工業(yè)以太網(wǎng)通信常見的協(xié)議

　　工業(yè)以太網(wǎng)是一個(gè)基于IEEE802.3(Ethernet)的功能強(qiáng)大的區(qū)域和單元網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)以太網(wǎng)，提供了與新的多媒體世界無縫結(jié)合的方式，工業(yè)以太網(wǎng)通信管理協(xié)議也有不少。

　　ModbusTCP/IP協(xié)議：

　　由施耐德公司推出，將Modbus框架簡單地嵌入TCP框架中，Modbus與Ethernet和TCP/IP相結(jié)合，形成了ModbusTCP/IP。以連接為導(dǎo)向的方式，每個(gè)呼叫只需要一個(gè)響應(yīng)，響應(yīng)/響應(yīng)機(jī)制與Modbus的主/從機(jī)制是一致的，通過工業(yè)以太網(wǎng)交換技術(shù)，提高了確定性，在一主多從輪詢機(jī)制方面的限制也得到改善。該協(xié)議在IO模塊、GPS定位模塊等設(shè)備中都有應(yīng)用。

　　Profinet：

　　由Siemens開發(fā)，并由ProfibusInternational支持的Profinet目前有3個(gè)版本，第一個(gè)版本定義了基于TCP/UDP/IP的自動(dòng)化組件。以太網(wǎng)以標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP+IP為連接介質(zhì)，在應(yīng)用層以RPC/DCOM加標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間通信和網(wǎng)絡(luò)尋址。可同時(shí)安裝傳統(tǒng)的Profibus系統(tǒng)和新型的智能現(xiàn)場設(shè)備?？梢酝ㄟ^代理設(shè)備(proxy)將現(xiàn)有的Profibus網(wǎng)段連接到Profinet網(wǎng)絡(luò)，從而允許Profibus設(shè)備和協(xié)議在Profinet中不受干擾地完整使用。

　　常規(guī)Profibus設(shè)備可以通過Agent與Profinet上面的COM對(duì)象通信，COM對(duì)象之間的調(diào)用通過OLE自動(dòng)化接口來實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)在高層設(shè)備和Profibus-DP現(xiàn)場設(shè)備技術(shù)之間采用以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行非實(shí)時(shí)關(guān)鍵通信，將實(shí)時(shí)控制域通過代理集成到高層設(shè)備上。

　　Profinet的第二個(gè)版本在太網(wǎng)上打開了兩個(gè)渠道：使用TCP/IP協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)非實(shí)時(shí)通信渠道，以及提供精確通信能力的實(shí)時(shí)通信渠道(第三層和第四層)。這個(gè)協(xié)議通過減少數(shù)據(jù)長度來降低通信棧的吞吐量。為了優(yōu)化通訊功能，Profinet定義了基于IEEE802.p的消息優(yōu)先級(jí)?？捎玫淖罡?級(jí)。

　　第三版中的Profinet采用硬件方案來縮小軟件通道，從而進(jìn)一步減少對(duì)通信棧軟件的處理時(shí)間。Profinet3也開始了基于IEEE1588同步數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪\(yùn)動(dòng)控制解決方案，以連接到集成的以太網(wǎng)交換機(jī)。

　　網(wǎng)絡(luò)/IP協(xié)議：

　　IP是一種適用于工業(yè)環(huán)境應(yīng)用協(xié)議系統(tǒng)，ODVA和ControlNetInternational兩個(gè)主要工業(yè)組織推出，與DeviceNet和ControlNet一樣，都是基于CIP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。該協(xié)議是一個(gè)面向?qū)ο蟮膮f(xié)議，可以保證在網(wǎng)絡(luò)中隱含(控制)的實(shí)時(shí)I/O信息和顯示信息(包括配置、參數(shù)設(shè)置、診斷等等)的有效傳輸。

　　IP采用與設(shè)備集以及ControlNet相同的應(yīng)用層協(xié)議CIP協(xié)議。使用了相同的對(duì)象庫和一致的行業(yè)規(guī)范，并且一致性很好。IP采用標(biāo)準(zhǔn)的Ethernet和TCP/IP技術(shù)來傳輸CIP通信包，這種通用的開放應(yīng)用層協(xié)議CIP再加上Ethernet和TCP/IP協(xié)議，已經(jīng)被廣泛使用，從而構(gòu)成了Ethernet/IP協(xié)議的架構(gòu)。

　　EtherCAT：

　　由德國倍福Beckhoff公司開發(fā)支持，軟件使用以太框架結(jié)構(gòu)，以特定的環(huán)形拓?fù)浒l(fā)送數(shù)據(jù)。在網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)站都從以太框架中獲取與該站相關(guān)的數(shù)據(jù)，或者插入該站自身特定的輸入/輸出數(shù)據(jù)。在網(wǎng)絡(luò)中，最后一個(gè)模塊發(fā)送一個(gè)框架給第一個(gè)模塊，從而形成并創(chuàng)建物理和邏輯環(huán)。在內(nèi)部優(yōu)先級(jí)系統(tǒng)中，EtherCAT也使得實(shí)時(shí)以太網(wǎng)幀比其他數(shù)據(jù)(如配置或診斷數(shù)據(jù)，等等)更有優(yōu)先權(quán)。配置數(shù)據(jù)只能在傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的空隙中傳輸(如果空隙時(shí)間足夠長的話)，或通過特定通道。EtherCAT還保留了標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)功能，并且與傳統(tǒng)IP協(xié)議兼容。要實(shí)現(xiàn)這類設(shè)備，需要集成至少兩個(gè)以太網(wǎng)端口的專用ASIC芯片，并且采用基于IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間同步機(jī)制，以支持實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用。

　　Powerlink：

　　由貝加萊B&R開發(fā)。在第三層和第四層，Powerlink協(xié)議擴(kuò)展了TCP/IP棧/協(xié)議棧。其采用了一種超時(shí)間通信網(wǎng)絡(luò)管理中間件來控制共享式以太網(wǎng)網(wǎng)段上的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量。算法采用了主從式調(diào)度方式，各站僅當(dāng)主站請(qǐng)求被接收時(shí)，才發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。這樣就保證了通訊的實(shí)時(shí)性，因?yàn)樵谔囟ǖ臅r(shí)刻，只有一站可以訪問總線。要做到這一點(diǎn)，Powerlink需要基于IEEE1588進(jìn)行時(shí)間同步。擴(kuò)展版第二版包括了基于CANopen的通信和設(shè)備規(guī)范。