIBUS用户组织PNO的成员公司共同开发，它是基于以太网之上的PROFIBUSDP以及PROFINETI/O的成功应用

profinet特性

• 可以达到与现场总线相同或更优越的响应时间，典型的响应时间在10ms的数量级
• 高优先级的有效载荷数据通过以太网协议并以以太网帧VLAN的优先次序直接发送

EtherNet通信

2000年初始发布，EtherNet/IP是一个开放的工业标准。EtherNet/IP通常是在美国市场上得到非常好的应用，主要是使用罗克韦尔控制系统。

EtherNet/IP在标准以太网硬件上运行，并同时使用TCP/IP和UDP/IP进行数据传输。

EtherNet/IP网络通常实现10ms左右的软实时性能。

EtherCAT通信

EtherCAT(以太网控制自动化技术)Beckhoff自动化。这项技术的所有用户自动成为EtherCAT技术协会(ETG)的成员。

EtherCAT主站发送包含网络所有从站数据的数据包，这个帧按照顺序通过网络上的所有节点，当它到达最后一个帧，帧将被再次返回。

为了支持100Mbit/s的波特率，必须使用专用的ASIC或基于FPGA的硬件来高速处理数据。

EtherCat特性

EtherCAT网络拓扑总是构成一个逻辑环。

EtherCat过程同步

每个从站连接由主站提供的一个类似于IEEE1588的实时时钟技术进行同步。

• 从站设备可以是实时、也可以是非实时机制，这更多取决于硬件。基于实时控制信号可以高精度同步。
• 在物理层，EtherCAT协议不仅在以太网上运行，也可以采用LVDS(低压差分信号传输)。
• 这个标准被Beckhoff使用在其端子技术上，典型的是采用带有标准以太网接口的PC作为一个EtherCAT主站。